信息交換技術(shù)管理

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摘要：對(duì)電信行業(yè)而言，交換是一個(gè)非常重要的概念。從傳統(tǒng)的步進(jìn)制交換機(jī)，到縱橫制交換機(jī)，直至程控?cái)?shù)字交換機(jī)和ATM交換機(jī)都離不開(kāi)交換的概念。所以對(duì)傳統(tǒng)的電信行業(yè)，20世紀(jì)實(shí)際上是一個(gè)以交換為核心的世紀(jì)。然而在數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域引入交換這個(gè)名詞則實(shí)為一種時(shí)髦。因?yàn)榻粨Q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(wú)法顯示數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)機(jī)的時(shí)代價(jià)值。其實(shí)，數(shù)據(jù)交換的本質(zhì)是“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”，當(dāng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程快到一定程度時(shí)，人們就習(xí)慣地將其稱之為交換。也就是說(shuō)，交換在數(shù)據(jù)領(lǐng)域是一個(gè)相對(duì)概念。

關(guān)鍵詞：電信行業(yè)交換數(shù)據(jù)領(lǐng)域

在新世紀(jì)到來(lái)的時(shí)候，其實(shí)人們?cè)缫褜⒔粨Q概念的內(nèi)涵擴(kuò)展了，其外延一直延伸至廣義的信息交換。這樣做的結(jié)果一方面豐富了交換的概念，另一方面也導(dǎo)致了一些困惑。所以我們說(shuō)人類技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)交換新世紀(jì)。這里交換的概念不僅涉及對(duì)延時(shí)敏感的話音，而且包含數(shù)據(jù)交換和視頻交換。也就是說(shuō)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(chǔ)設(shè)施的關(guān)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(tīng)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(shí)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(shí)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(lái)的，但是現(xiàn)在已經(jīng)可以由軟件和固件實(shí)現(xiàn)，如采用ASIC實(shí)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(fèi)解和困惑。

過(guò)去，交換的概念幾乎是面向連接的服務(wù)的專利，但是現(xiàn)在交換的概念已將會(huì)晤（Session）過(guò)程分解為更多的子過(guò)程，只要其中一部分采用了交換，就對(duì)此技術(shù)冠以時(shí)髦的交換概念/名稱。過(guò)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(jī)、DDN和交叉連接設(shè)備，但是現(xiàn)在交換的概念已經(jīng)擴(kuò)展至協(xié)議推的各層，而且是從統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)定義的。這里連接的概念已經(jīng)讓位給流（Flow/Stream）的概念，當(dāng)然流是需要識(shí)別的，因此才有了標(biāo)簽（Tag/Label）技術(shù)。當(dāng)然，不同的應(yīng)用協(xié)議會(huì)帶來(lái)不同的流特征和標(biāo)簽體系。

具體而言，新交換的概念可以應(yīng)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(wèn)題而提出的，采用了MAC地址作為識(shí)別交換端口的標(biāo)識(shí)。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(luò)的核心構(gòu)件。但是由于它對(duì)每個(gè)分組都要進(jìn)行第三層處理，所以速度受到限制。因此，路由器設(shè)備廠商便千方百計(jì)提高節(jié)點(diǎn)機(jī)的速率，當(dāng)然采用硬件實(shí)現(xiàn)原來(lái)由軟件實(shí)現(xiàn)的第二層，甚至第三層功能是一種方案，再者簡(jiǎn)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(shí)實(shí)現(xiàn)更是一種理想。交換技術(shù)相對(duì)于路由技術(shù)的好處就是快，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大時(shí)，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(luò)大都采用光纖技術(shù)，所以現(xiàn)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的主要瓶頸是節(jié)點(diǎn)/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(jié)果。雖然L3交換最初也是為L(zhǎng)AN設(shè)計(jì)的，它采用目的IP地址進(jìn)行交換，但是現(xiàn)在這種技術(shù)也已經(jīng)開(kāi)始在WAN中使用。

在網(wǎng)絡(luò)邊緣，由于服務(wù)器應(yīng)用越來(lái)越多，出現(xiàn)了新的網(wǎng)絡(luò)邊緣瓶頸，因此第四層交換的概念開(kāi)始在用戶側(cè)或局域網(wǎng)測(cè)產(chǎn)生。L4層能夠基于端口地址實(shí)現(xiàn)交換，通常聽(tīng)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(wèn)速度。顯然，目前在廣域網(wǎng)中還無(wú)法應(yīng)用L4交換，但是未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)有可能在第四層實(shí)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(fēng)順。如果我們能夠利用硬件實(shí)現(xiàn)路由器的各層功能，就可以實(shí)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(jì)初的艱卜仟?jiǎng)?wù)。但是這里的挑戰(zhàn)實(shí)往太多，怎樣才能在既提高速度，又不失靈活性的條件下實(shí)現(xiàn)高速路由器呢？未來(lái)的趨勢(shì)將是軟件硬件化（HardSoftware），即用智能硬件實(shí)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(guò)電路（EvolutionaryCircuit）將在下一世紀(jì)為高速信息交換敞開(kāi)大門。另外，協(xié)議的并行處理技術(shù)也將個(gè)新世紀(jì)扮演十分重要的角色。

在人們對(duì)自然、社會(huì)和信息應(yīng)用以及對(duì)事物的認(rèn)識(shí)總是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從確知規(guī)律到統(tǒng)計(jì)規(guī)律。信息交換技術(shù)發(fā)展的規(guī)律也不例外，在下一世紀(jì)，這種潮流將逐漸形成主流。更多的統(tǒng)計(jì)和智能控制技術(shù)將應(yīng)用于交換系統(tǒng)，產(chǎn)生諸如ActiveFlow，SmartStream等新的交換模型。其實(shí)，信息交換技術(shù)一直在不停地發(fā)展，各層獨(dú)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(biāo)簽交換）和能動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（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(lái)管理各層交換的效率和最佳交換方式的新時(shí)代已經(jīng)并始，讓我們用智慧交換新時(shí)代，讓新時(shí)代交換智慧的成果。