交換機(jī)行業(yè)分析

交換機(jī)行業(yè)分析一、交換機(jī)概述交換機(jī)定義及分類定義：交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”，是一種用于電（光）信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨享的電信號通路。從廣義上來分析，在通信系統(tǒng)里對于信息交換功能實現(xiàn)的設(shè)備，就是交換機(jī)。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。交換式集線器又稱為以太網(wǎng)交換機(jī)、二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層），或直接簡稱為交換機(jī)。交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。交換機(jī)構(gòu)成從硬件結(jié)構(gòu)來看，交換機(jī)由機(jī)殼、電源、風(fēng)扇、背板、管理引擎、系統(tǒng)控制器、交換模塊、線卡構(gòu)成。機(jī)殼是交換機(jī)的外殼，用于保護(hù)內(nèi)部電子元器件，某些交換機(jī)采用金屬機(jī)殼，可防止磁場對交換機(jī)的干擾。風(fēng)扇用于對交換機(jī)散熱，保證交換機(jī)內(nèi)部溫度處于正常區(qū)間，保障交換機(jī)長期穩(wěn)定運行。電源包含外置電源、內(nèi)置電源兩種方式，外置電源可提供靈活電源配置?？蚴浇粨Q機(jī)中的背板是用于連接管理引擎、交換模塊、線卡等部分的一塊PCB板。管理引擎：管理引擎上有配置口，屬于串行接口，可通過串口線纜和計算機(jī)連接，用于對交換機(jī)的管理及配置操作。系統(tǒng)控制器：負(fù)責(zé)控制電源和風(fēng)扇。線卡：可用于配置以太網(wǎng)接口，通過以太網(wǎng)接口與計算機(jī)或其他硬件設(shè)備連接，用于數(shù)據(jù)傳輸。交換模塊：負(fù)責(zé)不同接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和交換，交換單元采用高性能ASIC芯片。基于CLOS架構(gòu)的交換網(wǎng)板設(shè)計三種交換網(wǎng)板設(shè)計：①非正交結(jié)構(gòu)/平行結(jié)構(gòu)：線卡與交換模板平行，二者通過在背板上走線連接。華為的交換機(jī)使用非正交設(shè)計。缺點：PCB背板走線帶來信號干擾、背板設(shè)計限制寬帶升級、散熱難度大。②正交結(jié)構(gòu)：線卡和交換模塊垂直，通過背板直接連接，該設(shè)計減少了背板走線帶來的信號衰減，但是限制了帶寬升級，思科使用正交結(jié)構(gòu)。③無背板架構(gòu)：線卡和交換模塊垂直連接，解除了背板對寬帶升級的限制，容易散熱。交換模塊作用機(jī)制：線卡A到線卡B的數(shù)據(jù)傳輸路徑為：線卡A→背板→交換模塊→交換芯片→背板→線卡B。交換模塊通過內(nèi)部芯片，識別MAC地址，并將MAC地址和對應(yīng)的線卡端口對應(yīng)，從而將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的端口。交換機(jī)的技術(shù)原理交換機(jī)在同一時刻可進(jìn)行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的物理網(wǎng)段（注：非IP網(wǎng)段），連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當(dāng)節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機(jī)，那么該交換機(jī)這時的總流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps?？傊?，交換機(jī)是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)內(nèi)部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應(yīng)，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據(jù)包將僅送往其對應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此，交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會“學(xué)習(xí)”新的MAC地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照IP地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少沖突域。交換機(jī)應(yīng)用場景按照交換機(jī)的應(yīng)用場景分類：商用交換機(jī)和工業(yè)交換機(jī)。商用交換機(jī)按照應(yīng)用場景分類：企業(yè)網(wǎng)交換機(jī)（SMB交換機(jī)）、園區(qū)交換機(jī)、數(shù)據(jù)中心交換機(jī)。交換機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈交換機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括芯片、元器件、光模塊、電路板、電源模塊和結(jié)構(gòu)件等元件；中游按照終端應(yīng)用場景，可分為無管理交換機(jī)、二層管理交換機(jī)、三層管理交換機(jī)、PoE交換機(jī)、工業(yè)交換機(jī)和數(shù)據(jù)中心交換機(jī)等；下游應(yīng)用于電信運營、云服務(wù)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。二、交換機(jī)行業(yè)分析政策介紹中共中央、工信部和發(fā)改委出臺政策支持，數(shù)字經(jīng)濟(jì)需求提升，數(shù)字中國建設(shè)規(guī)劃得到加強。規(guī)劃到2035年，中國數(shù)字化發(fā)展水平進(jìn)入世界前列，數(shù)字中國建設(shè)取得重大成就。數(shù)字中國建設(shè)體系化布局更加科學(xué)完備，經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會、生態(tài)文明建設(shè)各領(lǐng)域數(shù)字化發(fā)展更加協(xié)調(diào)充分，有力支撐全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家。交換機(jī)市場規(guī)模全球市場規(guī)模：根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2022年，全球交換機(jī)市場規(guī)模為3080億元，同比增長17.0%。預(yù)計2023年可達(dá)3220億元，2027年可達(dá)3770億元，預(yù)測2022-2027年CAGR約為4.6%。中國市場規(guī)模：根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2022年中國交換機(jī)市場規(guī)模為591億元，同比增長9.5%，占全球交換機(jī)市場規(guī)模的19.2%；預(yù)計2023年可達(dá)645億元；預(yù)計未來5年增速高于全球增速，穩(wěn)定在7.0%-9.0%，據(jù)測算，2027年中國交換機(jī)市場規(guī)模為878億元，占全球交換機(jī)市場規(guī)模的23.3%。數(shù)據(jù)中心交換機(jī)市場規(guī)模全球規(guī)模：根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2022年全球市場達(dá)到1442億元，同比增長19.5%，預(yù)計2027年將達(dá)到1918億元，2022-2027年CAGR約為5.9%；全球市場增速開始為負(fù)后大幅度增加，2022年增速高達(dá)19.5%，預(yù)計未來5年增速會穩(wěn)定在5.0%-7.0%。國內(nèi)規(guī)模：根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2022年中國市場達(dá)到247億元，同比增長12.7%，預(yù)計2027年將達(dá)到414億元，2022-2027年CAGR約為10.9%。中國市場增速2022年增速為12.7%，略低于全球增速，但預(yù)計未來5年增速增加穩(wěn)定在8.0%-12.0%左右，明顯高于全球增速。分速率看：100G及以上會占據(jù)主導(dǎo)地位全球市場：10Gb、40Gb、100Gb速率數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的市場規(guī)模預(yù)計未來市場規(guī)模會下降，200/400G速率的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的市場規(guī)模預(yù)計未來規(guī)模會大幅度提升，預(yù)計2027年的市場規(guī)模將達(dá)到913億元。國內(nèi)市場：10Gb、40Gb速率的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)近幾年的規(guī)模不斷下降，且預(yù)計未來5年市場規(guī)模會進(jìn)一步縮減；25Gb/50Gb、100Gb、200/400G速率的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)預(yù)計未來規(guī)模會不斷提升。200/400GB型號的快速增長拉動全球數(shù)據(jù)中心用交換機(jī)市場規(guī)?？焖僭鲩L，200/400GB型號預(yù)計從2022年23億美元增長到2027年127億美元，CAGR約為40.2%。以太網(wǎng)交換機(jī)VSInfiniBand交換機(jī)InfiniBand網(wǎng)絡(luò)解決方案優(yōu)勢明顯，短期與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方案并存發(fā)展：InfiniBand網(wǎng)絡(luò)解決方案再網(wǎng)絡(luò)計算、網(wǎng)絡(luò)自愈、服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫婢哂性鰪姽δ埽梢詮V泛應(yīng)用在AI模型訓(xùn)練、HPC等先進(jìn)計算場景。InfiniBand交換機(jī)兼容性較差，難以和大多數(shù)以太網(wǎng)設(shè)備，例如網(wǎng)卡、線纜、交換機(jī)和路由器等，并且InfiniBand交換機(jī)成本較高。而傳統(tǒng)以太網(wǎng)再性價比高、兼容性強以及支持遠(yuǎn)距離傳輸方面具備優(yōu)勢，預(yù)測在未來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，以太網(wǎng)交換機(jī)仍會是主流交換機(jī)，呈現(xiàn)以太網(wǎng)交換機(jī)和IB交換機(jī)并存發(fā)展的局面。NVIDIAQuantum-2交換機(jī)英偉達(dá)收購Mellanox之后，于2021年推出了自己的第七代NVIDIAInfiniBand架構(gòu)——NVIDIAQuantum-2。NVIDIAQuantum-2平臺包括：NVIDIAQuantum-2系列交換機(jī)、NVIDIAConnectX-7InfiniBand適配器、BlueField-3InfiniBandDPU，以及相關(guān)的軟件。NVIDIAQuantum-2系列交換機(jī)采用緊湊型1U設(shè)計，包括風(fēng)冷和液冷版本。交換機(jī)的芯片制程工藝為7nm，單芯片擁有570億個晶體管（比A100GPU還多）。采用64個400Gbps端口或128個200Gbps端口的靈活搭配，提供總計51.2Tbps的雙向吞吐量；作為理想的機(jī)架式InfiniBand解決方案，QM9700和QM9790NDRInfiniBand固定配置交換機(jī)支持FatTree、SlimFly、DragonFly+、多維Torus等多種拓?fù)?，提供極高的靈活性。NVIDIAQuantum-2還向后兼容前幾代產(chǎn)品，以及廣泛的軟件生態(tài)系統(tǒng)支持。三、交換機(jī)重點公司分析銳捷網(wǎng)絡(luò)銳捷網(wǎng)絡(luò)股份有限公司是領(lǐng)先的ICT基礎(chǔ)設(shè)施及行業(yè)解決方案提供商,主營業(yè)務(wù)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品及云桌面解決方案的研發(fā)、設(shè)計和銷售。銳捷始終致力于將技術(shù)與應(yīng)用充分融合,通過對客戶需求的敏銳洞察、對行業(yè)趨勢的準(zhǔn)確把握,依托強大的研發(fā)實力和雄厚的技術(shù)積累,快速開發(fā)出有針對性、創(chuàng)新性的產(chǎn)品方案。貼近用戶的創(chuàng)新成果已廣泛應(yīng)用于政府、運營商、金融、教育、醫(yī)療、互聯(lián)網(wǎng)、能源、交通、商業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)信息化建設(shè)領(lǐng)域,助力各行業(yè)客戶實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和價值升級。銳捷與各行業(yè)頭部客戶建立了深度合作關(guān)系,服務(wù)1000多家金融機(jī)構(gòu)、100%的雙一流高校、60%的全國百強醫(yī)院、超200家中國500強企業(yè)。憑借強大的自主創(chuàng)新實力、貼近用戶的解決方案和專業(yè)快捷的服務(wù),銳捷在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及云桌面業(yè)務(wù)領(lǐng)域穩(wěn)居市場前列。菲菱科思深圳市菲菱科思通信技術(shù)股份有限公司創(chuàng)立于1999年4月,公司的主營業(yè)務(wù)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,以O(shè)DM/OEM/JDM模式與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備品牌商進(jìn)行合作,為其提供交換機(jī)、路由器及無線產(chǎn)品、通信設(shè)備組件等產(chǎn)品的研發(fā)和制造服務(wù)。公司產(chǎn)品定位于企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場,兼顧消費級市場,廣泛應(yīng)用于運營商、政府、金融、教育、能源、電力、交通、中小企業(yè)、醫(yī)院等以及個人消費市場等諸多領(lǐng)域。未來,公司力爭在網(wǎng)絡(luò)通訊、信創(chuàng)、消費類電子、智能硬件、新能源網(wǎng)關(guān)、汽車電子等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域為國內(nèi)外一線品牌廠商提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。公司緊跟網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子等通信電子行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢,不斷提升自主研發(fā)和設(shè)計能力,能夠自主完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計和硬件設(shè)計,并具備系統(tǒng)軟件、驅(qū)動程序及應(yīng)用程序的開發(fā)能力。共進(jìn)股份深圳市共進(jìn)電子股份有限公司主營通信產(chǎn)品制造和先進(jìn)移動通信設(shè)備及應(yīng)用產(chǎn)品、智慧醫(yī)療產(chǎn)品等研發(fā)制造和銷售,致力做全球領(lǐng)先的通信系統(tǒng)提供商。共進(jìn)電子目前擁有深圳、上海、北京、太倉、大連、西安、濟(jì)南、成都、香港、越南和歐美各地多個研發(fā)中心、銷售中心、生產(chǎn)基地。積三十年發(fā)展厚勢,共進(jìn)電子再度揚帆開啟二次創(chuàng)業(yè),以“讓萬物互聯(lián)更簡單”為使命,以“全球領(lǐng)先的信息與通信產(chǎn)品提供商”為愿景,確定“客戶為先,創(chuàng)新驅(qū)動,合作共贏”核心價值觀,以“發(fā)展企業(yè),培養(yǎng)人才,回饋社會”為企業(yè)宗旨,正在推進(jìn)落實下一個五年發(fā)展規(guī)劃和十年遠(yuǎn)景目標(biāo)。三旺通信深圳市三旺通信股份有限公司創(chuàng)建于2001年,是國家級高新技術(shù)企業(yè),面向工業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的基礎(chǔ)設(shè)施需求,秉持研發(fā)驅(qū)動的發(fā)展理念,致力于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。深耕工業(yè)級市場20年,擁有較為齊全的產(chǎn)品體系,主打產(chǎn)品囊括工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)模塊、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品、工業(yè)無線產(chǎn)品等領(lǐng)域,涉及上千種產(chǎn)品類別,應(yīng)用涵蓋智慧城市、綜合管廊、智能制造、軌道交通、智能電力、煤炭石化等行業(yè)領(lǐng)域。業(yè)務(wù)遍布30多個海內(nèi)外國家和地區(qū),市場業(yè)績連續(xù)19年超30%快速增長。東土科技北京東土科技股份有限公司是全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新引