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浅谈第四层交换机技术及应用

作者 佚名技术 来源 网络技术 浏览 发布时间 2012-07-01
表现是,当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换后,其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,并将该表存储起来,当同一信息源的后续数据流再次进入交换环境时,交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表,直接从第二层由源地址传输到目的地址,不再经过第三路由系统处理,从而消除了路由选择时造成的网络延迟,提高了数据包的转发效率,解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。所以说,第三层交换机既可完成第二层交换机的端口交换功能,又可完成部分路由器的路由功能。即第三层交换机的交换机方案,实际上是一个能够支持多层次动态集成的解决方案,虽然这种多层次动态集成功能在某些程度上也能由传统路由器和第二层交换机搭载完成,但这种搭载方案与采用三层交换机相比,不仅需要更多的设备配置、占用更大的空间、设计更多的布线和花费更高的成本,而且数据传输性能也要差得多,因为在海量数据传输中,搭载方案中的路由器无法克服路由传输速率瓶颈。

显然,第二层交换机和第三层交换机都是基于端口地址的端到端的交换过程,虽然这种基于MAC地址和IP地址的交换机技术,能够极大地提高各节点之间的数据传输率,但却无法根据端口主机的应用需求来自主确定或动态限制端口的交换过程和数据流量,即缺乏第四层智能应用交换需求。第四层交换机不仅可以完成端到端交换,还能根据端口主机的应用特点,确定或限制它的交换流量。简单地说,第四层交换机是基于传输层数据包的交换过程的,是一类基于TCP/IP协议应用层的用户应用交换需求的新型局域网交换机。第四层交换机支持TCP/UDP第四层以下的所有协议,可识别至少80个字节的数据包包头长度,可根据TCP/UDP端口号来区分数据包的应用类型,从而实现应用层的访问控制和服务质量保证。所以,与其说第四层交换机是硬件网络设备,还不如说它是软件网络管理系统。也就是说,第四层交换机是一类以软件技术为主,以硬件技术为辅的网络管理交换设备。

最后值得指出的是,某些人在不同程度上还存在一些模糊概念,认为所谓第四层交换机实际上就是在第三层交换机上增加了具有通过辨别第四层协议端口的能力,仅在第三层交换机上增加了一些增值软件罢了,因而并非工作在传输层,而是仍然在第三层上进行交换操作,只不过是对第三层交换更加敏感而已,从根本上否定第四层交换的关键技术与作用。我们知道,数据包的第二层IEEE802.1P字段或第三层IP ToS字段可以用于区分数据包本身的优先级,我们说第四层交换机基于第四层数据包交换,这是说它可以根据第四层TCP/UDP端口号来分析数据包应用类型,即第四层交换机不仅完全具备第三层交换机的所有交换功能和性能,还能支持第三层交换机不可能拥有的网络流量和服务质量控制的智能型功能。

二、第四层交换机支持哪些重要技术



如上所述,第二层交换设备是依赖于MAC地址和802.1Q协议的VLAN标签信息来完成链路层交换过程的,第三层交换/路由设备则是将IP地址信息用于网络路径选择来完成交换过程的,第四层交换设备则是用传输层数据包的包头信息来帮助信息交换和传输处理的。也就是说,第四层交换机的交换信息所描述的具体内容,实质上是一个包含在每个IP包中的所有协议或进程,如用于Web传输的HTTP,用于文件传输的FTP,用于终端通信的Telnet,用于安全通信的SSL等协议。这样,在一个IP网络里,普遍使用的第四层交换协议,其实就是TCP(用于基于连接的对话,例如FTP)和UDP(用基于无连接的通信,例如SNMP或SMTP)这两个协议。

由于TCP和UDP数据包的包头不仅包括了“端口号”这个域,它还指明了正在传输的数据包是什么类型的网络数据,使用这种与特定应用有关的信息(端口号),就可以完成大量与网络数据及信息传输和交换相关的质量服务,其中最值得

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