人类社会各种行为越来越与高速发展的互联网密不可分。路由器，正是互联网中最主要的支撑设备。随着互联网规模的不断发展及网络运营需求的变化，可扩展体系结构将成为下一代高端路由器的发展方向。目前，已有大量的研究工作围绕可扩展路由器展开，主要集中在分布式路由计算、高性能可扩展互连结构等方面，并取得了显著成果。然而，随着互联网的发展，核心路由器需要支持的路由表容量越来越大，而可扩展路由器中线卡数量较多，路由系统的大规模路由管理面临着一些难题。本文通过对路由分发、转发表分解存储、新型组播转发模型等问题的分析，研究如何提高可扩展路由器的大规模路由管理性能。通过对现有路由分发方法及可扩展路由体系进行分析，设计了树型并行路由分发模型(TPRD)。模型将可扩展路由器所有板卡构造成一棵不平衡的分发树，路由从树根向叶子并行层层传递。研究了该模型板卡路由分发速度及负载均衡状况，并设计了模型实现算法及实施步骤。本文设计了一种新型的转发表分解存储模型(DSF)，它依据IP前缀的前若干bit位实现线卡对转发表的分解存储，并只带来极少的冗余存储。DSF的改进方案：EDSF，更可使各线卡非常均衡地完成分解存储。分解存储模型缓解了FIB表项急剧增长问题的解决压力，同时大大节省了硬件资源。通过优化数据层和协议控制层的处理流程，设计了组播转发项优化存储模型来提高存储性能。同时，设计了两级组播转发模型，通过少量的存储代价及逻辑处理，给组播转发带来了转发时延缩小、板间带宽占用减少等多方面的性能提高。本文研究实现了可扩展路由器的系统支撑平台，并以BitEngine12K路由器为节点平台完成了可扩展路由器原型系统的搭建。基于原型系统，设计完成了重要实验，验证了本文各项研究工作。