千兆交换机是指上联和下联口都是千兆口的交换机，也可理解为交换机连线埠支持1000M或10/100/1000M传输

设备製造商们在设计交换机时，通常需要通过不同的设定项来满足客户的需求，这些需求通常包括以下几个方面：

1. 可以堆叠以得到充分的可扩展性；

2. 可以通过机框结构得到弹性的骨干扩展能力；

3. 可以和伺服器设备集成，以达到计算和网路的集成；

4. 中小型企业会要求固定连线埠或者说可独立工作的交换机；

5. 对于没有IT部门的小公司，非管理型设备会更受欢迎。

另外还有一些其他需求，如降低设计、生产和装配成本。这些需求很多是相互矛盾的，但是它们又是真实存在的。满足它们的方法是通过不同种类的交换机产品来实现，而不断进步的半导体技术使得交换机的设计和製造进入了高度模组化和集成化阶段，为设计不同种类的交换机提供了技术上的便捷。下面，我们就不同类型的交换机逐一展示其设计原理和体系结构，帮您判断什幺样的交换机才是您真正需要的。

这些交换机往往用于连线用户到高速的园区网骨干。通常，它们有一些所谓的高速“用户”连线埠，并且具有很强的可扩展性。当数据从这些连线埠汇总上来时，会从更高速的数据上联通路传递出去，以实现和中心伺服器、IP PBX等设备的数据互动。可堆叠交换机通常会放置在企业的配线间或者机房中，它能适应增长中的网路。如果有新的用户加入到网路中，管理员只需简单地在原来的设备上面放置一台新的设备，然后通过一个外部的“堆叠”接口将所有的交换机连线起来。事实上，这就像您自己又开发了一台新的、更大的交换机一样，可以方便地和原先的交换机一起管理，只是容量增大了。

有一个高速的堆叠连线埠是可堆叠交换机的基本特徵。

这种类型的交换机套用于高性能的网路骨干层。该系统有很多插槽，可以用来接插很多冗余的网路接口卡，包括系统汇流排、电源、安全模组等。整个系统能被设定成高冗余性的系统，在出现不可控的灾难或故障时仍能提供可用的网路服务。性能是机框式设备的重要考量指标，但是更重要的是系统的高可靠性和高可用性。它的故障率通常被要求在平均每年的停机检修时间不超过5分钟。

如果将图2的可堆叠交换机上联堆叠连线埠连线一个具有更大交换容量交换阵列晶片的交换背板，加上冗余的电源和管理模组设计，就构成了一台核心的机框式交换机。高速交换阵列晶片结构如图3所示。

这是最常见的交换机，它为成长型企业提供了廉价的网路解决方案。该系统有着固定的接口（不能扩展），当企业成长需要扩大交换机连线埠数时，网路管理员必须再购买一些交换机。

总的说来，交换机的构成和一台普通的计算机很相似。交换机有自己的CPU、记忆体、外部存储器FLASH（功能上类似计算机的硬碟）、启动存储器（类似于计算机的BIOS）以及重要的交换晶片和网路接口晶片（类似于计算机中的网卡）。

与普通计算机不同的是，网路接口晶片收到数据后，大部分就通过交换晶片执行存储和转发操作，并不经过系统的CPU，上文提到的独立（固定连线埠）交换机和非管理型交换机就是这样的结构。所不同的是，独立（固定连线埠）交换机只是在连线埠扩展性上略输于更高级的交换机，但是根据设计的不同，在系统中可以使用很高级的CPU和大量的记忆体。这样多层交换机可以用系统的CPU来处理诸如路由、网路安全等策略，实现高级的网路套用。很多交换机使用了通用的CPU，当然不是我们常见的Intel，而是像摩托罗拉MPC8245或者MIPS等RISC晶片。

它是一块4连线埠的千兆位电信号收发器，具有集成铜线/光纤媒质接口。这就是我们所谓的网路接口晶片，它需要和光纤或者铜线的物理层定义设备（PHY）一同工作，构成乙太网原始信号的收发接口。然后，它向上和一个12连线埠的千兆位交换晶片连线，三片BCM5464所传递上来的12路千兆信号在交换晶片BCM5691中完成交换，在交换晶片中，会建立对应的MAC学习机制和映射表，再通过相应的BCM5464转发到目的连线埠。

对于不可管理型的交换机，因为需求更简单，所以在设计时可以使用更少的记忆体和更低能耗、更低成本的CPU，常见的有ARM核心的各种CPU。这种简单的设计只是起到启动系统，将简单控制指令下载到交换晶片的作用，无法完成高层次的交换。

网路产品的研发人员和供货商设计一套成熟稳定的网路设备是需要很大投入的，他们都希望在设计的过程中掌握核心技术和能力，以最快的速度推出产品。正是基于这样的需求，网路设备的半导体晶片厂商已经将交换机晶片设计成模组化方式，不论是开发一台简单的交换机，还是最尖端的核心路由交换机，其设计思路都会像小时候玩的拼图游戏一样简单。网路设备晶片供应商Broadcom公司副总裁Ford Tamer博士说：“相对于竞争对手，Broadcom晶片方案的优势就在于低成本和高性能。”

记者对作为交换晶片市场领导者的Broadcom公司的这番言论开始很感意外，但是又很快明白: 靠技术优势推出更简化和更贴近市场的晶片，靠规模优势降低成本，这正是国际领袖企业的生存之道。

作为千兆交换机採用的主晶片领导者美国BROADCOM公司是世界顶级晶片研发机构，Broadcom晶片主要套用于通讯行业，如CISCO、3COM、华为、优肯等。

模组化设计意味着更多优秀的产品可以很快地进入市场，同时也意味着竞争已经从产品本身向上转移到产品核心构建（building blocks）的技术竞争上，因此中国厂商具有更多的机会。我们期待着中国厂商有所作为。