交换技术发展方向：从二层交换到自适应业务交换

由刘大萌 分享时间：2023-09-20 10:53:08 收藏本文

【简介】感谢网友“刘大萌”参与投稿，下面是小编为大家整理的交换技术发展方向：从二层交换到自适应业务交换（共3篇），仅供参考，喜欢可以收藏与分享哟!

篇1：交换技术发展方向：从二层交换到自适应业务交换

以太网交换机作为以太交换技术的物理体现，已经发生了巨大而深刻的变化，本文将与大家一起回顾交换机的发展历程，并阐述在自适应网络（@Net）时代，交换技术未来的发展方向——自适应业务交换。

以太网交换技术发展史

二层交换：

交换技术诞生与上世纪80年代，最初是多端口网桥的改进版本，目标是不断细分局域网广播域。

ATM交换和路由器：

上世纪90年代中期，由于园区网和城域网的兴起，二层交换机在广播规模、地域覆盖、管理方面都存在不足，在大型局域网、园区网、城域网等环境中开始引入路由器或ATM交换机构建骨干网。

千兆三层交换：

～，两项重要技术的商用改变了技术混战的局面，即千兆以太网和三层交换技术，特别是三层交换使以太网交换机在大型园区网中可以取代路由器成为核心。这两项技术逐渐成为建网主导，路由器退到广域网边缘， ATM仿真宣告出局。

4～7层交换：

三层交换机迅速商用后，很快出现了4～7层交换的概念，最初定义为交换机对网络报文应用识别及QoS/ACL等智能处理，后来上升为对内容识别的服务器负载均衡，这样的能力普通交换机已经不能承担，因此最后发展为交换机实现简单的报文识别和参数设置处理，不影响效率；并使用专用的Webswitch或Webswitch模块实现深度的内容交换。华为3Com的S8016产品就是较早支持该技术的产品。

全分布式逐包转发：

上述三层或4～7层交换在发展初期都是采用流Cache的方式实现，随着网络拓扑日益复杂、规模爆炸式增长，这种技术的弊端日益显露。特别是后的红码、蠕虫、冲击波等病毒针对网络结构的攻击，造成交换机大面积瘫痪，使这种危机达到顶峰。导致全分布式逐包转发浮出水面。这项最初由GSR支持的技术最终被移植到三层交换机的设计中。华为的Quidview交换机是较早实现全分布式逐包转发的经典范例，之后，网络中部署的三层交换机基本都采用新的架构。

多业务交换：

交换机的整体性能有了极大的提升，但是网络中的各种业务类型要求实现区别服务，如端到端SLA、端到端安全参数、路径控制和管理等要求。

实现多业务承载包含以下的关键技术:VLAN及VLAN交换、MPLS、IPv4/v6双栈、组播交换、内嵌安全、流量分析等。因此在传统交换机基础上，需要叠加对这些技术的支持，典型的例子是华为3Com的S6500系列产品。通过这种功能增强，使交换机初步具备实现多业务端到端管理控制、区别服务的能力，称这个阶段为多业务交换，因为是在传统三层交换技术上叠加以上功能，因此多业务交换的关键技术可以总结为L3+（增强型三层交换技术），

线速业务交换：

然而，运营商及对业务质量高要求的行业客户提出了新的问题，即业务能力叠加与性能的关系。在不少应用严酷的环境中，通常要求运行MPLS、IPv6、组播、安全控制等功能时不影响整体转发效率，也就是业务、性能并重，或称为线速业务交换。这种技术将业务支撑能力内嵌到基本转发中，来保证性能不下降。要达到这样的目标，需要采用全新的交换机架构。如华为3Com的S8500系列交换机，而且S8500具备可编程的能力，能够快速支持新业务。

自适应业务交换

未来的IP网络是一种关联业务的动态网络模型，我们称之为自适应网络（@Net）。“自适应网络”（@Net）的设计思想源于SOA（面向服务架构）及“动态IT”等IT架构发展方向，其目的是为了构建一个与面向服务应用，且能快速适应业务变革与演进的IT基础架构。为达到这个目标，首先需要实现数据、语音、视频多业务承载、业务关联、网络资源的虚拟化及动态调度，最终将在网络、计算、存储三大IT资源的虚拟化与动态整合基础上，实现“自适应IT”的目标。

自适应网络（@Net）的两大关键技术是“深度业务感知”及“资源动态调整”。深度业务感知技术使基础网络成为与上层业务深度关联的系统，而资源动态调整是基于深度业务感知快速调整网络资源分配及安全策略的过程。这两项技术是构建业务自适应、安全可靠自适应、智能管理等自适应网络核心解决方案的基础。

为适应自适应网络的发展方向，以太网交换技术将进入新的阶段—“自适应业务交换”，“自适应业务交换”技术的目标是提供一种关联应用及业务优化的交换架构，以支撑业务自适应的要求。

前面谈到的“线速业务交换”技术基本解决了业务容量及扩展性等方面的问题，在此基础上，“自适应业务交换”还需要持续增强以下方面的关键能力，包括：深度业务感知、应用识别(如对P2P业务及业务应用层的识别)、深度流分析（如Netstream/sflow等网流分析技术）、深度安全行为分析（如网络设备内嵌IDS/IPS等安全行为分析能力）、内容交换与应用优化、媒体交换、安全基因和弹性可靠等。

展望

自适应业务交换将会有一个长期发展的过程。目前华为3Com的交换机产品已经具备了初步自适应能力，如BT业务识别与控制、网流分析、语音业务自适应、内嵌安全、端点安全检测、内容交换、10G RPR（万兆弹性分组环）、IRF（智能弹性架构）等功能。

篇2：交换技术从二层到七层交换技术的介绍

网络技术发展迅猛，以太网占据了统治地位，为了适应网络应用深化带来的挑战，网络的规模和速度都在急剧发展，局域网的速度已从最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，千兆以太网技术也已得到了普遍应用。

对于用户来说，在减低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，与采用何种组网技术密切相关；对于设备厂商来说，在保证用户网络功能实现的基础上，如何能够取得更为可观的利润，采用组网技术的优劣，成为提高利润的一个手段。

在具体的组网过程中，是使用已经日趋成熟的传统的第2层交换技术，还是使用具有路由功能的第3层交换技术，或者是使用具有高网络服务水平的第7层交换技术呢？

在这些技术选择的权衡中，2层交换、3层交换和7层交换这三种技术究竟孰优孰劣，它们各自又适用于什么样的环境呢？

传统的第2层交换技术

2层交换技术可以识别数据帧中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口，记录在自己内部的一个MAC地址表中。

谈到交换，从广义上讲，任何数据的转发都可以叫做交换。但是，传统的、狭义的第2层交换技术，仅包括数据链路层的转发。

目前，第2层交换技术已经成熟。从硬件上看，第2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Gbps）交换数据的，2层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。

2层交换机主要用在小型局域网中，机器数量在二、三十台以下，这样的网络环境下，广播包影响不大，2层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格，为小型网络用户提供了完善的解决方案。

总之，交换式局域网技术使专用的带宽为用户所独享，极大地提高了局域网传输的效率。可以说，在网络系统集成的技术中，直接面向用户的第2层交换技术，已得到了令人满意的答案。

具有路由功能的第3层交换技术

第3层交换技术是19前后才开始出现的一种交换技术，最初是为了解决广播域的问题。经过多年发展，第3层交换技术已经成为构建多业务融合网络的主要力量。

在大规模局域网中，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成多个小局域网，这样必然导致不同子网间的大量互访，而单纯使用第2层交换技术，却无法实现子网间的互访。

为了从技术上解决这个问题，网络厂商利用第3层交换技术开发了3层交换机，也叫做路由交换机，它是传统交换机与路由器的智能结合，

简单地说，可以处理网络第3层数据转发的交换技术就是第3层交换技术。

从硬件上看，在第3层交换机中，与路由器有关的第3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它模块间，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。

3层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强的3层包处理能力，价格又比相同速率的路由器低得多，非常适用于大规模局域网络。

第3层交换技术到今天已经相当成熟，同时，3层交换机也从来没有停止过发展。第3层交换技术及3层交换设备的发展，必将在更深层次上推动整个社会的信息化变革，并在整个网络中获得越来越重要的地位。

具有网络服务功能的第7层交换技术

第7层交换技术通过逐层解开每一个数据包的每层封装，并识别出应用层的信息，以实现对内容的识别。

充分利用带宽资源，对互联网上的应用、内容进行管理，日益成为服务提供商关注的焦点。如何解决传输层到应用层的问题，专门针对传输层到应用层进行管理的网络技术变得非常重要，这就是目前第7层交换技术发展的最根本原因。

简单地说，可以处理网络应用层数据转发的交换技术就是第7层交换技术。其主要目的是在带宽应用的情况下，网络层以下不再是问题的关键，取而代之的是提高网络服务水平，完成互联网向智能化的转变。

第7层交换技术通过应用层交换机实现了所有高层网络的功能，使网络管理者能够以更低的成本，更好地分配网络资源。

从硬件上看，7层交换机将所有功能集中在一个专用的特殊应用集成电路或ASIC上。ASIC比传统路由器的CPU便宜，而且通常分布在网络端口上，在单一设备中包括了50个ASIC，可以支持数以百计的接口。新的ASIC允许智能交换机/路由器在所有的端口上以极快的速度转发数据，第7层交换技术可以有效地实现数据流优化和智能负载均衡。

在Internet网、Intranet网和Extranet网，7层交换机都大有施展抱负的用武之地。比如企业到消费者的电子商务、联机客户支持，人事规划与建设、市场销售自动化，客户服务，防火墙负载均衡，内容过滤和带宽管理等。

交换技术正朝着智能化的方向演进，从最初的第2层交换发展到第3层交换，目前已经演进到网络的第7层应用层的交换。其根本目的就是在降低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，最终达到网络的智能化管理。