摘要: 核心路由器关键技术的研究一直是高速计算机网络中的重点课题。下一代骨干网的核心路由器主要有两方面的需求：高速性和QoS保证。一方面，近年来光传输网络的飞速发展使得骨干网的瓶颈转移到了负责交换和路由功能的核心路由器，即要求核心路由器支持更高线速，如10Gb/s、40Gb/s等。另一方面，随着计算机网络的普及和终端用户的增多，网络流量和业务种类呈现爆炸性增长，这就使得探讨核心路由器中如何取得更好的QoS控制具有重要的研究意义和广阔的应用前景。本文就是在该科研背景下开展的高速核心路由器中如何同时支持更高线速和提供更好QoS控制的研究。高速性和QoS控制是相互矛盾的一对，这也是相关研究的难点所在。从最新研究成果看，有许多方法可以取得高速性。而在目前半导体工艺条件下，最容易实现的就是并行交换网络，基于此有非常多的相关研究。本文则提出了由多个并行交换平面构成的称为SPS的并行交换系统，并以四个交换平面为例研究和实现了一个320Gb/s的交换系统。该并行交换系统突破了原有基于定长信元的并行交换概念，主要用于研究复杂度更高的变长包交换系统。路由器中实际处理和传输的是变长IP包，因此这种包级并行交换的概念和方法更适合于在路由器中完成变长IP包的交换和路由。而变长IP包级的并行使得原来用于定长并行的负载均衡算法不再有效，为此本文同时研究了其中最关键的负载均衡算法和QoS控制机制。本文所提出的并行交换系统支持八种优先级的单播和多播业务，并能够完全保证用于实时业务的最高优先级业务的延迟。通过在多优先级突发业务源下的性能仿真，本文指出: 1）该负载平衡算法能有效地进行负载平衡；2）所提出的包保序机制可减小用于完成包保序功能的高速缓存；3)该交换系统不仅能够保证实时业务的服务质量，而且能够有效地分配低优先级业务的带宽。总之，同其它并行交换系统相比，该交换系统具有更好的可扩展性，严格的服务质量保证，并能在并行交换中保证属于同一流的IP包的顺序。