一、“五船道”的提出
汉武帝建元二年（前139年），张骞奉命出使月氏，约之共击匈奴，途中为匈奴所获。元朔元年（前128年）他从匈奴中逃出，至西域。三年（前126年）骞从西域归汉，标志着汉朝通往西域的道路正式开通。从此，中原王朝与西域的经济、文化交流，进入了崭新的历史阶段。元鼎二年（前115年），张骞使乌孙，并遣副使至大宛、大月氏、大夏、康居等。不久，骞与副使先后与所使之国派遣的使臣来汉朝，西域各国始通于汉，一时，汉与西域各国间“使者相望于道”；“诸使外国一辈大者数百，少者百余人”；“汉率一岁中使多者十余，少者五六辈；远者八九岁，近者数岁而返。”当时每年活动在这条道路上的人数，约以千计。
张骞开辟的这条道路，是为寻求月氏而西行的。出使前，汉朝仅知月氏在匈奴西。月氏先建都姑臧城（今甘肃武威），及为匈奴所败，“月氏遁逃而常怨仇匈奴”，但遁逃至何处，略知月氏的去向，所以逃出后就沿月氏西迁的路线西行，当时留住于酒泉祁连山的小月氏，就是他寻找的第一个目标。大月氏从酒泉（酋涂）离开后，西行绕罗布泊，经天山南麓至大宛北，张骞亦经此至大宛，然后在大宛王的协助下经康居而至大月氏，所以，汉朝开辟的通西域路线，就是经河西走廊至酒泉、敦煌，然后从罗布泊顺天山南麓至中亚。张骞从大月氏、大夏返，是逆阿姆河东行，越葱岭南山，沿昆仑山北麓之和田等地，经罗布泊入河西走廊，所以天山南北路就成了避开匈奴劫掠汉与西域各国交通的道路。
但是，这条道路从开辟的时候起，就有很大局限性。从敦煌西行至鄯善，历经千余里，无人，乏水草，而且有白龙堆之厄，行人需寻人兽骨而行，所以危险性极大，如无导译，很难通过。过罗布泊，至鄯善，“地沙卤，少田，寄田仰谷旁国”，“民随畜牧逐水草”。这样一个缺乏粮食，仅有千五百户人口的小国来说，供应来往行旅食宿，是难以支持的。而从中原到西域的行旅，或者是西域到中原的使团，人数动辄数百，在特殊情况下，人数多达数万，这批人畜不论从阳关西行至鄯善，或是从鄯善东行至玉门、阳关，都要在鄯善得到供给，后者还要以备白龙堆数十站的需要，而鄯善是根本无力胜任的。还有，当西汉初开西域路时，北方的匈奴势力强大，威胁鄯善，迫使其王子为质于匈奴，鄯善处于两大国间，“无以自安”。鄯善既要负担通汉使臣的供役，又要受匈奴的威逼，影响交通的正常运行。直至元封二年（前109年），汉使王恢遭到鄯善的多次刁难，汉朝派从骠侯赵破奴与王恢出兵，破鄯善虏其王，情况才有变化。元凤四年（前77年），鄯善王尉屠耆即位，请求汉朝在其国伊循城派兵屯田，汉朝派兵于伊循屯田积谷，设伊循都尉。考古发掘资料证实，在若羌米兰及其附近，发现汉代灌溉系统，且有耕田痕迹，说明这里曾大规模兴办过屯田。在罗布泊东北，发现一批从宣帝黄龙至成帝元延年间的木简，多与屯田有关，其中四见“居卢訾仓”一名，可见西汉政府设西域都护后，为解决这一地区的供应问题，采取许多措施，产生了积极效果，但从根本上改变这一路段的险阻，是不可能的。
汉宣帝神爵二年（前60年），匈奴统治西域的右日逐王先贤掸降汉，汉护西域南道使发诸国兵从车师（吐鲁番）迎接至山南，又转送至长安，从此，汉朝统一了车师等国，西域南道使并护北道，称“西域都护”，立幕府。汉朝统一车师等国后，设官置守，加强行政管辖。又徙屯田于车师，元帝时置戊己校尉主屯田。《汉书·百官公卿表》：“戊己校尉，元帝初元元年（前48年）置，有丞、司马各一人，候五人，秩比六百石。”车师戊己校尉的设置，使汉朝对天山北路的经营进一步强化，从行政管辖扩大到军事屯田，大大促进了该地区农业生产的发展与社会秩序的安定。
但是，郑吉迎接的道路是从天山以南北上车师国地，护送日逐王是沿张骞开辟的道路传送至长安的，以后汉朝政府每年派往车师的官吏、戍卒、田卒，都要从玉门关、阳关出发，经白龙堆、罗布泊，北上车师，不仅险阻，而且绕道，为行旅增加了困难。特别是西域都护和戊己校尉设置以后，来往于此道的人更多，费时费力的绕道，已经不适应形势的发展，迫使汉朝急需开辟新的道路。《汉书·西域传。车师后城长国》条记：
元始（1～5年）中，车师后王国有新道出五船北，通玉门关，往来差近。戊己校尉徐普欲开，以省道里，半避白龙堆之厄。车师后王姑句以当道为柱置，心不便也。地又颇与匈奴南将军地接，普欲分明其界，然后奏之。召姑句使证之，不肯。
这条记载是车师后王国首先透露的一条路线的转述，所以应是车师后王国通玉门关的一条通道。起点是车师后王国，其国治今新疆奇台县，换句话说，这是从奇台至玉门关的一条道路。奇台在天山以北，通玉门必须先越天山，其越山隘口说是在“五船北”。“五船”为车师语译音甚明，但传抄中有无错误，不得而知，要从对音还原其方位，大概不可能。当时车师前国与后王国来往密切。宋人王延德出使高昌，曾从山南冬宫到山北夏宫，也是从隘口穿过，可惜未记载详细历程。近代研究者根据清代人来往所走路线，认为是奇台东北通吐鲁番盆地十三间房的通道，但以后的记载五船在盆地以南。过十三间房是原车师前国的辖区，此时车师前国已不存在，地属戊己校尉管辖。由此向玉门关，方向向东南，“半避白龙堆之厄”，说明它没有完全绕开白龙堆，而是擦堆而过。把这几个点连接起来，就是从奇台行，东南过天山，出十三间房，历鄯善境，过库鲁克塔克山，至玉门关。车师后王国是游牧民族国家，对游牧民族来说，从鄯善至玉门关一段的戈壁沙漠地带，几天缺水，并不是十分困难的障碍，可以通行，但作为商路来说，是要具备必要条件的。戊己校尉徐普欲开，以省道里，却遭到车师后王的抵制。
车师后王拒绝的理由有二：一是“以当道为柱置”，就是处于通道的要冲、咽喉，来往行人太多，就像鄯善国一样，增加人民的负担；二是车师后王国与匈奴南将军接壤，双方关系特别是牧场难以截然分开，说明此时的车师后王国还受匈奴的挟制。此匈奴“南将军”，当是匈奴西边的右谷蠡王，而非其他。
车师后王姑句拒绝，徐普强行，双方矛盾激化，姑句即突出高昌壁，降匈奴。王莽篡汉前，为新都侯，使人至匈奴，要求交出姑句等二王。单于谢罪，送姑句等于西域恶都奴（约在今哈密西）界上。王莽不听劝告，陈军斩姑句等。于是，西域诸国反，匈奴乘机南下，统治了部分国家，汉朝经营一百多年的西域，迅速葬送于王莽之手，而将要开辟的“五船道”，不得不停止了。
二、伊吾屯田与西域东北地区的开拓与发展
汉朝经营西域经过六十年的中断（三绝三通的第一绝）后，在河西、西域以及南部匈奴广大人民的要求下，东汉政府开始重新统一西域天山南北。《后汉书·窦固传》记：
时天下安，（明）帝欲遵武帝故事，击匈奴，通西城，以固明习边事。（永平）十五年（72年），拜为奉车都尉，以骑都尉耿忠为副；谒者仆射耿秉为驸马都尉，秦彭为副；皆置从事、司马，并出凉州。明年，固与忠率酒泉、敦煌、张掖甲卒及卢水羌胡万二千骑，出酒泉塞；耿秉、秦彭率武威、陇西、天水募士及羌胡万骑，出居延塞；又太仆祭肜、度边将军吴棠将河东、北地、西河羌胡及南单于兵万一千骑，出高阙塞。固、忠至天山，击（匈奴）呼衍王，斩首千余级。呼衍王走，追至蒲类海，留吏士屯伊吾卢城（今新疆哈密偏西）。明年，复出玉门击西域，固遂破白山，降车师。
这次出兵分四路，重点是河西二路。规模虽比宣帝初年五将军出兵共击匈奴小得多，但重点突出，主要集中在西域东北部，对象是由东迁来的匈奴北单于治下的呼衍王部。进军路线和主要战场西汉时已经有过，但“留吏士屯伊吾卢城”，则是第一次。又据《后汉书·班超传》记：“十六年，奉车都尉窦固出击匈奴，以超为假司马，将兵别击伊吾，战于蒲类海。”可见占领伊吾卢城者为班超。伊吾卢地区的占领和伊吾屯田的开办，是汉朝经营西域的一个重要里程碑。又据上引之“复出玉门击西域”，“固遂破白山，降车师”相对照，窦固第二次出兵，是从玉门关出发，直达车师前后国，与“五船道”的线路大致相近。当时，窦固力主先攻车师前王，耿秉则主先攻后王，“以为并力根本，则前王自服”，遂“引兵北入”，这更证实所取为“五船道”的走向。
伊吾卢屯田比西汉时的戊己校尉屯田，向东延伸500多华里，对汉朝政府来说，具有重要的战略意义。当时，北部匈奴西迁人数不断增加，除呼衍王部外，沿河西北塞陆续移居西域东北部者不断，依附呼衍王，呼衍王以伊吾、蒲类为据点，控制西域，隔断交通，汉朝击败呼衍王，留屯士屯田伊吾卢，对匈奴北部特别是呼衍王部，是一沉重打击。屯田伊吾卢，不仅可以屏障西域东北部，而且还可保证汉与西域的交通来往。班超在战后能以三十六名吏士重新统一天山以南诸国，从战略形势看，与汉朝击败呼衍王，开伊吾卢屯田有极大关系。当时卷土重来的匈奴势力，主要在西域东北部，特别是以呼衍王为首的势力，是威胁整个西域安宁的大敌。
在开辟伊吾卢屯田的同时，东汉政府立即恢复和扩建西汉建立的戊己校尉屯田。“永平十七年（74年）冬，骑都尉刘张出击车师，请（耿）恭为司马，与奉车都尉窦固及从弟驸马都尉秉破降之。乃以恭为戊己校尉（后称戊校尉），屯后王部金满城（新疆吉木萨尔）；谒者关宠为戊己校尉（后称己校尉），屯前王柳中城（新疆鄯善县鲁克沁），各置屯数百人”。于是，伊吾卢屯田、车师后部吉木萨尔屯田和柳中屯田三足鼎立，互为犄角，形势比西汉时大为好转。三屯田区的设立，不仅发展了农业生产，增加了粮食供给，使吐哈军民得到了食粮保证，而且为西域东大门户的安全提供了充足的实力。此后，匈奴虽不断来犯，但每次都以失败而退兵。
伊吾卢地屯田，后设宜禾都尉主持，又称宜禾屯田。宜禾之名，是以“伊吾地宜五谷、桑麻、葡萄，其北（西）又有柳中，皆膏腴之地，故汉常与匈奴争车师、伊吾，以制西域焉”。宜禾，就是取“地宜五谷”之意。宜禾都尉，当时也起了“以制西域”的作用。18年（75年），焉耆、龟兹攻没西域都护陈睦，北匈奴乘机困关宠于柳中城，车师叛兵攻耿恭，东汉政府遣征西将军耿秉屯酒泉，遣酒泉太守段彭等发张掖、酒泉、敦煌三郡及鄯善兵七千余人救之。次年，迎还戊己校尉，又罢伊吾卢屯田兵，匈奴复占其地。
永元元年（89年），窦宪击北匈奴，败匈奴于燕然山，汉军大胜。后遣副校尉阎盘将二千余骑，掩击北匈奴之守伊吾者，复取其地。四年（92年），“使中郎将任尚持节卫护伊吾，如南单于故事，监护新立之北部单于”於除键，伊吾屯田恢复。当时，於除鞋寄居蒲类海，任尚屯伊吾，西域东北部尽置于东汉管辖之下。使匈奴中郎将，秩比二千石，与西域都护平级，略低于郡太守，说明汉朝在此的统治力量进一步加强。不久，於除鞬单于叛，率兵北逃，任尚与将兵长史王辅追斩之，北部单于至此断绝世系。
任尚重返西域后，又接任戊己校尉职，居车师前部高昌壁。永元十四年（102年），班超还朝，任尚接替，任西域都护。但任尚接任后，不听班超告诫，刚愎自用，激起西域各国人民的不满，延平元年（106年）西域诸国兵围攻任尚于疏勒。东汉政府派梁懂等发凉州兵前往解救，诸羌胡兵惧久戍不得归，中途哗变。梁懂等追捕烧杀，激起凉州诸郡西羌大起义。永初元年（107年）西羌起义军控制凉州，断陇道，东汉对西域的统治关系中断，伊吾屯田也因后援不继，不了了之。汉朝罢西域都护，迎伊吾卢、柳中屯田吏士还。
元初六年（119年），敦煌太守曹宗以北匈奴余部转盛，侵扰西域，威逼郡境，因上书派将兵长史索班屯田伊吾卢，招抚西域诸国，取得了良好的效果，车师前王及鄯善王复来降汉。次年，北匈奴率车师后王军就杀长史，曹宗上书告急。东汉政府经过一场激烈争论后决定复敦煌郡营兵三百人，置西域副校尉居敦煌，羁縻西域。后来又从张珰议，置敦煌校尉，增加河西四郡兵，以班勇为西域长史，将兵五百人出屯柳中。班勇出西域，联合鄯善、疏勒、车师前部兵，擒后王军就斩之，平定诸国。
汉顺帝永建六年（131年），汉朝以“伊吾旧膏腴之地，傍近西域，匈奴资之，以为钞暴，复令开设屯田，如永元时事，置伊吾司马一人”，伊吾屯田恢复。伊吾屯田恢复后，保卫伊吾和车师等六国安全的责任，主要落在敦煌郡及其太守的身上。自阳嘉三年（134年）以来，北匈奴呼衍等部的多次南下侵扰，寇伊吾，攻伊吾屯城，都是敦煌太守领兵或派兵击退。敦煌太守负有兼领西域之责，西域东北门户，特别是伊吾卢屯田的安全，都由敦煌太守承制行事，这种状况一直持续到东汉灭亡。
从伊吾卢屯田设立（73年）到东汉政府衰败（190年）的近120年中，伊吾屯田时置时撤，但总的情况是当地农业生产不断得到发展，东汉政府已经认识到开伊吾屯田对保卫西域安全的重要性。撤而复置，就是这一认识的见证。伊吾卢屯田的确也起到了屏障匈奴、保卫西域的作用。伊吾屯田设置时期，金满屯田和柳中屯田都得到恢复和发展。虽然由于凉州诸郡的三次西羌大起义，隔绝交通，使屯田生产受到影响，但发展农业生产的基础还是继续保持着，形势一有好转，屯田立即恢复。
从伊吾屯田开始，东汉政府多次出兵即由敦煌出发，或达车师，或到伊吾，实际上就是开辟了敦煌直达吐哈地区的交通路线，“避白龙堆之厄”目的开始实现。行旅、官吏、军卒可以直接到伊吾、柳中得到给养，而且省时、省费。特别是敦煌太守兼领西域后，来往人数不断增加，敦煌与伊吾的关系更加密切，行旅的安全得到保证。至此，西汉末年提出的“五船道”，在新的历史条件下初步成为现实。
《后汉书·西域传》在总结西域交通时，称：“自敦煌西出玉门、阳关，涉鄯善北，通伊吾千余里，自伊吾北（应为西）通车师前部高昌壁千二百里，自高昌壁北通后部金满城五百，此其西域之门户也。”引文中的个别用词虽不见当，但出玉门关达伊吾、车师等地的交通路线，已为当时人所共认。至此，通西域只有一条路的历史基本结束。