交换机技术发展趋势讲义
现代交换技术发展趋势
现代交换技术的发展趋势随着信息技术的发展，信息交流的日益频繁，移动通信网络和各种通信技术在社会生产和生活中扮演着越来越重要的角色。
这种情况下，交换技术作为一种可以实现数据的瞬间储存和转发的重要通信技术，也取得了很大的发展成就，但同时，为了适应这种日益暴增的信息传输，交换技术的未来发展方向又在何方？这是一个值得我们深思的问题。
一、交换技术的发展历史电话交换技术发展大致可以分为三个阶段：1.1）人工交换发展阶段：第一部磁石式人工电话交换机。
1.2）自动交换机发展阶段：机电式交换机。
1.3）电子式自动交换阶段：现如今的数字程控式交换机。
二、历史使用的典型交换技术每段历史的发展，都伴随着不断的探索和研究，一次次的改进，一次次的失败，才换来了如今先进的科学技术。
所以，我认为，当前的交换技术，也需要经历我们艰苦不懈的探究，才能得到发展。
2.1）电路交换技术电路交换技术是电信网络交换技术发展的最初形式和第一阶段。
该阶段的典型移动网络代表为GSM和CDMA，其原理是通过一条具备一定宽度的线路保证双方的通信。
通信的过程中，该线路的资源将无法再做他用，直到此次通信完成才能释放。
这种电路交换技术的最主要的应用特点是在稳定的有一定宽度的线路的基础上能够有效的保证双方的通信质量，并且操作简单，支撑成本低。
但同时也存在一定的缺陷，即每一次通信线路只能为当时的信双方提供服务，不利于网络资源的有效利用。
2.2）分组交换技术随着科学技术的发展，人们通信需求量的增加，原有的电路交换技术已经不能满足人们的通信需求了。
同时，传统电路交换技术所提供的单一语音业务也无法适应移动数据业务的变化，于是分组交换技术应运而生。
分组交换技术的主要原理是，在数据传输前，先根据情况对其进行分割，并在新的分段的始端添加不同的字段。
在这个过程中，不仅能完成数据的校验工作，还能实现有效的数据分组。
同以往的电路交换技术相比较，新的分组交换技术的应用优势是通过识别数据开头的字段完成发送任务，不仅免去了连接环节，还在发送中实现了对带宽的合理分配。
三层交换机的发展趋势以及技术细分
三层交换机的发展趋势以及技术细分三层交换是在1997年前后才开始出现的一种交换技术，最初是为了解决广播域问题。
经过多年发展，三层交换技术已经成为构建多业务融合网络的主要力量。
当前，三层交换机的应用环境正面临哪些变化？产生了哪些新技术？其发展趋势怎么样？未来的市场需求怎么样？产生及发展三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是在1997年前后才开始出现的一种交换技术，它是相对于传统交换概念而提出的。
众所周知，传统的交换技术是在OSI网络参考模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。
三层交换技术的出现主要是为了解决规模较大的网络中的广播域问题，通过VSP？column=news&key=LAN target=_blank class=qqx_gjz>LAN把一个大的交换网络划分为多个较小的广播域，各个VLAN之间再采用三层交换技术互通。
最初的三层交换机往往是把二层转发和三层交换做在两个单元中，还没有用一个芯片完成完整的三层交换功能，这样的交换机往往也是机架式的，比如3Com的Corebuider9000、Corebuider3500，思科的5505、6509，朗讯的Cajun P550等，一般都有一个专门处理三层数据的单元或者模块。
在传统的交换机中，三层交换引擎往往是整个交换机的瓶颈，无法实现大容量的线速的三层交换，而且模块和模块之间会采用总线式结构。
千兆以太网标准出现之后，有些机架式交换机内部也采用了千兆端口实现模块和模块之间的互通。
1998年Intel推出了550T、550S 可堆叠的盒式三层交换机，背板容量达2。
1Gbps，可以实现8个百兆端口的线速交换，这是当时市场上最早出现的盒式交换机之一，性价比也比较高。
但无论是当时的盒式三层或者是机架式三层交换机，最主要的功能仅仅是为了隔离广播域，路由协议的支持都比较简单，仅仅支持RIP、OSPF等小型网络的动态路由协议，VLAN之间的路由默认也是互通的，没有什么控制功能。
现代企业通信交换技术发展趋势及应用
现代企业通信交换技术发展趋势及应用摘要：近年来，我国的企业发展迅速，随着国内各项设施的发展与完善，通信交换工程的改造及组网显得尤为迫切，因通信交换工程的改造和组网关系着国内其他各项基础设施的发展，所以应将其尽快落实。
本文以国内某供电所通信网络的改造及组网为例，展现了一个通讯手段转变方式，其这种通信网络的改造及组网使得通信质量得到了大幅度提升，在改善通信质量的同时也带来了巨大的经济效益，同时也建立了健康的行业形象。
关键词：现代企业；通信交换技术；发展趋势及应用引言在人们的日程生活中，通信交换网络发挥着及其重要的作用。
通信交换网络的建设影响着电力企业的生产经营管理、居民的生活交流以及电网的调度配置。
随着信息化时代的到来，人们对图像处理的和数据传输的需求在不断增加，对现代化通信提出了更高的要求。
这就给电力信息工程网络的管理及升级提出了更大的挑战。
为了适应时代的发展要求，就需要通过通信交换工程的组网与改造来满足人们日益增长的各种需求。
1通信交换工程改造及组网1.1中继传输和话路传输的改造和组网首先，通信交换工程改造及组网从中继传输的改造入手，在以中继传输的通信交换网络中，要对计算机服务器、培训中心、电信、省电通公司等中心实现满足需求的连接，这样一方面提高了通信交换网络中的呼叫持续速度，另一方面还可以提供丰富多彩的业务，最终增大了设备的灵活性及功能性。
其次，从话路传输入手对通信交换工程进行改造和组网，传统的电力供电模式和通信模式因其供电所和变电所设备陈旧落后而不能提供高质量通信服务，加上对供电点和变电所检修维护工作投入较多、传输介质传输容量小、传输距离短及抗干扰能力差等，通信网络能够提供的信息传输速率较低，为了改变这种情况，只有预先安装新设备，确保通信网络的可靠通信，同时，各类通信设备要严格遵守电力系统管理规定布线和施工，对于一些安装完毕的设备要进行必要的专业调试。
最后，要依照正确的顺序配置链路数据，即要正确配置本局信息，适当增加MTP目的信令点，根据信令点增加MTP链路集，增加MTP路由，增加MTP链路。
现代交换技术的现状及其发展趋势
现代交换技术的现状及其发展趋势摘要:随着国家信息基础网络建设及电信经营的逐步开放，通信网络正经历着一次又一次的重大变革。
而交换设备是通信网的重要组成，交换技术的发展与通信网的发展是分不开的,即交换技术与终端业务、传输技术必须相适应。
分组交换是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术。
它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还比较单一的情况下,应运而生的一种交换技术。
近年来，随着光纤技术获得巨大成就，信道的传输速率明显增强,光交换技术得到很大发展，宽带综合业务数字网（B—ISDN）中的用户线必须要用光纤。
光技术已经在信息传输中得到广泛的应用。
关键字：通信交换技术光交换技术1.现代交换技术概述随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展.从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换,交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。
人们对可视电话、可视图文、图像通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术(ATM）和同步数字系列技术（SDH)及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。
一些常见的交换技术，比如电话通信中使用的电路交换技术、数据通信网中使用的分组交换技术和帧中继技术、宽带交换中使用的ATM技术、计算机网络中使用的二层交换、IP交换和MPLS技术、光交换技术等等.随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们要求网络能提供多种业务，而传统的电路交换技术已经满足不了用户对于新业务的要求，因此新兴的交换技术应用范围越加广泛。
其中，我以光交换技术为例，来体现现代交换技术的发展趋势。
2.光交换概述现代通信网中，先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。
实现透明的、具有高度生存性的.全光通信网是带宽网未来发展目标。
从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上分为光监控技术、光交换技术、光处理技术、光放大技术几大类。
2023年交换机行业现状
03
交换机安全性需求增加
Increased demand for switch security
市场背景
1. 市场规模扩大：随着信息技术的快速发展，交换机行业 正迎来一个蓬勃发展的时代。市场规模不断扩大，需求不 断增加，主要受益于云计算、物联网和大数据时代的到来。 这些新兴技术的发展推动了交换机行业的繁荣，为其提供 了广阔的市场空间。
02
交换机云化趋势明显
The trend of switch cloudization is obvious
市场需求持续增加
1. 建设智能化城市的推动：随着智能城市建设的 不断推进，对交换机的需求也相应增加。智能城 市的核心在于建立高效的物联网基础设施，将各 种设备连接起来，实现智能化的数据传输和管理。 作为物联网的关键组成部分，交换机在智能城市 建设中扮演着连接各种终端设备和传输数据的关 键角色，因此市场对于交换机的需求持续增加。
4. 安全和可靠性：在信息时代，安全和可靠性是交换机行业的关键关注点。交换机厂商不断加强产品的安全性能，采用先进的安全机制和加密技术，保护 网络中的数据和通信。同时，交换机也在提升可靠性方面进行不断优化，如冗余设计、链路聚合等，以确保网络的高可用性和故障恢复能力。
5. 环境友好和节能减排：随着低碳环保理念的普及，交换机行业也在积极探索环保技术和节能减排方案。现代交换 机采用了节能设计和智能化的能效管理，以降低能耗和碳排放，并提供了可持续发展的解决方案，为数字化社会 的可持续发展做出贡献。
技术创新加速
1. 5G网络推动交换机技术创新：随着5G技术的 快速发展，交换机行业面临着更大的技术挑战和 机遇。为了适应高速、高密度、高可靠性的5G 网络要求，交换机需要持续创新，提供更快速、 更稳定的数据传输能力，推动传统交换机向高速 交换机、光交换机等新型设备的升级。 2. 可编程化交换机的崛起：可编程化交换机采用 软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化 （NFV）等新技术，将网络控制与数据转发分离， 具备更灵活、可扩展的网络架构。随着云计算、 大数据和物联网等技术的发展，可编程化交换机 成为满足多样化需求的关键。因此，交换机行业 正积极推动可编程化交换机的研发和应用，为网 络架构提供更高效、灵活的解决方案。
程控交换机行业发展趋势
分离控制与转发
01
SDN技术将程控交换机的控制平面与转发平面分离，提高了网
络灵活性和可编程性。
开放API与标准化
02
SDN通过开放API接口，实现网络的编程配置，促进程控交换机
行业的标准化发展。
智能化与自动化
03
SDN技术有助于程控交换机的智能化和自动化发展，简化网络
管理，提高运营效率。
5G技术对程控交换机行业的影响
云计算提升可靠性
利用云计算技术，程控交换机可以实现数据备份和恢复，提高设 备可靠性。
虚拟化增强灵活性
通过虚拟化技术，程控交换机能够支持多个虚拟交换机实例，满足 不同业务需求。
降低成本与资源优化
云计算和虚拟化技术有助于降低程控交换机的硬件成本，并实现资 源优化利用。
软件定义网络（SDN）在程控交换机的发展
行业市场规模
规模：根据市场调查机构的数 据，全球程控交换机市场规模 已经超过数百亿美元，并在保 持稳定增长。
驱动因素：市场规模的增长主 要得益于企业通信需求的提升 、新兴市场的开拓以及技术创 新的推动。
以上是对程控交换机行业概述 的扩展，希望能够帮助到您。
02
程控交换机技术发展趋势
云计算与虚拟化技术在程控交换机中的应用
尊重和保护用户隐私，赢得用户信任。
06
展望未来
程控交换机行业的未来发展前景
1 2 3
数字化转型
随着通信技术的不断演进，程控交换机行业将继 续向数字化转型，实现更高效、智能的通信传输 。
云计算与虚拟化
云计算和虚拟化技术的融合将进一步提升程控交 换机的灵活性和可扩展性，降低运营商的运维成 本。
5G与物联网的融合
数据安全与隐私保护的挑战与对策
程控数字交换技术及其发展趋势
程控数字交换技术及其发展趋势100043摘要：在当前的现代信息飞速发展的历史背景下,通讯科技在这里起到了关键性的作用,促进了信息产业的蓬勃发展。
在各种信息科学技术日益发达的情况下,在现代通讯方面所应用的信息技术也已经发生了一定的变化,新信息技术也在不断的革新和推陈出新,为现代通讯事业的蓬勃发展提供了必要条件。
在现阶段的现代通讯技术中,对于计算机电话和数据通信也已运用的相当普遍了,而它们也形成了目前世界上信息传输中较为普遍的各种手段,而程控交换技术便是其中较为常见的一个手段,以下将就程控交换技术做出具体的介绍。
关键词：程控数字交换技术：程控数字交换机；数字交换网络；软交换引言：作为信息产业的基石,通信科技在推动经济社会现代化过程中起着基础与引领作用。
由于现代通讯科学技术的蓬勃发展,通讯信息方式也不断涌现,通信交流与数据通信已成为了现代社会使用较为普遍的信息沟通手段。
而交换方式也正是人们进行通讯的最主要最合理的方式。
一、程控数字交换技术的概述（一）基本概念1.交换技术。
即利用数据交换技术在通讯的终端用户间形成链接,共同传输语音、信息、图形等数据的技术。
2.通信系统的组成。
如信源和信宿、过目端口和受信端口、发送通道、交换节点,以及噪声源等。
（二）交换网络交换网络的基本功能是根据用户的呼叫请求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户之间的连接通路。
数字交换网络是程控数字交换机的核心。
程控数字交换机采用四线交换,各程控数字交换机之间采用PCM 四线传输传输损耗低,用户通话质量高。
（三）呼叫处理1.呼叫接续流程。
（1）呼叫建立。
用户脱下电话向交换机发送呼叫连接请求信令，交换机检测到用户的呼叫请求并向用户发送拨号音，用户拨打被叫号码，交换机接收被叫号码（脉冲或DTMF信号），交换机执行词冠分析和用户识别，如果词冠分析结果是来自议会的呼叫，交换机建立主叫和被叫之间的连接；如果词冠分析结果是传出的如果词冠解析结果是传入呼叫，则交换机在主叫方和被叫方之间建立连接。
从核心交换机发展看组网新趋势概述(PPT 55页)
从核心交换机发展看网络组网新趋势
1 计算机网络组网的层次 2 核心层设备——核心交换机 3 以太网交换机的发展 4 100GB以太网标准的制定 5 以太网络技术向城域网渗透
计算机网络组网的层次
10GE、1000ME、100ME 构成的三层网络结构
计算机网络组网的层次
10GE、1000ME、 100ME构成的三层
核心层设备——核心交换机
核心交换机面向综合业务网络推出的新一代高端多业务路由 交换机，融合了MPLS、IPv6、网络安全、无线、无源光网络等 多种业务，提供不间断转发、优雅重启、环网保护等多种高可靠 技术，在提高用户生产效率的同时，保证了网络最大正常运行时 间，从而降低了客户的总拥有成本（TCO）。
以太网交换机的发展
94年前 IEEE802.3标准，10Mb集线器、交换机
1994年 IEEE802.3U标准制定，进入快速以太网 (100Mb)时代，相应物理标准：100Base-TX、 100Base-FX、100Base-T4等
以太网交换机的发展
1998年 IEEE802.3z、ab标准制定，进入高速以太网 (1000Mb)时代，千兆位以太网标准主要针对三种类型的 传输介质：单模光纤；多模光纤上的长波激光（称为 1000BaseLX）、多模光纤上的短波激光（称为 1000BaseSX）；1000BaseCX铜缆介质，该介质可在均 衡屏蔽的150欧姆铜缆上传输。IEEE 802.3z委员会模拟 的1000BaseT标准允许将千兆位以太网在5类、超5类、
核心交换机特点
2. 融合的网络安全特性
集成的安全特性
支持集成的防火墙模块，可以将防火墙的保护功能扩展到交 换机的每个端口；支持集成IPSec模块，提供安全的互联网VPN 接入服务；支持端口镜像和远程端口镜像，将有安全隐患的报文 镜像到分析端口，并通过与IDS联动及时阻断攻击。 设备自身的安全特性
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路漫漫其悠远
以太网交换机发展历史的启示
大容量、高带宽
逐步发展新业务
成本与发展取得平衡 低成本设计
路漫漫其悠远
汇报提纲
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展
➢ 交换体系结构的演进 ➢ 转发方式的改进 ➢ MPLS VPN分布式转发
路漫漫其悠远
流Cache转发技术缺陷
传统的L3使用流Cache技术转发，在网络蠕虫病毒的攻击时（病毒报文流量不断扫描目的IP 地址，即病毒报文每包都是新地址，因此每个病毒报文都会上L3 CPU查找路由表），L3 CPU被巨大病毒流量堵死，L3接口板发生流Cache表溢出，造成网速急剧下降、用户断线、 无法上网等现象，严重的情况下流cache L3崩溃。
二层网络 VS 路由网络：全以太城域网构成了一个巨大的二层网络，在宽带用户激增 的情况下，网络变得不可控制。伴随着2003年下半年启动的城域网改造，各地的城域 网逐渐演进为路由网络。
MPLS VPN业务：传统的交换机只能接入用户，不能提供更多的新型增值业务，例如： MPLS VPN。通过交换机上打一个MPLS业务补丁的方式，其集中式处理的业务性能瓶颈 和较差的服务品质会成为业务发展瓶颈，使得价值客户更加不信任IP网络。
流Cache转发技术成功的原因
• 流Cache精确匹配表构成：源IP地址、目的IP地址、出接口。 • 首包利用CPU处理，CPU将结果下发Cache表，后续包通过硬件查表方式实现线速转发。 • 流Cache转发机制ASIC实现成本低（硬件逻辑设计、工艺等方面），对CPU的处理能力要求也不高，因而
进一步降低了成本。
核心交换机的未来之路
路漫漫其悠远
高端交换机的体系结构演进
高端交换机发展历程中，出现了五种交换网络形式： 共享总线 环形交换 共享内存 Crossbar 分布式Crossbar＋共享内存
路漫漫其悠远
总线式
总线交换是最古老的一种数据交换方式，这种方式的主 要特点是没有专门的交换网芯片，通过共享背板总线进 行各线卡之间的数据传递，各线卡分时占用背板总线；
Crossbar交换网的扩展能力非常强，交换容量可以做的很大间。
路漫漫其悠远
共享内存
共享内存交换与上述交换方式有本质不同，是一种全新的交换方式,其优点是支持 大量突发数据缓冲
路漫漫其悠远
演进：分布Crossbar+共享内存
除了交换网板采用了Crossbar架 构之外，在每个业务板上也采用 了Crossbar+共享缓存的架构
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展
➢ 交换体系结构的演进 ➢ 转发方式的改进 ➢ MPLS VPN分布式转发
核心交换机的未来之路
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2000年三层交换机的概念
帽子（小三层转发)
＋＝
SSii
身体(Vlan交换机)
SSii
路漫漫其悠远
三层交换机 = L2交换机 + 小三层的帽子。（2000年）
路漫漫其悠远
环形交换
环形交换实质上仍然是一种总 线交换方式，改进点就是将总 线移到了芯片中，而不是在背 板上；
带宽有所提高，但是没有根本 改善；
采用这种交换方式的系统容量 在32G-64G之间，一般来讲都是 有阻塞的系统；这种交换形式 也将逐渐被淘汰。
路漫漫其悠远
Crossbar交换矩阵
Crossbar交换网采用矩阵结构实现无阻塞交换，在交换网内部没有带宽瓶颈，不 会因为带宽资源不够而产生阻塞；
以太网 VS ATM：从2000年起，以太网基本成为城域网宽带接入的主力，ATM接入网络发展缓慢。 三层流Cache转发技术：使得以太网交换机从二层走向了三层，进入IP领域，由于流cache技术成本很
低，三层交换机对路由器的成本优势明显，在2000年至2002年，三层交换机全面进入宽带城域网汇聚 层，在很多地方甚至覆盖到城域网核心层。
结构和技术比较简单，但交换容量受背板总线带宽限制 ，无法构建大容量系统，并且随着背板总线带宽的增加 ，码流的同步控制也成为一大瓶颈；
目前采用这种交换方式的系统交换容量一般小于32G， 并且一般都是有阻塞的系统。
这种交换形式在一些老机型上仍有使用，新的系统不会 采用这种交换形式。这种交换形式将逐渐被淘汰
IEEE 通过 100BASE-T 快速以太网标准
IEEE通过 千兆以太网标准
1973年
1980年
1983年
1995年
1998年
2003年
路漫漫其悠远
以太网交换机的成功
以太网 VS 令牌环：从20世纪80年代后期至今，办公局域网几乎被以太网交换机所垄断，LAN即以太网 。令牌环现在已经很少见了。
交换机技术发展趋势讲 义
路漫漫其悠远 2020/4/14
汇报提纲
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展 锐捷核心交换机简介
路漫漫其悠远
以太网接口技术发展
事件
以太网
Xerox公司提出 并实现以太网技术
DIX发布10M 以太网标准
FE
GE
10GE
IEEE 通过802.3ae 10GE 标准
IEEE通过 802.3标准
不论是80年代的发展，90年代的局域网垄断位置和2000年的城域网拓展，以太网交换机的成功因素都在 于：简单易用、高带宽、低成本。
路漫漫其悠远
以太网交换机面临的挑战
三层流Cache转发技术：2003年波及全球的网络病毒，成为传统以太网交换机的流 cache转发技术的终结者。在大网上的流cache转发的三层交换机，在遭受网络病毒攻 击后，都中断了转发业务，甚至瘫机。
L3 CPU
路由学习
路由更新信息
首包查精确匹配路由
路由表
首包 后续包
流Cache表
报文
首包 后续包
流Cache表
首包 后续包
流Cache表
L3接口板
L3接口板
L3接口板
ASIC算法简单成本低廉，是流cache技术在2000-2001成功的关键。2000-2001年城域网络处于开拓期，接 近局域网的要求，尚未进入精耕细作的经营阶段，是流Cache技术存在的前提。
在业务板上采用共享内存可以很 好地解决了对突发流量的吸收问 题，在业务板和交换网板之间采 用Crossbar方式以提高交换容量 和端口密度
分布式Crossbar＋共享内存的体系结构是核心交换机设计的发展方向，保证 了现在的网络核心能支撑未来海量的数据交换和灵活的多业务支持需求
路漫漫其悠远
汇报提纲