局域网交换机发展状况综述

九十年代初，随着计算机性能的提高及通信量的剧增，传统局域网已经愈来愈超出了自身的负荷，交换式以太网技术应运而生，大大提高了局域网的性能。与基于网桥和路由器的共享媒体的局域网拓扑结构相比，局域网交换机能显著增加带宽。交换技术的加入，就可以建立地理位置相对分散的网络，使局域网交换机的每个端口可平行、安全、同时地互相传输信息，而且使局域网可以高度扩充。局域网交换机实现了OSI模型的下两层协议，现在某些局域网交换机也实现了OSI参考模型的第三层协议，实现简单的路由选择功能。

局域网交换机种类 局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：

以太网交换机、令牌环交换机、FDDIＩ交换机、ATM交换机、快速以太网交换机等。根据应用规模可分为：企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。  

工作组交换机是传统集线器Hub的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10Base－Ｔ或10/100Base-TX以太网口。与集线器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与集线器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。工作组交换机一般没有网络管理的功能。这类产品有华为公司的Quidway S2403及3Com的OfficeConnect系列交换机。   

部门级交换机是面向部门的以太网交换机，可以是固定配置，也可以是模块配置，一般有光纤接口。与工作组交换机相比，部门级交换机具有较为突出的智能型特点，支持基于端口的VLAN可实现端口管理，采用全双工、半双工传输模式，可对流量进行控制，有网络管理的功能，可通过PC机的232口或经过网络对交换机进行配置、监控和测试。这类产品有华为公司的Quidway S3016及3Com的The SuperStack  II 3300交换机。  

企业级交换机属于高端交换机，它采用模块化的结构，可作为网络骨干构建高速局域网。企业级交换机可以提供用户化定制、优先级队列服务和网络安全控制并能很快适应数据增长和改变的需要，从而满足用户的需求。对于有更多需求的网络，企业级交换机不仅能传送海量数据和控制信息，更具有硬件冗余和软件可伸缩性特点，保证网络的可靠运行。这类产品有华为公司的Quidway S5000系列交换机及3Com的4007交换机。   

国产局域网交换机现状 目前，我国局域网交换机生产厂商在产品研发上不断有新的突破，如华为公司和长城公司都推出了自己的一系列交换机产品，但基本都是中、低端产品，与国外同类产品相比，在可靠性和稳定性方面还存在一定差距，而且许多产品的核心技术还掌握在别人手里。由于在专用芯片、软件、技术标准、产品设计和工艺技术方面的差距，国内局域网交换机生产厂商同国外厂商在高端产品上还有不小的距离。   

在今后的交换机市场上，10M交换机将很快会退出，100M交换机将成为主流，1000M以太网交换机将会在大型网络工程中担当重任，第三层交换机的研制和开发将成为热点。如果国内局域网交换机生产厂商能够紧紧抓住网络化所带来的市场机遇，在政府的引导和扶植下，突破软件和专用ASIC芯片设计等关键技术，消除产业发展瓶颈，就会在这一领域取得突破。   

局域网交换机发展趋势 局域网交换机是工作在OSI第二层的，可以理解为一个多端口网桥，因此传统上称之为第二层交换；目前，交换技术已经延伸到OSI第三层的部分功能，即所谓第三层交换，第三层交换可以不将广播封包扩散，直接利用动态建立的MAC地址来通信，似乎可以看懂第三层的信息，如IP地址、ARP等，具有多路广播和虚拟网间基于IP、IPX等协议的路由功能，这方面功能的顺利实现得力于专用集成电路（ASIC）的加入，把传统的由软件处理的指令改为ASIC芯片的嵌入式指令，从而加速了对包的转发和过滤，使得高速路由和服务质量都有了可靠的保证。目前，如果没有上广域网的需要，在建网方案中一般不再应用价格昂贵、带宽有限的路由器。 第三层交换机是带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。从硬件的实现上看，目前，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板／总线速率可高达几十Gbit/s　交换数据的，在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板／总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块高速交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制10Mbit/s-100Mbit/s。在软件方面，第三层交换机也有重大的举措，具体是：   

对于数据封包的转发：如IP/IPX封包的转发，这些有规律的过程通过硬件得以高速实现。通过ASIC电路将这些功能集成在一个芯片上，具有设计简单、高可靠性、低电源消耗、更高的性能和成本更低等优点。   

对于第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。 队列管理：由于一个端口的流量必须在输出队列的缓存中保存，不论它的优先级多大，也必须按照先进先出的方式被处理。当队列满的时候，任何超出的部分都将被丢弃。此外，当队列变长时，延时也增加了。因此，许多第三层交换机厂商开发了自己的队列管理机制，以提高网络性能。   

流量管理：有些数据流比其它数据流更重要。通过自动流量分类，第三层交换机可以指示数据包处理流程区分用户指定的数据流，从而实现低延时、高优先级传输及避免拥塞。  

安全机制：第三层交换机提供多种安全机制，并使用流量分类器，管理员可以限制任何被识别的数据流，包括限制对服务器的访问及排除无用的协议广播。这一点是网络技术领域里的突破性进展，即提供线速防火墙。   

目前，第三层交换机已在网络中得到应用，它优良的性能已经显现出来。但是，作为一种崭新的技术，第三层交换机还不是很成熟，还要对它的协议标准化。目前很多厂商都推出了自己的第三层交换机，但是它们作法各异且性能表现不同。此外，各厂商出于市场策略的考虑，目前的第三层交换机只支持IP/IPX路由协议，还不能支持其它一些有一定应用领域的专用协议。不难看出，第三层交换机的出现大大动摇了路由器在网络中的地位。传统的路由器将逐步地退出局域网范围，而在广域网中发挥其作用。  

综上所述，第三层交换机不仅取代了昂贵的路由器在局域网中的大部分功能，而且解决了大型局域网的子网段之间的数据传输瓶颈问题，在将来会有更大的发展，也会赢得更多的市场空间。

微信扫一扫实时了解行业动态

微信扫一扫分享本文给好友