什么是最大、最快的局域網交換機？這其實是一個有著很多復雜答案的問題，而答案就取決于你如何定義“大”和“快”。

3Com、Extreme、Force10、Foundry、惠普PRoCurve和思科等以太網交換機廠商為誰具有最高性能、最大密度和最小時延而爭斗不休。然而，目前這些廠商所提供的產品技術，平均來看都已經有3年的歷史了。同時，Woven Systems和Raptor Networks等一群饑餓的新興廠商，正向著如何建造“最大的”以太網交換機發起新的挑戰。他們采取的方式不同于單臺大型機箱的方式，而更像是群集式超級計算技術或InfiniBand網絡拓撲結構。

高性能體現在多方面

以太網的速度受到當前802.3ae標準（速度為10Gbps）的限制，因此可以推測，沒有一個獨立端口的速度超過萬兆。其他一些衡量交換機性能的方法是根據交換機結構的帶寬，以及機箱支持的端口密度。此外，端口本身的性能、時延和抖動都是交換機性能中的要素。

Network Test公司總裁、《Network World》測試聯盟成員David Newman說：“所有人都提到每端口線速。那么，現在問題就變成了在出現丟包之前你能在多少個端口上達到線速?！备鶕压嫉脑O備規格，最大的企業級核心交換機包括Force10的E1200、Foundry的RX系列、思科的Catalyst 6500和Extreme的BlackDiamond。在比較這些規格參數時，Foundry的RX-16交換機是容量最高的交換機，它能以全速度運行64個萬兆以太網端口，在超量配置（即所有端口上的總帶寬超過交換機的容量）的一臺機箱中共有多達192個萬兆端口。Force10的E1200 TeraScale交換機可運行56個萬兆端口，或者超量配置時的224個萬兆端口。Extreme的BlackDiamond 10808機箱可支持48個無阻塞萬兆端口。而思科的Catalyst 6513可處理以全雙工運行的32條萬兆以太網連接。

有些人認為，與廠商如何劃分每個插槽和總系統的帶寬相比，交換機如何處理全速運行時的抖動和丟包率等變量并不十分重要。Newman說：“我認為比吞吐量更有用的指標是時延。在這方面，思科顯然是最好的。”他曾經測量過一臺思科 Catalyst 4948設備，在萬兆速度時的時延約為3微秒。Newman表示：“這是我所測量過的設備中最低的時延。Force10的時延通常比思科交換機高數百倍，這意味著數千個數據包沒有處理。但他們已經逐漸解決了這個問題?！?/p>

美國能源部設在加州Berkeley市的研究實驗室—Lawrence Berkeley國家實驗室（LBNL）在數據中心和局域網核心同時使用了Force10和思科的交換機。實驗室LBLnet服務部高級網絡工程師Mike Bennett表示，具體指出這兩種產品哪一種“更快”或“性能更好”十分困難，因為這些交換機處在不同的應用當中。Bennett說：“我測試過配置兩個萬兆端口的6500和E1200交換機，它們都沒有發生過載，也沒有出現丟包。因此，并不能簡單地說一種交換機比另一種更快，它們還要像廣告中所說的那樣有效運轉才行?！?/p>

下一代架構的研究

在Berkeley市另一端的Lawrence Livermore國家實驗室中，網絡小組正在研究使以太網達到存儲區網絡中的帶寬和時延水平的下一代交換機架構。

該實驗室網絡部負責人Dave Wiltzius說：“下一代設備的所有性能都將提高一個數量級，所有東西都將是萬兆的。因此我們要尋找一種可以提供2000多個萬兆端口的交換機或交換機結構。實際上我們對使用胖樹形拓撲結構和類似這樣的東西創建融合的交換機環境感愛好。”

Wiltzius設想的胖樹形拓撲結構涉及一種Mesh（網狀網絡）無阻塞交換架構。這種架構有點像傳統的公共電話網，其中交換機都是通過多條路徑互聯在一起、并具有若干連接端口的簡單設備。重要的是它們可以有效地利用帶寬。而以太網還沒能做到這點，或者說做得不是非常好。

Wiltzius已經在利用端口聚集或二層“散列”的技術來實現這種胖樹形效果了，也就是將多條千兆或萬兆以太網鏈路捆綁在一個更大的虛擬管道上。將交換機利用散列的以太網管道連接在一起（或將服務器連接在交換機上），可以帶來更大的虛擬吞吐量，但這種連接僅局限于8個端口（即8條散列的萬兆鏈路最多提供80Gbps吞吐量）。這種方法采用的是一種在捆綁的連接上隨機傳送數據包的算法。由于算法的隨機性，利用散列技術，用戶將得到一種不平均的分布，不一定能提供最佳的帶寬利用率。

數據中心交換機的突破

Arastra和Woven Systems都是積極尋求交換技術實現突破的新興廠商。Arastra是Palo Alto市一家私人持股的路由器公司。Woven Systems是Santa Clara市一家處于半秘密狀態下開發基于以太網Mesh網絡產品的公司。

Woven總裁兼CEO Harry Quackenboss說：“我們正在做的事情是在萬兆以太網結構上提供最好的光纖通道或InfiniBand的特性?！盬oven采取的方法類似網格或分布式群集計算技術。在這種技術中，對稱的多處理器（SMP）服務器被通過網絡連接在一起的單/雙處理器節點所取代。

Quackenboss說：“同樣的事情將發生在數據中心的局域網交換技術上。大型局域網交換機價格昂貴，你可以為數據中心應用購買的最大的無阻塞交換機也只是64端口的Foundry系統?！?/p>

Woven正在開發二層千兆和萬兆以太網數據中心交換機，這種交換機使用非凡算法，能夠以某種方式模擬InfiniBand或光纖通道網絡。在這種結構中，交換機之間可以建立多條路徑。由于傳輸流通道不被關閉（類似基于生成樹的以太網），帶寬可以更加動態地分配到這些路徑上。

Quackenboss說：“假如你想建立一個由兩臺以上交換機構成的網絡，可以使用鏈路匯聚或中繼技術將以太網網段捆綁在一起。但是假如你想將三臺或更多的交換機放在網絡中，其中一臺交換機就會成為瓶頸。”三層交換技術以及OSPF（開放最短路徑優先）和ECMP（等價多路徑路由）等協議，可被用于創建多路徑網絡，但這些方法也增加了成本。根據IDC的調查，三層交換機端口的平均成本是二層端口的5倍。

此外，將數據中心的連接變為多路徑二層以太網，可以幫助治理人員動態地重新配置應用和服務器而不用實際召回它們。這種想法有點類似于運營級設備制造商正在開發的二層城域以太網技術。

用Mesh虛擬大型交換機

另一家已經推出產品的公司是有著三年歷史的Raptor Networks，這家公司生產相互連接在一起組成Mesh結構的固定配置千兆和萬兆以太網交換機。Raptor沒有將焦點放在高密度數據中心上，而是針對局域骨干網和配線間傳輸流的聚集。公司CEO Tom Wittenschlager說：“我們創造了在二層上提供非凡功能的能力，這些功能其他公司只能在三層上提供?！?

Raptor交換機配置有24個千兆端口和6個萬兆以太網端口，具有160Gbps的總交換帶寬。這種單機箱交換機支持二至四層交換，并采用一種專有的修改版萬兆以太網技術。這種以太網技術使得設備無須使用生成樹協議，就可以在二層上連接在一起組成多路徑Mesh網絡。

Wittenschlager列舉了公司內部的測試數據：在由4臺Raptor交換機組成的Mesh網絡中將1個數據包輸入輸出萬兆以太網端口8次，得到的傳輸時延結果為6.48微秒。他說：“每臺Raptor交換機就像是模塊中的刀片那樣，使傳輸流以低時延非常快地在交換機之間傳送。為了做到這點，Raptor將路由信息插入到標準以太網幀中未使用的報頭空間里，這些信息使得交換機心跳和路由路徑數據在群集當中的交換機之間往返傳遞。”

此外，Raptor還開發了物理上分離的交換機在公共背板上通信的能力，就似乎它們全都在同一臺機箱里一樣。這實際上是一種虛擬交換機，當利用單模長距離光纖上的萬兆以太網進行連接時，交換機相互之間的距離可以達到80公里之遠。Wittenschlager介紹說，連接在萬兆或千兆端口上的非Raptor交換機，則將其看作是一臺獨立的大型局域網交換機，無須額外的配置就可以像簡單的以太網那樣連接。

最近，一個由4臺Raptor交換機組成的Mesh網絡取代了L.A. Care公司網絡中的兩臺Catalyst 6509交換機構成的核心網。這些Raptor交換機被用來將公司的扁平二層局域網分隔為VLAN子網，同時核心網絡為萬兆以太網，3條萬兆以太網管道連接Mesh網絡中的每臺設備。而Catalyst交換機則被轉移到局域網邊緣，用來連接公司的350個最終用戶和其他設備。

L.A. Care公司IT與安全經理Rayne Johnson說：“在解決了基于IOS的思科路由器與基于RAST的Raptor交換機之間最初產生的一些生成樹回路問題后，網絡運行變得既平穩又快速?！绷硗?，Raptor的產品安裝費用在18萬美元左右，而思科向Johnson的報價是50萬美元，用于通過萬兆以太網和VLAN功能升級核心網絡。Johnson說，“我通常不讓自己卷入那些剛剛開發出來的產品當中。這在某種程度上是值得的，因為你無法抵御價格的誘惑。”