当前,互联网的飞速发展也相应地提高了网络中传输的各种业务对服务质量的要求,如何提高这些业务端到端的服务质量是一个值得研究的问题。而网络设备中的流量管理性能的高低可直接影响到网络中用户业务的服务质量,即QoS。这是本文的研究背景和意义。首先,本文研究了高性能路由器的技术架构,包括分布式高性能路由器的硬件系统架构、软件系统架构和各个平面之间的关系,进而研究了网络处理器的特点以及结构和基于网络处理器的数据平面系统结构。然后,本文从网络的实际出发,对QoS流量管理和控制技术进行了研究,在几种QoS服务模型中,着重研究了区分服务模型下QoS关键技术,包括流分类、流量检测和标记、拥塞避免、队列调度算法以及流量整形。由于普通的QoS服务无法满足运营商对业务和用户更精细化的需求,进而对层次化QoS原理及关键技术进行了研究。其次,在研究了QoS流量管理技术原理的基础之上,本文重点研究了基于网络处理器的高性能路由器的流量管理方案的设计。本文在高性能路由器的硬件平台之上进行研究,首先对网络处理器芯片特点和流量管理模块进行了研究,对QoS流量管理模块进行系统设计,然后在高性能路由器的驱动平台上,设计基于网络处理器的流量管理具体方案,包括QoS关键技术模块和层次化QoS模块的的设计,并提出一种动态的层次化QoS方案。最后,对本文所提出的基于网络处理器的高性能路由器流量管理方案进行测试验证。测试结果表明,本文所提出的流量管理方案不但可以解决设备拥塞问题,还可满足用户和业务对服务质量的需求,提升了路由器的整体性能。