交換機可為任意兩個網絡節點提供獨享電信號通路的網絡基礎設備，其功能是將計算機、服務器等終端設備與其他交換機、無線接入點等網絡設備互聯，實現局域網內設備的互聯互通。

交換機可實現局域網內所有設備的互聯互通

交換機是一種用于電(光)信號轉發的網絡設備，它可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路。交換機的核心功能是連接計算機、服務器、網絡打印機、網絡攝像頭、IP電話等終端設備，并通過與其他交換機、無線接入點、網絡防火墻、路由器等網絡設備互聯，構建局域網從而實現所有設備的互聯互通。

交換機可根據網絡覆蓋范圍、傳輸速率和介質、應用規模等進行分類

在各類交換機中，最常見的交換機是以太網交換機。然而交換機從廣義上還可分為廣域網交換機和局域網交換機，廣域網交換機主要在電信領域中提供通信用的基礎平臺，局域網交換機則用于連接局域網內的終端設備;從傳輸介質和傳輸速度上可分為以太網交換機、快速以太網交換機、千兆/萬兆以太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等;從應用規模上可分為企業級交換機、部門級交換機、工作組交換機等。

以太網交換機∶工作原理為根據MAC地址進行數據轉發最常見的交換機為以太網交換機，其結構是每個端口都與主機相連，保證每一對相互通信的主機都能無沖突地進行數據傳輸，并依照數據幀中的MAC地址進行數據轉發。

以太網交換機工作在數據鏈路層，根據數據幀中的MAC地址進行數據轉發

最常見的交換機是以太網交換機，以太網交換機是基于以太網傳輸數據的交換機，其結構是每個端口都直接與主機相連，并且能同時連通多對端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣無沖突地進行數據傳輸。以太網交換機工作在OSI網絡參考模型的物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層，二層以太網交換機主要根據數據幀中的MAC地址進行轉發。

當PCA向PCD發送單播幀時，交換機在端口E1/0/1收到PCA發出的數據幀后，檢索MAC地址表項，發現目的MAC地址對應的端口是E1/0/4，就把此數據幀從E1/0/4轉發，不在端口E1/0/2和E1/0/3轉發，PCB和PCC也因此不會收到PCA發出的數據幀;

當PCA想其他PC發送廣播、組播和未知單播幀時，交換機把廣播、組播幀從除了源端口的所有端口轉發出去，目的是讓網絡中其他成員收到這些數據幀。

以太網交換機市場規模∶全球以太網交換機2022Q1市場收入達76億美元，同比增長12.7%。增長來源于超大規模和云服務商數據中心交換容量的持續提升，以及企業和分支機構的園區網絡正處設備更新周期。

根據IDC的數據，全球以太網交換機市場在2022年Q1收入達76億美元，同比增長12.7%。在此之前，全球以太網交換機市場在2020年和2021年收入分別達278億美元和307億美元，2020年全球市場收入同比下降3.47%，而2021年市場出現回暖，全球市場收入同比增長9.70%。2022年第一季度，全球以太網交換機增長的主要驅動力來源于超大規模數據中心和云服務提供商數據中心交換容量的持續提升，以及企業和分支機構的園區網絡正處設備更新周期。IDC的數據還顯示，2022年第一季度，全球數據中心用以太網交換機收入占比達46.3%，同比增長20.8%，相應的端口出貨量同比增長3.7%;而非數據中心用交換機(包括企業園區和分支機構以太網交換機)收入占比達53.7%，同比增長6.4%，相應的端口出貨量同比增長4.7%。

上游以太網交換芯片∶以太網交換機核心部件以太網交換芯片為以太網交換機的核心部件，其可直接決定交換機性能和數據處理轉發能力。以太網交換芯片技術壁壘較高，芯片研發資金壁壘較高且周期較長，因此國產化程度較低以太網交換機內部架構與以太網交換芯片報文交換處理流程。

以太網交換芯片為以太網交換機核心部件，整體技術壁壘與資金壁壘較高

以太網交換芯片是用于交換處理大量數據及報文轉發的專用芯片，其性能可直接決定以太網交換機性能和數據轉處理及轉發能力。以太網交換芯片主要工作在OSI模型的物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層，可提供二層轉發和三層路由等功能。

以太網交換芯片的工作原理為∶數據包通過物理端口進入以太網交換芯片后，由解析器對數據爆頭字段進行匹配，為流分類做準備，之后經過安全引擎進行硬件安全檢測，符合安全的數據包進行二層轉發或三層路由，再由過濾引擎對數據包進行丟棄、限速等處理，而后對于可轉發的數據包放到不同隊列的buffer中，調度器根據優先級進行隊列調度，在端口發出該數據包之前進行流分類修改動作，最后從相應的端口發出數據包。

以太網交換芯片速率∶以太網交換芯片在不同應用場景下速率覆蓋百兆、千兆、萬兆、25/40/100G、400G等。目前，新華三推出了針對園區網絡的業界首款400G園區核心交換機，標志著園區網絡"超寬"時代到來。

以太網交換芯片在不同應用場景下，最大端口速率覆蓋百兆、千兆、萬兆、25/40/100G、400G等

家用以太網交換機主要滿足用戶低成本、即插即用、無需配置的需求，該類家用交換機設備對應的以太網交換芯片最大端口速率通常為百兆或千兆。

企業網絡交換機通常需具備CLI、Web和SNMP等管理功能和可操作的配置功能，其對應的以太網交換芯片最大端口速率通常為千兆/萬兆。在企業網絡架構中，企業接入層交換機主要為電腦、無線AP、IP 攝像頭等設備提供網絡連接，所需交換芯片多為千兆速率;企業匯聚層交換機是多臺接入層交換機的匯聚點，所需交換芯片速率多為萬兆;企業核心層交換機是整個企業網絡的傳輸骨干，所需交換芯片速率可達25/40/100G。 目前，400G網絡在超大規模數據中心已規模部署，400G數據中心網絡方案也已足夠成熟。近年來，園區網絡的復雜性使得400G網絡推進緩慢。然而近日，新華三發布了業界首款400G園區核心交換機，標志著園區網絡“超寬”時代的到來。

以太網交換機發展至今，端口速率從10M發展至當今主流的400G，并向800G演進，交換容量提升至數十Tbps。2022Q1市占率前五廠商為思科、Arista Networks、華為、HPE和新華三。

2022Q1以太網交換機市場份額前五名廠商為思科、Arista Networks、華為、HPE、新華三以太網交換機集成了上游以太網交換芯片、CPU、PHY芯片和各類電子元器件，隨著以太網交換芯片和CPU的飛速發展，以太網交換機的轉發性能也得到了飛速的提升。以太網交換機的端口速率從早期的十兆發展至目前主流的400G，并持續向800G演進;每臺以太網交換機的單機交換容量也從最初的數十Mbps增長至目前的數十Tbps;以太網交換機也從最早僅支持二層轉發，逐步發展至可進行三層轉發和四層轉發。

中國本土以太網交換機設備廠商包括華為、新華三、中興通訊、烽火通信、銳捷網絡、邁普技術等。海外以太網交換機廠商包括思科、瞻博、Aruba、Arista Networks、HPE、Mellanox等。 根據IDC的數據，2022年Q1全球以太網交換機市場份額前五名的廠商分別為思科、Arista Networks、華為、HPE、新華三，市占率分別為45.4%、9.3%、7.5%、6%、5.6%。

白盒交換機解耦底層硬件與上層網絡功能和協議為應對業務多樣性和流量激增背景下數據中心的快速迭代，白盒交換機應運而生，其通過解耦底層硬件與上層網絡功能和協議，提升設備靈活性，使網絡升級無需受限于傳統封閉式設備。

白盒交換機解耦底層硬件與上層網絡功能和協議，提升了設備靈活性，使得下游各應用場景對網絡的升級無需再受限于封閉式的黑盒設備

隨著近年來云計算、大數據等技術的飛速發展，各類新興應用層出不窮，如AR/VR、遠程醫療、自動駕駛、4K/8K超高清視頻等。這些應用無疑對現有網絡和算力資源帶來巨大挑戰，為應對多樣化業務帶來的流量激增等挑戰，大型數據中心數量與規模持續增長，“東數西算”工程更是加快了超大規模數據中心建設的速度。而超大型數據中心對網絡高穩定性、高可控、高性能、低成本的需求同樣對傳統黑盒網絡設備帶來不小的挑戰。傳統黑盒設備從軟件到硬件都是完全封閉開發的，這就導致不同廠商設備間互通性低，運維團隊難以統一管控，且難以快速定位故障。同時， 黑盒設備的封閉式架構也對后期網絡升級和功能擴展帶來不小的阻礙。為了實現更快的迭代速率和統一的設備管控能力，白盒設備如白盒交換機應運而生。白盒交換機采用開放的設備架構，對網絡底層硬件與上層網絡功能和協議進行解耦，極大提升了設備的靈活性，為數據中心、運營商承載網等應用場景的網絡升級掃清了障礙。

白盒交換機可分為硬件(交換芯片、CPU、網卡等)和軟件(網絡操作系統和應用)兩部分

白盒交換機分為硬件和軟件兩個部分，其中硬件包括交換芯片、CPU、網卡、存儲、外圍硬件設備等，軟件則包括網絡操作系統及配套應用。白盒交換機的網絡操作系統一般通過基礎軟件平臺如ONIE的引導完成安裝，芯片接口層如SAI則將交換芯片的硬件功能封裝為統一的接口，從而解耦上層應用與底層的軟件。

思科∶2022Q1全球以太網交換機市占率第一思科是全球領先的網絡解決方案提供商，其以太網交換機產品在2022Q1市場份額達45.4%，位列全球第一。思科以太網交換機產品覆蓋園區/小型企業局域網、工業網絡、數據中心場景。

根據IDC的數據，2022年第一季度，全球以太網交換機市場中，思科市占率達45.4%，位列全球第一。同時，思科在2022Q1的以太網交換機收入同比增長3.8%。

華為∶中國本土以太網交換機廠商市占率第一名華為具備以太網交換芯片自研能力，其以太網交換機產品覆蓋中小型/大型企業園區網絡、數據中心場景。2022Q1，華為以太網交換機產品全球市占率達7.5%，為中國廠商市占率第一名。

根據IDC的數據，2021年，全球以太網交換機市場中，華為市占率達10.2%，而2022年第一季度，華為全球以太網交換機產品市占率為7.5%，略有下降，但其仍然為中國以

太網交換機廠商市占率第一名。同時，華為以太網交換機收入在2022Q1增長了7.2%。

審核編輯：郭婷