Internet技术和应用的迅速发展对核心路由交换设备提出了更高的要求:第一,路由交换设备需要支持越来越高的接口速率;第二,路由交换设备需要支持IPv4、IPv6、MPLS等多种协议;第三,路由交换设备需要提供丰富的QoS保证。转发引擎是路由交换设备实现IP层分组处理的核心部件之一,是各类报文高速转发的关键。本文结合国家“十一五”某重大研究课题,以专用高性能路由交换设备转发引擎及其关键技术研究为课题目标,深入地研究了专用高性能分组转发引擎多协议转发策略和相关实现技术。本文首先对高性能分组转发引擎进行了详细的技术分析。结合课题需求,阐述了专用高性能分组转发引擎的基本实现途径。然后,本文系统描述了专用高性能分组转发引擎的应用需求、设计原理和报文处理流程。在此基础上,设计了一种并行流水线转发引擎原型结构,用FPGA实现了基于单通道一体化处理的专用高性能分组转发引擎,并从理论上进行了性能设计和分析论证。另外,本文还实现了基于TCAM的多协议路由转发查找技术以及基于分类和基于业务流相结合的多级QoS调度策略,较好地满足了课题需求。最后,论文介绍了基于FPGA的转发引擎硬件实现方案、系统测试方法和测试环境,并列出了测试结果。测试结果表明,基于本文设计实现的专用高性能分组转发引擎支持IPv4、IPv6和MPLS多协议报文在10G POS和10G以太网接口的线速转发。