信息交换技术的发展趋势

1 / 4信息交换技术的发展趋势摘要：对电信行业而言，交换是一个非常重要的概念。从传统的步进制交换机，到纵横制交换机，直至程控数字交换机和 ATM 交换机都离不开交换的概念。所以对传统的电信行业，20 世纪实际上是一个以交换为核心的世纪。然而在数据技术领域引入交换这个名词则实为一种时髦。因为交换在人们的印象中是一种很“COOL”的概念，以至于不采用交换一词就无法显示数据节点机的时代价值。其实，数据交换的本质是“存储转发” ，当存储转发的过程快到一定程度时，人们就习惯地将其称之为交换。也就是说，交换在数据领域是一个相对概念。 关键词：电信行业交换数据领域 在新世纪到来的时候，其实人们早已将交换概念的内涵扩展了，其外延一直延伸至广义的信息交换。这样做的结果一方面丰富了交换的概念，另一方面也导致了一些困惑。所以我们说人类技术的进步已经进入了一个交换新世纪。这里交换的概念不仅涉及对延时敏感的话音，而且包含数据交换和视频交换。也就是说现在的交换概念不再是电路交换，也不完全是分组交换，而是信息交换。 由于分层概念是新通信基础设施的关键之一，所以信息传递也是分层的，这才有了分层交换的概念，才有了我们2 / 4经常听到的各种交换的新名词，如第二层交换、第三层交换、第四层交换。其实最基本的交换还是第一层，即物理层的交换，传统电话交换系统就是采用的这种交换。在其它层的交换实际上是一种软交换或虚拟交换。 最初交换的概念是由硬件派生出来的，但是现在已经可以由软件和固件实现，如采用 ASIC 实现的第二层、第三层交换，甚至是第四层交换。正是这种概念的革新，才常使一些墨守经典交换概念的人感到费解和困惑。 过去，交换的概念几乎是面向连接的服务的专利，但是现在交换的概念已将会晤过程分解为更多的子过程，只要其中一部分采用了交换，就对此技术冠以时髦的交换概念/名称。过去的交换概念主要在物理层，所以具有确定性和稳定性，譬如 PSTN 交换机、DDN 和交叉连接设备，但是现在交换的概念已经扩展至协议推的各层，而且是从统计的角度来定义的。这里连接的概念已经让位给流的概念，当然流是需要识别的，因此才有了标签技术。当然，不同的应用协议会带来不同的流特征和标签体系。 具体而言，新交换的概念可以应用在局域网和或广域网。最早在局域网中的交换概念是第二层交换，它是为了解决以太网共享带宽瓶颈问题而提出的，采用了 MAC 地址作为识别交换端口的标识。但是值得注意的是，在广域网中早就采用了第二层交换，如帧中继和 ATM 交换。在现代3 / 4数据网中，路由器是网络的核心构件。但是由于它对每个分组都要进行第三层处理，所以速度受到限制。因此，路由器设备厂商便千方百计提高节点机的速率，当然采用硬件实现原来由软件实现的第二层，甚至第三层功能是一种方案，再者简化第二层和第三层的处理功能也是一种方案。显然，将两者同时实现更是一种理想。交换技术相对于路由技术的好处就是快，当网络规模很大时，高速，大容量路由器是十分必要的。另一方面，由于现代通信网络大都采用光纤技术，所以现在数据网络的主要瓶颈是节点/路由器。现在的 L3 交换、路由交换或其它名词都是这种思路的结果。虽然 L3 交换最初也是为 LAN 设计的，它采用目的 IP地址进行交换，但是现在这种技术也已经开始在 WAN 中使用。在网络边缘，由于服务器应用越来越多，出现了新的网络边缘瓶颈，因此第四层交换的概念开始在用户侧或局域网测产生。L4 层能够基于端口地址实现交换，通常听到的基于策略的路由选择就是在 L4 层完成的、L4 交换多用于分布式系统，以提高访问速度。显然，目前在广域网中还无法应用 L4 交换，但是未来的网络智能节点有可能在第四层实现某种形式的交换。 交换的概念固然很好，但是其发展并非一帆风顺。如果4 / 4我们能够利用硬件实现路由器的各层功能，就可以实现端口线速处理能力，消除路由器的处理瓶颈。挑战10Gb/S、100Gb/S、甚至 1000Gb/S 的交换式路由器将是新世纪初的艰卜仟务。但是这里的挑战实往太多，怎样才能在既提高速度，又不失灵活性的条件下实现高速路由器呢？未来的趋势将是软件硬件化，即用智能硬件实现传统的软件功能，以及硬件软件化，即可编程硬件。人们希望演过电路将在下一世纪为高速信息交换敞开大门。另外，协议的并行处理技术也将个新世纪扮演十分重要的角色。在人们对自然、社会和信息应用以及对事物的认识总是从简单到复杂，从确知规律到统计规律。信息交换技术发展的规律也不例外，在下一世纪，这种潮流将逐渐形成主流。更多的统计和智能控制技术将应用于交换系统，产生诸如 Active Flow，Smart Stream 等新的交换模型。其实，信息交换技术一直在不停地发展，各层独立发展的道路似乎已经走到了尽头。因此才有将各层交换集成在