交換機是基于以太網實現數據傳輸和交換的數通設備，按照不同維度擁有多種分類。中國交換機行業概況、定義與分類、架構、發展歷程、市場規模、競爭格局 、產業鏈概述。

交換機：按照應用領域分類交換機屬于光通信設備中數通設備的一種，指基于以太網進行數據傳輸和交換的多端口網絡設備，每個端口都可以連接到主機或網絡節點，主要功能就是根據接收到數據幀中的硬件地址，把數據轉發到目的主機或網絡節點。

交換機相當于一臺特殊的計算機，由硬件和軟件組成，連接計算機、服務器、攝像設備、打印設備、IP電話等終端設備，并通過與其他交換機、無線接入點、路由器等網絡設備互聯，構建網絡進而實現所有設備的互聯互通。

按照不同維度分類：按照在網絡中所處的位置和分工，交換機可分為核心交換機、匯聚交換機和接入交換機，此分類法最基本和常用；按網絡覆蓋程度，交換機可分為廣域網和局域網交換機；按照不同端口結構，交換機可分為固定端口和模塊化交換機；按照不同傳輸帶寬和速率，交換機可分為百兆、千兆、萬兆、十萬兆交換機等；

按照不同規模應用，交換機可分為企業級、校園級、部門級、工作組和桌機型交換機；按照是否支持網關功能，交換機可分為網管型和非網管型交換機。

交換機是各類網絡架構中的重要組成部分，可滿足多類應用場景需求，園區場景中組網主要有兩類方式，企業場景中簡化設備的同時滿足更多需求。

在園區場景中，園區網絡可采用以太網組網或無源光纖組網，以太網組網即采用核心交換機到匯聚交換機最后到接入交換機；無源光纖組網同樣采用核心交換機，但在匯聚層由OLT設備進行替換，在接入層由ODN設備（主要是分光器）面向用戶側ONU設備進行替換；在以太網組網中核心交換機可直連網絡，也可連接防火墻再連接網絡；

在企業場景中，一般部署核心交換機和接入交換機，核心交換機作為接入交換機的匯聚點，提供至網絡的上行鏈路；接入交換機為企業的各類終端設備提供網絡連接。當前企業辦公對網絡的需求正在多樣化，對無線連接、負載、靈活度等均有較高要求。

在數據中心場景中，由于數據中心市場中東西向流量（即各個數據中心間的流量）已占據市場主流，這促使著數據中心架構進行調整優化。葉脊構架是當前首選，其能使數據中心規模扁平化，帶寬利用率更高，可擴展性更強，降低延時，部署和維護成本更低，安全性和可用性更高。

葉脊構架將三層構架優化為二層架構，包括脊交換機和葉交換機，其中脊交換機相當于原三層架構中的核心交換機，是一種高端口密度的交換機，葉交換機相當于原三層架構中的接入交換機，能提供網絡連接給服務器同時上聯給脊交換機。

在工業場景中，工業交換機主要是為針對性滿足靈活多變的工業應用需求而提供的組網設備，與其他商用交換機設備相比，工業交換機核心功能未變，但需要能承受更嚴苛的工作環境（耐高溫、防水、防爆、抗震、抗干擾等），要有更長的使用壽命，更高性價比，能滿足通信實時性和穩定性，網絡安全性，靈活組網，部署和維護便捷等要求。 工業交換機的應用領域包括：智慧電網、智慧工廠、智慧城市、軌道交通、石油化工、新能源等。

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以太網交換機設備構成：主要以芯片類（交換芯片、CPU、PHY）、PCB、光器件、插接件、阻容器件、殼體等組成，其中交換芯片為最核心部件。 以太網交換芯片：以太網交換芯片為用于交換處理大量數據及報文轉發的專用芯片，是針對網絡應用優化的專用集成電路。以太網交換芯片內部的邏輯通路由數百個特性集合組成，在協同工作的同時保持極高的數據處理能力，因此其架構實現具有復雜性；部分以太網交換芯片將 CPU、PHY 集成在以太網交換芯片內部。

近年來云計算、大數據等新一代技術實現快速發展，各類相應新興應用逐漸增多，包括虛擬現實、遠程控制、自動駕駛、超高清視頻等，這些新興應用給現有網絡和算力帶來越來越大的壓力。為有效應對流量大幅度增長的問題，大型數據中心的建設持續推進，其中“東數西算”的啟動又為超大型數據中心建設有效提速。超大型數據中心需要網絡具備高穩定性、高性能、高可控性以及低運維成本，傳統組網方式以不能有效滿足以上需求，尤其是傳統交換機從軟件到硬件均為封閉式開發，這類傳統交換機又被稱為黑盒交換機（或品牌交換機）。黑盒交換機導致不同廠商設備間互通性偏低，網絡運維難度較大，管控不能實現統一，一旦發生故障也不能實現快速定位，同時黑盒交換機也不利于未來設備升級和功能擴展。 由于數據中心用交換機在整體交換機市場中占有重要地位，能夠實現更快迭代升級和統一管控的白盒交換機將成為未來交換機市場長期可持續發展的關鍵。白盒交換機采用開發的設備架構，對網絡底層硬件與上層網絡功能和協議進行解耦，在最大程度上提升了設備靈活度。 白盒交換機一般包括硬件和軟件兩部分，硬件包括交換芯片、CPU、網卡、存儲、外圍硬件設備等，軟件包括網絡操作系統及配套應用。

白盒交換機的關鍵優勢：購置成本較品牌交換機低50%、部署簡便、更先進的網絡管理、更高程度的自動化、個性化程度高等。 市場上的交換芯片包含自研和商用兩大類，多種因素導致未來交換芯片市場規模的主要增量將來自商用芯片。 采用自研交換芯片的因素：早期市場并未形成大規模商用，以思科為代表的龍頭企業通過自研以太網交換芯片的方式配合自研交換機的技術演進；在市場主要由龍頭企業進行競爭的背景下，各交換機廠商往往不采用主要競爭對手的芯片方案、依賴競爭對手的方案構建交換機，從而喪失自身核心競爭力。 采用商用交換芯片的因素：隨著以太網交換芯片市場的擴大，自研廠商已無法滿足下游日益增長的需求，當前市場上自研交換芯片和商用交換芯片的市場份額占比已經表現為各占一半的狀態，預計商用交換芯片的市場和規模將以更快的增長速度超過自研交換芯片的市場規模。 未來交換芯片市場規模的主要增量將來自商用芯片，原因包括：交換芯片一直存在的技術和資金壁壘，尤其是一般交換芯片應用生命周期長達8-10年，使得部分自研企業難以在自身體量下同時支撐芯片的高額研發投入、高速迭代，且難以實現經濟效益；當前交換芯片市場增長主要動力來自數據中心，而數據中心啟用商用交換芯片的時間較早，已形成一定先發優勢；貿易戰的持續摩擦將給自研企業帶來更多產業鏈風險。

交換芯片的難點：交換芯片從芯片設計至流片至大規模量產等環節均需要交換芯片廠商和原材料等供應商的長期投入和高度協作。

交換機的難點：在硬件上，需要基于交換芯片進行硬件原理圖設計、布局、調試和測試；在軟件上，需要基于交換芯片的SDK以及研發二層、三層協議棧、堆疊協議；最后基于研發成果進行大規模測試保障產品穩定性。

審核編輯：黃飛

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