交换机发展史与作用

一、概述
1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层 *** 作。与桥接器一样，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。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小， *** 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。
交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。
类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的 *** 作。
利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的 *** 作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。
二、几种交换技术
1．端口交换
端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：
·模块交换：将整个模块进行网段迁移。
·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。
·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。
2．帧交换
帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：
·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。
·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。
前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。
有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。
3．信元交换
ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。
三、局域网交换机的种类和选择
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；
·FDDI交换机；
·ATM交换机；
·快速以太网交换机等。
如果按交换机应用领域来划分，可分为：
·台式交换机；
·工作组交换机；
·主干交换机；
·企业交换机；
·分段交换机；
·端口交换机；
·网络交换机等。
局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项：
（1）交换端口的数量；
（2）交换端口的类型；
（3）系统的扩充能力；
（4）主干线连接手段；
（5）交换机总交换能力；
（6）是否需要路由选择能力；
（7）是否需要热切换能力；
（8）是否需要容错能力；
（9）能否与现有设备兼容，顺利衔接；
（10）网络管理能力。
四、交换机应用中几个值得注意的问题
1．交换机网络中的瓶颈问题
交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA／CD介质访问规则。在当前的客户／服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。
2．网络中的广播帧
目前广泛使用的网络 *** 作系统有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。
每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。
3．虚拟网的划分
虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种：
（1）静态端口分配
静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。
（2）动态虚拟网
支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。
（3）多虚拟网端口配置
该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互 *** 作性。Cisco公司开发了Inter－Switch Link（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。
4高速局域网技术的应用
快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。
目前也出现了CDDI／FDDI的交换技术，另外该CDDI／FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。
3COM的主要交换产品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交换产品有LattisSwitch2800，BAY stack workgroup、System3O00／5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst 1000／2000／3000／5000系列。
三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案。

这六种行业是未来十年的发展趋势

1、懒人经济

现代人越来越懒，能少走一步绝不会多走一步，能少出点力绝不会自找麻烦。你发现没有，最近几年的扫地机、洗碗机、智能家具等卖得都特别好，上门清洁、上门煮饭、外卖等，也越来越受到传统家庭的青睐。懒人经济是门大生意，除了各种培养人们越来越懒的产品研发外，普通人还可以考虑推出各种让人少 *** 心、少出力、少说话，甚至少思考、少动d的服务项目。这些服务可以是单次的，也可以是包年或定时的，可以是承诺服务效果的，也可以是附加在现有的其他懒人产品或服务之上的。

2、夜间经济

现在的人白天都很忙

夜晚对于大多数人来说代表着放松和体息，随着生活压力越来越大，会有越来越多的年轻人把他们的休闲消费放到晚上，而这一群人也将是末来消费的主体。如今各大城市夜市越来越火爆，夜间经济也会逐渐崛起。在普通人的八小时以外，你能让他们收获多少放松和快乐，你就能赚多少钱。

3、宠物经济

以前是狗保护人，现在是人保护狗，最近十年，离婚率日益攀升，在我国的一线城市，离婚率已经超过了50%，不婚人士、单身人士和丁克越来越多。很多人会觉得，与其找一个把握不佳的人，不如养一条忠心耿耿的。于是，宠物行业越来越受到市场的青睐，繁殖基地、寄养和托运中心、宠物学校、宠物酒店、美容院、医院等相关行业会越来越专业化和细分化，在此时期，能推出更多具有个性化、人性化服务的商家会脱颖而出。

4、二手经济

你可能还不知道，这几年的二手市场已经在不知不觉成了坐拥万亿市场的庞然大物，线上线下的二手交易平台不断涌现，但与目前的市场供给量相比，还没有一个平台能与之匹配。随着环保理念的不断深入人心，会有越来越多的人把用不上的东西拿出来进行二次销售。而随着二手平台的不断专业化和可信度的越来越高，也会让越来越多暂时没有一定消费能力的人放弃新品，转而购买二手货源。而在此契机，不需要你什么都有，但能够将各种相关资源整合。一起组建新的机构和平台，制定出具有强推广力度的个性玩法的人，必将比常人多出百倍的成功率。

5、短视频经济

时代总在人们不知不觉中发生一个重大的变化，能把握住并做好布局的人最终都会成为赢家。短视频经济从2018年开始就展现出了他强势的入市格局。目前中国已经有了亿人的生活方式因为短视频的出现而发生了改变，不管你是个人还是商家，是小老板还是大财团如果现在还没有思考如何布局短视频市场的话，那你的将来一定会有遗憾

6、单身和养老经济

这个市场大到不可思议。单身经济现在有多火，我想就不在这里赘述了。现在的人越来越独立，越来越多的人选择单身，但在我国，与单身经济相关的所有行业似乎都还是一个初级阶段。单身公寓、单身餐厅、单身酒店目前并不多见，但在未来，单身市场一旦爆发，将会毫不逊色于情侣和家庭市场。与单身市场相关联的是养老市场，单身人士因为没有和孩子的束缚，在年轻时会有更多的时间去享受人生和投入工作。

目前正处于高速增长阶段

2007年以来，中国云计算的发展先后经历四个阶段：第一阶段为市场引入阶段，云计算的概念刚刚在中国出现，客户对云计算认知度较低;第二阶段为成长阶段，用户对云计算已经比较了解，并且越来越多的厂商开始踏入这个行业;第三阶段是成熟阶段，这个时候云计算厂商竞争格局已经基本形成，厂商们开始从更加成熟优秀的解决方案入手，SaaS模式的应用逐渐成为主流;第四个阶段是高速增长阶段，在这个阶段我国云计算市场整体规模偏小，落后全球云计算市场3至5年，且从细分领域来看，国内SaaS市场仍缺乏行业领军企业。

2020年市场规模超1800亿元

近年来，我国云计算，特别是物联网等新兴产业快速推进，多个城市开展了试点和示范项目，涉及电网、交通、物流、智能家居、节能环保、工业自动控制、医疗卫生、精细农牧业、金融服务业、公共安全等多个方面，试点已经取得初步的成果，将产生巨大的应用市场。

据赛迪顾问发布的《2020-2021年中国云计算市场研究年度报告》数据显示，2017年以来我国云计算市场规模保持了逐年较快增长，2020年我国云计算整体市场规模达19225亿元，增速34%，其中，公有云市场规模达到10477亿元，相比2019年增长3274%。

2020年华为云排名私有云运营商第一位

在私有云市场方面，2020年中国私有云市场规模达8748亿元，较2019年增长3559%，私有云提供商有望在云计算市场持续高速发展进程中持续受益。根据中国信息通信研究院发布《中国私有云发展调查报告》显示，2020年，华为云、紫光云等企业在安全性、可控性方面的表现较为优异。

公有云厂商中阿里云占比最高

厂商市场份额方面。据中国信息通信研究院调查统计，阿里云、天翼云、腾讯云占据公有云IaaS市场份额前三，华为云、光环新网(排名不分先后)处于第二集团;阿里云、腾讯云、百度云、华为云位于公有云PaaS市场前列。

IaaS为公有云最大分支模块

目前，国内的云计算应用主要是企业计算市场，这里面又分为大企业客户和中小企业客户。大企业客户目前的主要业务是对已有服务器系统的升级，如IBM给中化集团实施的云计算平台，属于企业私有云的建设;中小企业客户则主要是寻求IaaS、PaaS和SaaS服务，其主要目的是节省成本。市场格局上，大企业的IaaS市场主要由IBM、HP等主导，一些系统集成商也涉足其中，如客户产品及解决方案提供商——福建升腾资讯有限公司与IT服务提供商神州数码战略合作签约开辟云计算领域;中小企业的IaaS市场主要由原来涉足IDC和CDN的厂商主导，如世纪互联。

以公有云市场为例，2020年，我国公有云IaaS市场规模达到681亿元，占中国公有云总体市场的65%，占比相比2019年提升3个百分点，预计受新基建等政策影响，IaaS市场会持续攀高;公有云PaaS市场规模为1048亿元，占比相比2019年提升1个百分点，在企业数字化转型需求的拉动下，未来几年企业对数据库、中间件、微服务等PaaS服务的需求将持续增长，预计仍将保持较高的增速;公有云SaaS市场规模达到2619亿元，比2019年增长了1447%，增速稍有减缓。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国云计算产业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

中国未来最具有发展前景的十大行业：

1、互联网服务行业

这两年，互联网行业正在以摧枯拉朽之势改变着越来越多的传统行业，而它们巨大的吸金能量和对人才的巨大需求和渴望，也使得这两年互联网企业的涨薪速度曲线几近陡直向上。

未来趋势：互联网本身是个瞬息万变的大行业，不同子行业的热门程度往往与所在行业的垄断程度、发展速度和从业公司数量有关，目前较为热门的有互联网金融、电商、视频、搜索等。

2、教育和培训行业

中国适龄劳动人口基数巨大，劳动力技术技能培养的需求也是巨大的，这个行业的潜力从新东方火热上市就可以看出端倪。

3、农业

从创业的角度看，我国农村过去几乎是一张白纸，由于新农村、新郊区建设的红火，带动了农民的需求和农村市场的兴旺，催生了大量创业机会，不仅农民创业热情高涨，而且吸引了城里人和大学生前去创业。

4、旅游行业

从未来发展趋势看，中国在线旅游行业会持续保持快速增长态势，因此可以明确的是，市场对于旅游体验师的需求会越来越大。

艾瑞咨询预测，到2017年，中国在线旅游市场交易规模将达到4650亿元，复合增长率超过20%。在这种情况下，未来会更加注重网络平台的口碑营销模式，旅游体验师由此会获得更大的发展空间。

5、文化娱乐行业

以前一部大片，能赚个几百万都非常不容易。现在，一部成本几千万的小片，也能赚个十几亿票房。这个票房数字的背后，说明现在的人们对文化需求的渴望。

所谓的新文化的创造产品，不是去抢世界现成的“蛋糕”，而是创造自己特有的“蛋糕”。网络经济与网络文化的融合发展，是当代网络经济与网络文化的一大特色。网络游戏就是当代网络经济的一大支柱产业。

6、生物医药行业

未来趋势：生物医药是国家的战略性新兴产业，其制药技术将成为未来创新主动力，也是企业核心竞争力。

西门子SCALANCE X系列是适合工业环境的工业以太网交换机，其种类齐全，是交换式工业以太网网络的核心。既支持SNMP和WEB诊断，也支持PROFINET诊断。提供了工业级设计的高可靠性、高可用性和维护简便性。北京天拓四方科技有限公司总工程师表示SCALANCE X工业以太网交换机的优势不仅仅局限于此，下面为大家做个详细介绍。

SCALANCE X系列工业以太网交换机优势：

1、坚固、创新、节省空间的外壳设计，可非常容易地集成到SIMATIC 解决方案中( 可选择标准35mm DIN 导轨、S7-300DIN导轨或直接墙壁安装)

2、套筒式设计， 以及P R O F I N E T 工业以太网连接插头FastConnect RJ45 180 插头可去除应力和扭力

3、高速冗余特性，对于SCALANCE X-200、SCALANCE X-300或SCALANCE X-400，可快速重新组态多达50 台交换机的环网(<03 秒)

4、SCALANCE X-300及SCALANCE X-400提供的Standy环网耦合功能

北京天拓四方科技有限公司总工程师还针对SCALANCE X系列工业以太网交换机的不同型号为大家做了详细介绍。

SCALANCE X 是SIMATIC NET 新系列产品，其中有工业以太网交换机。交换机是专门用于将数据发送给既定目标地址的有源网络部件。SCALANCE X 产品组包含各种各样的模块化产品系列，每个产品都与自动化任务相匹配。SCALANCE X005 与XB000 入门级交换机非网管型交换机，带有多个电气端口或单个光纤接口可用于小型自动化系统上。

SCALANCE X-100 非网管型交换机带有电气端口和光纤端口，冗余馈电装置和信号触点可用于设备层的应用。

SCALANCE X-200 网管型交换机用于设备层到全厂网络化的应用。由于配置组态及远程诊断功能都集成在了STEP 7 工程软件中，工厂的可用性水平得到了提高。具有高防护等级的设备无需安装在控制柜中。对于有硬实时要求和最大化有效性要求的工厂网络可利用对应的等时同步交换机(SCALANCE X-200IRT)。

SCALANCE X-300 增强网管型主要应用领域为高性能工厂网络与企业网络相连接的衔接部分。

SCALANCEX-300 增强网管型产品系列结合了SCALANCEX-400 系列( 不包含第3 层路由功能) 的固件功能和SCALANCE X-200 产品系列的紧凑结构。因此和SCALANCEX-200 交换机相比，SCALANCE X-300 交换机既具有更好的管理功能，又具有更好的固件功能。模块化SCALANCE X-400 交换机用于高性能工厂网络( 例如具有高速冗余的工厂网络)。基于模块化结构，交换机可针对相应的任务进行精确地调整。由于支持IT 标准( 例如VLAN，IGMP，RSTP)，可以将自动化网络天衣无缝地集成在现有办公网络之中。利用Layer 3 的路由功能允许在不同IP 的子网之间通讯。

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