随着信息技术的不断发展,新型网络业务不断涌现,这对网络运营商及设备制造商提出了极大的挑战。如何在现有网络的基础上快速升级以支持新业务成为一个亟待解决的问题。路由器作为网络的核心设备,它的性能及可扩展性对网络的升级及业务的快速部署起着至关重要的作用。目前,由于各大路由器厂商的路由器在体系结构上是封闭的,新业务无法独立开发,虽然一些厂商提供了其路由器部分功能接口API,但远远无法满足网络新业务快速部署的要求。因此研究和开发新一代开放架构的路由器已经成为网络技术领域研究的热点。开放架构路由器(Open-Arch Router,OAR)在体系结构上是开放的,其核心在于构成开放架构路由器的软件以及硬件模块是标准化的,这为开放架构路由器的不断演进及功能扩展提供了根本保证。本文针对开放架构路由器在设计以及实现过程中所涉及的关键技术问题,并结合国家863计划重大项目“新一代高可信网络”第23课题“可重构路由器构件组研制”的研发需要,首先在对当前路由器体系结构优缺点分析的基础上,提出了一种开放架构路由器体系结构;然后针对其中的构件建模问题、模块间通信机制及开放接口等关键技术进行了深入研究,提出了相应的解决方案;最后本文提出,作为下一代网络核心的新一代路由器,开放架构路由器必须基于中间件技术,中间件技术能为开放架构路由器的开放性、可编程性、业务可快速部署、可管理性以及高可信性提供了技术支撑,本文并对开放架构路由器协议中间件的设计及实现中的关键技术问题进行了探讨。本文的主要工作及贡献如下:在深入分析当前路由器体系结构的基础上,指出封闭的体系结构无法适应下一代网络升级及业务快速部署的要求,下一代的路由器在体系结构上应该是开放的,模块化的,各模块间应该具有清晰定义的标准接口,符合规范的模块可以来自于独立的设备制造商,各模块应该具有足够的可编程性,从而新业务的部署可通过软件升级来实现。新型路由器在外部表现上必须是具有高度可管理性以及高可信性,而基于协议中间件的软件体系结构可以很好的满足这些需求。本文对开放架构路由器做出了规范化定义,提出了其应该具有的关键特征及其中涉及的关键技术问题:模块与构件模型、开放架构路由器通信协议设计、协议中间件的设计。在对当前构件技术综述的基础上,提出了一种层次化的开放架构路由器构件化建模方法RoSAR(Router Open System ARchitecture)。该方法由三级模型组成,M2级为构件元模型,对构件应该具有什么特征进行规范化定义;M1为构件模型,用户利用M2级模型对传统路由器进行构件化建模,建模的结果为独立的具有特定功能的构件,这些构件可被放置于一个开放的构件库中,为其他路由器开发人员所共享;M1级建模结果得到仅仅是一系列的路由器功能构件的逻辑模型,这些模型仅仅用于路由器功能的逻辑验证,为了将这些逻辑构件用于真正的路由器中,需要M0级模型,M0级为构件实例模型,它定义了一个可在实际开放架构路由器系统中运行的构件所必须具备的特征,包括构件运行体,构件运行规约等。此外,本文引入范畴论,为基于构件的开放架构路由器的开发给出了一套开发流程。RoSAR为开放架构路由器的应用奠定了坚实的理论基础;提出了一种轻量级基于时隙机制的的开放架构路由器模块间重组机制,该机制可实现开放架构路由器内部模块间的相互发现并可实现数据平面上各模块间的功能的快速重组。提出了一种开放架构路由器外部接口模型,该模型允许第三方用户开发的业务接入,可提高开放架构路由器上新业务的快速部署能力。对开放架构路由器协议中间件在设计和实现过程中的关键技术问题进行了探讨,在此基础上,设计了一种基于中间件的开放架构路由器实现方案,测试结果证明了方案的合理性。开放架构路由器是一个软件及硬件复杂体,本文仅针对其五大特征开放性、可编程性、业务可快速部署能力、可管理性以及高可信性的前三个做了分析,未来还需要对其可管理性及高可信性进行深入研究,此外,基于中间件的开放架构路由器设计方法在未来仍需不断完善。