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交換機的發(fā)展歷史

發(fā)布時間: 2012/9/16 0:34:03

　　“交換機”是一個舶來詞，源自英文“Switch”，原意是“開關”，我國技術界在引入這個詞匯時，翻譯為“交換”。在英文中，動詞“交換”和名詞“交換機”是同一個詞（注意這里的“交換”特指電信技術中的信號交換，與物品交換不是同一個概念）。

1993年，局域網(wǎng)交換設備出現(xiàn)，1994年，國內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡技術的熱潮。其實，交換技術是一個具有簡化、低價、高性能和高端口密集特點的交換產(chǎn)品，體現(xiàn)了橋接技術的復雜交換技術在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣，交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉發(fā)。而這種轉發(fā)決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與橋接器不同的是交換機轉發(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)絡之間的轉發(fā)性能。

交換技術允許共享型和專用型的局域網(wǎng)段進行帶寬調(diào)整，以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現(xiàn)的瓶頸問題�，F(xiàn)在已有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術的交換產(chǎn)品。

類似傳統(tǒng)的橋接器，交換機提供了許多網(wǎng)絡互聯(lián)功能。交換機能經(jīng)濟地將網(wǎng)絡分成小的沖突網(wǎng)域，為每個工作站提供更高的帶寬。協(xié)議的透明性使得交換機在軟件配置簡單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡中；交換機使用現(xiàn)有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網(wǎng)卡，不必作高層的硬件升級；交換機對工作站是透明的，這樣管理開銷低廉，簡化了網(wǎng)絡節(jié)點的增加、移動和網(wǎng)絡變化的操作。

利用專門設計的集成電路可使交換機以線路速率在所有的端口并行轉發(fā)信息，提供了比傳統(tǒng)橋接器高得多的操作性能。如理論上單個以太網(wǎng)端口對含有64個八進制數(shù)的數(shù)據(jù)包，可提供14880bps的傳輸速率。這意味著一臺具有12個端口、支持6道并行數(shù)據(jù)流的“線路速率”以太網(wǎng)交換器必須提供89280bps的總體吞吐率（6道信息流X14880bps/道信息流）。專用集成電路技術使得交換器在更多端口的情況下得以實現(xiàn)上述性能，其端口造價低于傳統(tǒng)型橋接器。

人工交換

電信號交換的歷史應當追溯到電話出現(xiàn)的初期。當電話被發(fā)明后，只需要一根足夠長的導線，加上末端的兩臺電話，就可以使相距很遠的兩個人進行語音交談。

電話增多后，要使每個擁有電話的人都能相互通信，我們不可能每兩臺電話機之間有拉上一根線。于是人們設立了電話局，每個電話用戶都接一根線到電話局的一個大電路板上。當A希望和B通話時，就請求電話局的接線員接通B的電話。接線員用一根導線，一頭插在A接到電路板上的孔，另一頭插到B的孔，這就是“接續(xù)”，相當于臨時給A和B拉了一條電話線，這時雙方就可以通話了。當通話完畢后，接線員將電線拆下，這就是“拆線”。整個過程就是“人工交換”，它實際上就是一個“合上開關”和“斷開開關”的過程。因此，把“交換”譯為“開關”從技術上講更容易讓人理解。

電路程控交換機

人工交換的效率太低，不能滿足大規(guī)模部署電話的需要。隨著半導體技術的發(fā)展和開關電路技術的成熟，人們發(fā)現(xiàn)可以利用電子技術替代人工交換。電話終端用戶只要向電子設備發(fā)送一串電信號，電子設備就可以根據(jù)預先設定的程序，將請求方和被請求方的電路接通，并且獨占此電路，不會與第三方共享（當然，由于設計缺陷的緣故，可能會出現(xiàn)多人共享電路的情況，也就是俗稱的“串線”）。這種交換方式被稱為“程控交換”。而這種設備也就是“程控交換機”。

由于程控交換的技術長期被發(fā)達國家壟斷，設備昂貴，我國的電話普及率一直不高。隨著當年華為、中興通訊等企業(yè)陸續(xù)自主研制出程控交換機，電話在我國得到迅速地普及。

目前，語音程控交換機普遍使用的通信協(xié)議為七號信令（Signalling System No.7）

以太網(wǎng)交換機

隨著計算機及其互聯(lián)技術（也即通常所謂的“網(wǎng)絡技術”）的迅速發(fā)展，以太網(wǎng)成為了迄今為止普及率最高的短距離二層計算機網(wǎng)絡。而以太網(wǎng)的核心部件就是以太網(wǎng)交換機。

不論是人工交換還是程控交換，都是為了傳輸語音信號，是需要獨占線路的“電路交換”。而以太網(wǎng)是一種計算機網(wǎng)絡，需要傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，因此采用的是“分組交換”。但無論采取哪種交換方式，交換機為兩點間提供“獨享通路”的特性不會改變。就以太網(wǎng)設備而言，交換機和集線器的本質區(qū)別就在于：當A發(fā)信息給B時，如果通過集線器，則接入集線器的所有網(wǎng)絡節(jié)點都會收到這條信息（也就是以廣播形式發(fā)送），只是網(wǎng)卡在硬件層面就會過濾掉不是發(fā)給本機的信息；而如果通過交換機，除非A通知交換機廣播，否則發(fā)給B的信息C絕不會收到（獲取交換機控制權限從而監(jiān)聽的情況除外）。

目前，以太網(wǎng)交換機廠商根據(jù)市場需求，推出了三層甚至四層交換機。但無論如何，其核心功能仍是二層的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包交換，只是帶有了一定的處理IP層甚至更高層數(shù)據(jù)包的能力。

光交換

光交換是人們正在研制的下一代交換技術。目前所有的交換技術都是基于電信號的，即使是目前的光纖交換機也是先將光信號轉為電信號，經(jīng)過交換處理后，再轉回光信號發(fā)到另一根光纖。由于光電轉換速率較低，同時電路的處理速度存在物理學上的瓶頸，因此人們希望設計出一種無需經(jīng)過光電轉換的“光交換機”，其內(nèi)部不是電路而是光路，邏輯原件不是開關電路而是開關光路。這樣將大大提高交換機的處理速率。

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