我們可以把路由器比作網絡世界的骨架，我們之所以能夠在網絡世界里暢游，很大程度上是得益於這個鐵盒子。
路由器硬件架構
隨着專用多核網絡處理器、專用轉發芯片的出現，使得現代路由器擺脫了以往純軟件轉發的局限，向着高吞吐率、硬件快速轉發等方向發展。高端的路由器設計成多板分布式+冗余備份的架構，使轉發能力成倍的增強，同時還大大提高了業務的穩定性。
下圖是一幅典型的路由器硬件架構圖：
目前高端路由器大多采用專門的多核網絡處理器作為CPU，如Cavium公司研發的Octeon系列處理器，主流的6000系列16~32個核，即將上市的7000系列多達64個核，並行處理能力大大加強。並且這類專用網絡處理器在硬件上都對網絡報文的解析、保序、轉發等方面提供了專門的協處理器進行支持，優化並提高了系統的轉發能力，也為軟件研發者省去了不少麻煩。
Broadcom、Marvell等公司提供專門的轉發芯片，通過VLAN、硬件路由等功能，在硬件上直接支持了對報文的二三層的線速轉發，並且多片交換芯片之間可連接，最終形成一個大的交換矩陣網絡。
CPU和交換芯片之間的數據通道可由10G高速接口相連，實現海量數據的傳輸；管理通道通過PCIe總線相連，傳輸控制信號。
64位的CPU有着廣闊的尋址空間，可以支持很大的DRAM內存。
CF卡或SD卡用來存儲系統程序，可以很方便的對系統程序進行升級。
BOOT ROM存儲着系統加載程序，系統上電時首先從BOOT ROM開始運行，由BOOT ROM來負責加載整個操作系統。
CPLD中存儲着系統的版本信息，由BOOT ROM來負責讀取版本參數，並通知給系統。
作為分布式系統的話，各個單板之間通過背板接口傳輸數據和管理信息。
路由器軟件架構
路由器是一個典型的嵌入式系統，我們只討論與網絡相關的部分：
由於使用多核處理器，軟件的設計架構可以非常靈活，我們一般在CPU層面就把業務划分開，拿出幾個核跑特定的核心業務（無操作系統），這樣可以大大加快核心業務的處理能力。其它的核一般跑Linux、VxWorks等嵌入式操作系統，作為控制面。相比較而言，控制面的報文轉發能力就很差了，但由於有操作系統和協議棧的支持，控制面可以跑更復雜、更定制化的業務，根據客戶需求靈活的設計業務模式。