网络与通信技术的发展,对网络互连的核心设备——路由器提出了更高的要求。基于转发件和控制件分离(ForCES)的路由体系架构的提出,很好地满足了下一代网络开放可编程的需求,是下一代路由器的发展方向。本文运用Petri网建模工具对ForCES协议模型进行分析,并对ForCES中间件进行性能预测研究。首先,在对随机Petri网综述的基础上,研究了基于Petri网的ForCES协议各种过程及机制模型,如协议建链过程、事务机制和心跳机制等,在此基础上,分析并验证了它们在功能上的正确性,同时通过对Petri网中到达速率的经验假设,分析了ForCES协议的相关性能；其次,基于面向对象的方法分析,设计了ForCES中间件总体框架,并建立了相关Petri网模型,如,PL层协议封装模块模型、PL层整体模型、TML层模型。最后,基于Petri网模型对ForCES中间件性能进行了预测研究,并提出改进方法。本文的工作为后续ForCES路由器的开发提供了性能参考,并对性能的改善具有指导意义。