交換機行業(yè)分析

交換機行業(yè)分析一、交換機概述交換機定義及分類定義：交換機（Switch）意為“開關”，是一種用于電（光）信號轉發(fā)的網絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節(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)的設備，就是交換機。最常見的交換機是以太網交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。交換式集線器又稱為以太網交換機、二層交換機（表明此交換機工作在數(shù)據鏈路層），或直接簡稱為交換機。交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g的統(tǒng)稱。交換機構成從硬件結構來看，交換機由機殼、電源、風扇、背板、管理引擎、系統(tǒng)控制器、交換模塊、線卡構成。機殼是交換機的外殼，用于保護內部電子元器件，某些交換機采用金屬機殼，可防止磁場對交換機的干擾。風扇用于對交換機散熱，保證交換機內部溫度處于正常區(qū)間，保障交換機長期穩(wěn)定運行。電源包含外置電源、內置電源兩種方式，外置電源可提供靈活電源配置。框式交換機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連接，用于對交換機的管理及配置操作。系統(tǒng)控制器：負責控制電源和風扇。線卡：可用于配置以太網接口，通過以太網接口與計算機或其他硬件設備連接，用于數(shù)據傳輸。交換模塊：負責不同接口之間的數(shù)據轉發(fā)和交換，交換單元采用高性能ASIC芯片。基于CLOS架構的交換網板設計三種交換網板設計：①非正交結構/平行結構：線卡與交換模板平行，二者通過在背板上走線連接。華為的交換機使用非正交設計。缺點：PCB背板走線帶來信號干擾、背板設計限制寬帶升級、散熱難度大。②正交結構：線卡和交換模塊垂直，通過背板直接連接，該設計減少了背板走線帶來的信號衰減，但是限制了帶寬升級，思科使用正交結構。③無背板架構：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。交換模塊作用機制：線卡A到線卡B的數(shù)據傳輸路徑為：線卡A→背板→交換模塊→交換芯片→背板→線卡B。交換模塊通過內部芯片，識別MAC地址，并將MAC地址和對應的線卡端口對應，從而將數(shù)據轉發(fā)至目的端口。交換機的技術原理交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據傳輸。每一端口都可視為獨立的物理網段（注：非IP網段），連接在其上的網絡設備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設備競爭使用。當節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據，而且這兩個傳輸都享有網絡的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網交換機，那么該交換機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?，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發(fā)數(shù)據幀功能的網絡設備。交換機工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據鏈路層。交換機內部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據包將僅送往其對應的端口，而不是所有的端口。因此，交換機可用于劃分數(shù)據鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網絡層廣播，即廣播域。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在背部總線上，控制電路收到數(shù)據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數(shù)據包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的MAC地址，并把它添加入內部MAC地址表中。使用交換機也可以把網絡“分段”，通過對照IP地址表，交換機只允許必要的網絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發(fā)，可以有效的減少沖突域。交換機應用場景按照交換機的應用場景分類：商用交換機和工業(yè)交換機。商用交換機按照應用場景分類：企業(yè)網交換機（SMB交換機）、園區(qū)交換機、數(shù)據中心交換機。交換機產業(yè)鏈交換機產業(yè)鏈上游主要包括芯片、元器件、光模塊、電路板、電源模塊和結構件等元件；中游按照終端應用場景，可分為無管理交換機、二層管理交換機、三層管理交換機、PoE交換機、工業(yè)交換機和數(shù)據中心交換機等；下游應用于電信運營、云服務、數(shù)據中心等領域。二、交換機行業(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)字經濟需求提升，數(shù)字中國建設規(guī)劃得到加強。規(guī)劃到2035年，中國數(shù)字化發(fā)展水平進入世界前列，數(shù)字中國建設取得重大成就。數(shù)字中國建設體系化布局更加科學完備，經濟、政治、文化、社會、生態(tài)文明建設各領域數(shù)字化發(fā)展更加協(xié)調充分，有力支撐全面建設社會主義現(xiàn)代化國家。交換機市場規(guī)模全球市場規(guī)模：根據IDC數(shù)據，2022年，全球交換機市場規(guī)模為3080億元，同比增長17.0%。預計2023年可達3220億元，2027年可達3770億元，預測2022-2027年CAGR約為4.6%。中國市場規(guī)模：根據IDC數(shù)據，2022年中國交換機市場規(guī)模為591億元，同比增長9.5%，占全球交換機市場規(guī)模的19.2%；預計2023年可達645億元；預計未來5年增速高于全球增速，穩(wěn)定在7.0%-9.0%，據測算，2027年中國交換機市場規(guī)模為878億元，占全球交換機市場規(guī)模的23.3%。數(shù)據中心交換機市場規(guī)模全球規(guī)模：根據IDC數(shù)據，2022年全球市場達到1442億元，同比增長19.5%，預計2027年將達到1918億元，2022-2027年CAGR約為5.9%；全球市場增速開始為負后大幅度增加，2022年增速高達19.5%，預計未來5年增速會穩(wěn)定在5.0%-7.0%。國內規(guī)模：根據IDC數(shù)據，2022年中國市場達到247億元，同比增長12.7%，預計2027年將達到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及以上會占據主導地位全球市場：10Gb、40Gb、100Gb速率數(shù)據中心交換機的市場規(guī)模預計未來市場規(guī)模會下降，200/400G速率的數(shù)據中心交換機的市場規(guī)模預計未來規(guī)模會大幅度提升，預計2027年的市場規(guī)模將達到913億元。國內市場：10Gb、40Gb速率的數(shù)據中心交換機近幾年的規(guī)模不斷下降，且預計未來5年市場規(guī)模會進一步縮減；25Gb/50Gb、100Gb、200/400G速率的數(shù)據中心交換機預計未來規(guī)模會不斷提升。200/400GB型號的快速增長拉動全球數(shù)據中心用交換機市場規(guī)?？焖僭鲩L，200/400GB型號預計從2022年23億美元增長到2027年127億美元，CAGR約為40.2%。以太網交換機VSInfiniBand交換機InfiniBand網絡解決方案優(yōu)勢明顯，短期與以太網網絡方案并存發(fā)展：InfiniBand網絡解決方案再網絡計算、網絡自愈、服務質量和網絡拓撲方面具有增強功能，可以廣泛應用在AI模型訓練、HPC等先進計算場景。InfiniBand交換機兼容性較差，難以和大多數(shù)以太網設備，例如網卡、線纜、交換機和路由器等，并且InfiniBand交換機成本較高。而傳統(tǒng)以太網再性價比高、兼容性強以及支持遠距離傳輸方面具備優(yōu)勢，預測在未來的網絡結構中，以太網交換機仍會是主流交換機，呈現(xiàn)以太網交換機和IB交換機并存發(fā)展的局面。NVIDIAQuantum-2交換機英偉達收購Mellanox之后，于2021年推出了自己的第七代NVIDIAInfiniBand架構——NVIDIAQuantum-2。NVIDIAQuantum-2平臺包括：NVIDIAQuantum-2系列交換機、NVIDIAConnectX-7InfiniBand適配器、BlueField-3InfiniBandDPU，以及相關的軟件。NVIDIAQuantum-2系列交換機采用緊湊型1U設計，包括風冷和液冷版本。交換機的芯片制程工藝為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；作為理想的機架式InfiniBand解決方案，QM9700和QM9790NDRInfiniBand固定配置交換機支持FatTree、SlimFly、DragonFly+、多維Torus等多種拓撲，提供極高的靈活性。NVIDIAQuantum-2還向后兼容前幾代產品，以及廣泛的軟件生態(tài)系統(tǒng)支持。三、交換機重點公司分析銳捷網絡銳捷網絡股份有限公司是領先的ICT基礎設施及行業(yè)解決方案提供商,主營業(yè)務為網絡設備、網絡安全產品及云桌面解決方案的研發(fā)、設計和銷售。銳捷始終致力于將技術與應用充分融合,通過對客戶需求的敏銳洞察、對行業(yè)趨勢的準確把握,依托強大的研發(fā)實力和雄厚的技術積累,快速開發(fā)出有針對性、創(chuàng)新性的產品方案。貼近用戶的創(chuàng)新成果已廣泛應用于政府、運營商、金融、教育、醫(yī)療、互聯(lián)網、能源、交通、商業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)信息化建設領域,助力各行業(yè)客戶實現(xiàn)數(shù)字化轉型和價值升級。銳捷與各行業(yè)頭部客戶建立了深度合作關系,服務1000多家金融機構、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,銳捷在網絡設備及云桌面業(yè)務領域穩(wěn)居市場前列。菲菱科思深圳市菲菱科思通信技術股份有限公司創(chuàng)立于1999年4月,公司的主營業(yè)務為網絡設備的研發(fā)、生產和銷售,以ODM/OEM/JDM模式與網絡設備品牌商進行合作,為其提供交換機、路由器及無線產品、通信設備組件等產品的研發(fā)和制造服務。公司產品定位于企業(yè)級網絡設備市場,兼顧消費級市場,廣泛應用于運營商、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域。未來,公司力爭在網絡通訊、信創(chuàng)、消費類電子、智能硬件、新能源網關、汽車電子等產業(yè)領域為國內外一線品牌廠商提供優(yōu)質的產品和服務。公司緊跟網絡通信、汽車電子等通信電子行業(yè)技術發(fā)展趨勢,不斷提升自主研發(fā)和設計能力,能夠自主完成產品的結構設計和硬件設計,并具備系統(tǒng)軟件、驅動程序及應用程序的開發(fā)能力。共進股份深圳市共進電子股份有限公司主營通信產品制造和先進移動通信設備及應用產品、智慧醫(yī)療產品等研發(fā)制造和銷售,致力做全球領先的通信系統(tǒng)提供商。共進電子目前擁有深圳、上海、北京、太倉、大連、西安、濟南、成都、香港、越南和歐美各地多個研發(fā)中心、銷售中心、生產基地。積三十年發(fā)展厚勢,共進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“全球領先的信息與通信產品提供商”為愿景,確定“客戶為先,創(chuàng)新驅動,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,正在推進落實下一個五年發(fā)展規(guī)劃和十年遠景目標。三旺通信深圳市三旺通信股份有限公司創(chuàng)建于2001年,是國家級高新技術企業(yè),面向工業(yè)經濟數(shù)字化、網絡化、智能化的基礎設施需求,秉持研發(fā)驅動的發(fā)展理念,致力于工業(yè)互聯(lián)網通信產品研發(fā)、生產和銷售。深耕工業(yè)級市場20年,擁有較為齊全的產品體系,主打產品囊括工業(yè)以太網交換機、嵌入式工業(yè)以太網模塊、設備聯(lián)網產品、工業(yè)無線產品等領域,涉及上千種產品類別,應用涵蓋智慧城市、綜合管廊、智能制造、軌道交通、智能電力、煤炭石化等行業(yè)領域。業(yè)務遍布30多個海內外國家和地區(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)網技術創(chuàng)新引