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摘要：對電信行業(yè)而言，交換是一個非常重要的概念。從傳統(tǒng)的步進制交換機，到縱橫制交換機，直至程控數(shù)字交換機和ATM交換機都離不開交換的概念。所以對傳統(tǒng)的電信行業(yè)，20世紀實際上是一個以交換為核心的世紀。然而在數(shù)據(jù)技術領域引入交換這個名詞則實為一種時髦。因為交換在人們的印象中是一種很“COOL”的概念，以至于不采用交換一詞就無法顯示數(shù)據(jù)節(jié)點機的時代價值。其實，數(shù)據(jù)交換的本質是“存儲轉發(fā)”，當存儲轉發(fā)的過程快到一定程度時，人們就習慣地將其稱之為交換。也就是說，交換在數(shù)據(jù)領域是一個相對概念。

關鍵詞：電信行業(yè)交換數(shù)據(jù)領域

在新世紀到來的時候，其實人們早已將交換概念的內(nèi)涵擴展了，其外延一直延伸至廣義的信息交換。這樣做的結果一方面豐富了交換的概念，另一方面也導致了一些困惑。所以我們說人類技術的進步已經(jīng)進入了一個交換新世紀。這里交換的概念不僅涉及對延時敏感的話音，而且包含數(shù)據(jù)交換和視頻交換。也就是說現(xiàn)在的交換概念不再是電路交換，也不完全是分組交換，而是信息交換。

由于分層概念是新通信基礎設施的關鍵之一，所以信息傳遞也是分層的，這才有了分層交換的概念，才有了我們經(jīng)常聽到的各種交換的新名詞，如第二層（L2）交換、第三層（L3）交換、第四層（L4）交換。其實最基本的交換還是第一層，即物理層的交換，傳統(tǒng)電話交換系統(tǒng)就是采用的這種交換。在其它層的交換實際上是一種軟交換（SoftSwitching）或虛擬交換（VirtualSwitching）。

最初交換的概念是由硬件派生出來的，但是現(xiàn)在已經(jīng)可以由軟件和固件實現(xiàn)，如采用ASIC實現(xiàn)的第二層（L2）、第三層交換（L3），甚至是第四層交換（L4）。正是這種概念的革新，才常使一些墨守經(jīng)典交換概念的人感到費解和困惑。

過去，交換的概念幾乎是面向連接的服務的專利，但是現(xiàn)在交換的概念已將會晤（Session）過程分解為更多的子過程，只要其中一部分采用了交換，就對此技術冠以時髦的交換概念/名稱。過去的交換概念主要在物理層，所以具有確定性和穩(wěn)定性，譬如PSTN交換機、DDN和交叉連接設備，但是現(xiàn)在交換的概念已經(jīng)擴展至協(xié)議推的各層，而且是從統(tǒng)計的角度來定義的。這里連接的概念已經(jīng)讓位給流（Flow/Stream）的概念，當然流是需要識別的，因此才有了標簽（Tag/Label）技術。當然，不同的應用協(xié)議會帶來不同的流特征和標簽體系。

具體而言，新交換的概念可以應用在局域網(wǎng)和／或廣域網(wǎng)。最早在局域網(wǎng)中的交換概念是第二層交換，它是為了解決以太網(wǎng)共享帶寬瓶頸問題而提出的，采用了MAC地址作為識別交換端口的標識。但是值得注意的是，在廣域網(wǎng)中早就采用了第二層交換，如幀中繼和ATM交換。

在現(xiàn)代數(shù)據(jù)網(wǎng)中，路由器是網(wǎng)絡的核心構件。但是由于它對每個分組都要進行第三層處理，所以速度受到限制。因此，路由器設備廠商便千方百計提高節(jié)點機的速率，當然采用硬件實現(xiàn)原來由軟件實現(xiàn)的第二層，甚至第三層功能是一種方案，再者簡化第二層和第三層的處理功能也是一種方案。顯然，將兩者同時實現(xiàn)更是一種理想。交換技術相對于路由技術的好處就是快，當網(wǎng)絡規(guī)模很大時，高速，大容量路由器是十分必要的。另一方面，由于現(xiàn)代通信網(wǎng)絡大都采用光纖技術，所以現(xiàn)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的主要瓶頸是節(jié)點/路由器。現(xiàn)在的L3交換、路由交換或其它名詞都是這種思路的結果。雖然L3交換最初也是為LAN設計的，它采用目的IP地址進行交換，但是現(xiàn)在這種技術也已經(jīng)開始在WAN中使用。

在網(wǎng)絡邊緣，由于服務器應用越來越多，出現(xiàn)了新的網(wǎng)絡邊緣瓶頸，因此第四層交換的概念開始在用戶側或局域網(wǎng)測產(chǎn)生。L4層能夠基于端口地址實現(xiàn)交換，通常聽到的基于策略的路由選擇就是在L4層完成的、L4交換多用于分布式系統(tǒng)，以提高訪問速度。顯然，目前在廣域網(wǎng)中還無法應用L4交換，但是未來的網(wǎng)絡智能節(jié)點有可能在第四層實現(xiàn)某種形式的交換。

交換的概念固然很好，但是其發(fā)展并非一帆風順。如果我們能夠利用硬件實現(xiàn)路由器的各層功能，就可以實現(xiàn)端口線速處理能力，消除路由器的處理瓶頸。挑戰(zhàn)10Gb/S、100Gb/S、甚至1000Gb/S的交換式路由器將是新世紀初的艱卜仟務。但是這里的挑戰(zhàn)實往太多，怎樣才能在既提高速度，又不失靈活性的條件下實現(xiàn)高速路由器呢？未來的趨勢將是軟件硬件化（HardSoftware），即用智能硬件實現(xiàn)傳統(tǒng)的軟件功能，以及硬件軟件化（SoftHardware），即可編程硬件。人們希望演過電路（EvolutionaryCircuit）將在下一世紀為高速信息交換敞開大門。另外，協(xié)議的并行處理技術也將個新世紀扮演十分重要的角色。

在人們對自然、社會和信息應用以及對事物的認識總是從簡單到復雜，從確知規(guī)律到統(tǒng)計規(guī)律。信息交換技術發(fā)展的規(guī)律也不例外，在下一世紀，這種潮流將逐漸形成主流。更多的統(tǒng)計和智能控制技術將應用于交換系統(tǒng)，產(chǎn)生諸如ActiveFlow，SmartStream等新的交換模型。其實，信息交換技術一直在不停地發(fā)展，各層獨立發(fā)展的道路似乎已經(jīng)走到了盡頭。因此才有將各層交換集成在一起的MPLS（多協(xié)議標簽交換）和能動網(wǎng)絡（ActiveNetwork）的出現(xiàn)。智能交換（IntelligentSwitching）或可編程交換（ProgrammableSwitching）將是下代信息交換的曙光。目前，采用智能（SmartAgnet）和分布式處理來管理各層交換的效率和最佳交換方式的新時代已經(jīng)并始，讓我們用智慧交換新時代，讓新時代交換智慧的成果。