局域網(wǎng)交換機發(fā)展狀況綜述
九十年代初，隨著計算機性能的提高及通信量的劇增，傳統(tǒng)局域網(wǎng)已經(jīng)愈來愈超出了自身的負荷，交換式以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生，大大提高了局域網(wǎng)的性能。與基于網(wǎng)橋和路由器的共享媒體的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)相比，局域網(wǎng)交換機能顯著增加帶寬。交換技術(shù)的加入，就可以建立地理位置相對分散的網(wǎng)絡(luò)，使局域網(wǎng)交換機的每個端口可平行、安全、同時地互相傳輸信息，而且使局域網(wǎng)可以高度擴充。局域網(wǎng)交換機實現(xiàn)了OSI模型的下兩層協(xié)議，現(xiàn)在某些局域網(wǎng)交換機也實現(xiàn)了OSI參考模型的第三層協(xié)議，實現(xiàn)簡單的路由選擇功能。
局域網(wǎng)交換機種類 局域網(wǎng)交換機根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以分為：
以太網(wǎng)交換機、令牌環(huán)交換機、FDDIＩ交換機、ATM交換機、快速以太網(wǎng)交換機等。根據(jù)應(yīng)用規(guī)?？煞譃椋浩髽I(yè)級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。從應(yīng)用的規(guī)模來看，作為骨干交換機時，支持500個信息點以上大型企業(yè)應(yīng)用的交換機為企業(yè)級交換機，支持300個信息點以下中型企業(yè)的交換機為部門級交換機，而支持100個信息點以內(nèi)的交換機為工作組級交換機。
工作組交換機是傳統(tǒng)集線器Hub的理想替代產(chǎn)品，一般為固定配置，配有一定數(shù)目的10Base－Ｔ或10/100Base-TX以太網(wǎng)口。與集線器一樣，交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉(zhuǎn)發(fā)。而這種轉(zhuǎn)發(fā)決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與集線器不同的是交換機轉(zhuǎn)發(fā)延遲很小，操作接近單個局域網(wǎng)性能，遠遠超過了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能。工作組交換機一般沒有網(wǎng)絡(luò)管理的功能。這類產(chǎn)品有華為公司的Quidway S2403及3Com的OfficeConnect系列交換機。
部門級交換機是面向部門的以太網(wǎng)交換機，可以是固定配置，也可以是模塊配置，一般有光纖接口。與工作組交換機相比，部門級交換機具有較為突出的智能型特點，支持基于端口的VLAN可實現(xiàn)端口管理，采用全雙工、半雙工傳輸模式，可對流量進行控制，有網(wǎng)絡(luò)管理的功能，可通過PC機的232口或經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)對交換機進行配置、監(jiān)控和測試。這類產(chǎn)品有華為公司的Quidway S3016及3Com的The SuperStack II 3300交換機。
企業(yè)級交換機屬于高端交換機，它采用模塊化的結(jié)構(gòu)，可作為網(wǎng)絡(luò)骨干構(gòu)建高速局域網(wǎng)。企業(yè)級交換機可以提供用戶化定制、優(yōu)先級隊列服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)安全控制并能很快適應(yīng)數(shù)據(jù)增長和改變的需要，從而滿足用戶的需求。對于有更多需求的網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)級交換機不僅能傳送海量數(shù)據(jù)和控制信息，更具有硬件冗余和軟件可伸縮性特點，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠運行。這類產(chǎn)品有華為公司的Quidway S5000系列交換機及3Com的4007交換機。
國產(chǎn)局域網(wǎng)交換機現(xiàn)狀 目前，我國局域網(wǎng)交換機生產(chǎn)廠商在產(chǎn)品研發(fā)上不斷有新的突破，如華為公司和長城公司都推出了自己的一系列交換機產(chǎn)品，但基本都是中、低端產(chǎn)品，與國外同類產(chǎn)品相比，在可靠性和穩(wěn)定性方面還存在一定差距，而且許多產(chǎn)品的核心技術(shù)還掌握在別人手里。由于在專用芯片、軟件、技術(shù)標準、產(chǎn)品設(shè)計和工藝技術(shù)方面的差距，國內(nèi)局域網(wǎng)交換機生產(chǎn)廠商同國外廠商在高端產(chǎn)品上還有不小的距離。
在今后的交換機市場上，10M交換機將很快會退出，100M交換機將成為主流，1000M以太網(wǎng)交換機將會在大型網(wǎng)絡(luò)工程中擔當重任，第三層交換機的研制和開發(fā)將成為熱點。如果國內(nèi)局域網(wǎng)交換機生產(chǎn)廠商能夠緊緊抓住網(wǎng)絡(luò)化所帶來的市場機遇，在政府的引導(dǎo)和扶植下，突破軟件和專用ASIC芯片設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，消除產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，就會在這一領(lǐng)域取得突破。
局域網(wǎng)交換機發(fā)展趨勢 局域網(wǎng)交換機是工作在OSI第二層的，可以理解為一個多端口網(wǎng)橋，因此傳統(tǒng)上稱之為第二層交換；目前，交換技術(shù)已經(jīng)延伸到OSI第三層的部分功能，即所謂第三層交換，第三層交換可以不將廣播封包擴散，直接利用動態(tài)建立的MAC地址來通信，似乎可以看懂第三層的信息，如IP地址、ARP等，具有多路廣播和虛擬網(wǎng)間基于IP、IPX等協(xié)議的路由功能，這方面功能的順利實現(xiàn)得力于專用集成電路（ASIC）的加入，把傳統(tǒng)的由軟件處理的指令改為ASIC芯片的嵌入式指令，從而加速了對包的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾，使得高速路由和服務(wù)質(zhì)量都有了可靠的保證。目前，如果沒有上廣域網(wǎng)的需要，在建網(wǎng)方案中一般不再應(yīng)用價格昂貴、帶寬有限的路由器。 第三層交換機是帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結(jié)合，并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機上。從硬件的實現(xiàn)上看，目前，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板／總線速率可高達幾十Gbit/s 交換數(shù)據(jù)的，在第三層交換機中，與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板／總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊高速交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制10Mbit/s-100Mbit/s。在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，具體是：
對于數(shù)據(jù)封包的轉(zhuǎn)發(fā)：如IP/IPX封包的轉(zhuǎn)發(fā)，這些有規(guī)律的過程通過硬件得以高速實現(xiàn)。通過ASIC電路將這些功能集成在一個芯片上，具有設(shè)計簡單、高可靠性、低電源消耗、更高的性能和成本更低等優(yōu)點。
對于第三層路由軟件：如路由信息的更新、路由表維護、路由計算、路由的確定等功能，用優(yōu)化、高效的軟件實現(xiàn)。 隊列管理：由于一個端口的流量必須在輸出隊列的緩存中保存，不論它的優(yōu)先級多大，也必須按照先進先出的方式被處理。當隊列滿的時候，任何超出的部分都將被丟棄。此外，當隊列變長時，延時也增加了。因此，許多第三層交換機廠商開發(fā)了自己的隊列管理機制，以提高網(wǎng)絡(luò)性能。
流量管理：有些數(shù)據(jù)流比其它數(shù)據(jù)流更重要。通過自動流量分類，第三層交換機可以指示數(shù)據(jù)包處理流程區(qū)分用戶指定的數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)低延時、高優(yōu)先級傳輸及避免擁塞。
安全機制：第三層交換機提供多種安全機制，并使用流量分類器，管理員可以限制任何被識別的數(shù)據(jù)流，包括限制對服務(wù)器的訪問及排除無用的協(xié)議廣播。這一點是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域里的突破性進展，即提供線速防火墻。
目前，第三層交換機已在網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用，它優(yōu)良的性能已經(jīng)顯現(xiàn)出來。但是，作為一種嶄新的技術(shù)，第三層交換機還不是很成熟，還要對它的協(xié)議標準化。目前很多廠商都推出了自己的第三層交換機，但是它們作法各異且性能表現(xiàn)不同。此外，各廠商出于市場策略的考慮，目前的第三層交換機只支持IP/IPX路由協(xié)議，還不能支持其它一些有一定應(yīng)用領(lǐng)域的專用協(xié)議。不難看出，第三層交換機的出現(xiàn)大大動搖了路由器在網(wǎng)絡(luò)中的地位。傳統(tǒng)的路由器將逐步地退出局域網(wǎng)范圍，而在廣域網(wǎng)中發(fā)揮其作用。
綜上所述，第三層交換機不僅取代了昂貴的路由器在局域網(wǎng)中的大部分功能，而且解決了大型局域網(wǎng)的子網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸問題，在將來會有更大的發(fā)展，也會贏得更多的市場空間。
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