第四層交換機(jī)還是比較常用的，于是我研究了一下第四層交換機(jī)實(shí)際應(yīng)用，在這里拿出來和大家分享一下，希望對(duì)大家有用。隨著百兆、千兆，甚至萬兆局域網(wǎng)的逐漸普及，寬帶城域網(wǎng)，甚至寬帶廣域網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，不管是Intranet、Extranet、還小區(qū)智能網(wǎng)，日益擴(kuò)張的海量信息量，正迫使著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的音頻、視頻、數(shù)據(jù)等信息的傳輸量的要求越來越高。 

Internet的迅猛發(fā)展，電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子貿(mào)易、電子期貨等網(wǎng)絡(luò)交易方式的采用，在加速物流、資金流周轉(zhuǎn)的同時(shí)，也加速了信息急速驟增，給網(wǎng)絡(luò)信息中心服務(wù)器增加了極大的壓力，從而使普遍需要緩解網(wǎng)絡(luò)核心系統(tǒng)壓力的需求一浪高過一浪。為此，業(yè)界不得不開始考慮第四層交換概念了，以滿足基于策略聯(lián)網(wǎng)、高級(jí)QoS（Quality of Service：服務(wù)質(zhì)量）以及其它服務(wù)改進(jìn)的要求。巨大的市場(chǎng)潛力，又大大刺激了廣大廠商在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備方面的重大投入，以至于在極短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了從傳統(tǒng)的第二層交換機(jī)，到技術(shù)先進(jìn)的第三層交換機(jī)，再到近期推出的第四層，甚至第七層交換機(jī)產(chǎn)品的喜人局面。

第四層交換機(jī)區(qū)別時(shí)第三層交換機(jī)的是，它不僅應(yīng)用了第三層交換機(jī)中的IP交換技術(shù)，更重要的是它站在更高層次上，可以查看第三層數(shù)據(jù)包頭源地址和目的地址的內(nèi)容，可以通過基于觀察到的信息采取相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)帶寬分配、故障診斷和對(duì)TCP/IP應(yīng)用程序數(shù)據(jù)流進(jìn)行訪問控制的關(guān)鍵功能。顯然，第四層交換機(jī)在通過任務(wù)分配和負(fù)載均衡的同時(shí)，完全可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)/服務(wù)器界面，提高服務(wù)器的可靠性和可擴(kuò)充性，并提供詳細(xì)的流量統(tǒng)計(jì)信息和記帳信息，從而在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層水平上解決網(wǎng)絡(luò)擁塞、網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)管理等問題，使網(wǎng)絡(luò)更具“智能”性和可管理性。

組建一個(gè)高速、寬帶、穩(wěn)定、可靠，且能融合安全與保密等全新需求的內(nèi)外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當(dāng)前企業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)。高速局域網(wǎng)的應(yīng)用，已輕松地將語音、視頻等對(duì)延時(shí)、抖動(dòng)、丟包要求非?？量痰耐ㄐ蓬愋图稍谕粩?shù)據(jù)網(wǎng)上傳輸。來自企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的安全威脅，最理想的防范措施，往往是采取對(duì)不同用戶的限權(quán)控制，杜絕非授權(quán)通信。勿容至疑，這些都要求我們有全新的局域網(wǎng)交換機(jī)支持。另外，從提高服務(wù)質(zhì)量方面看，雖然我們有不斷增添網(wǎng)絡(luò)帶寬這種有效而又簡(jiǎn)單的方法，但無論交換機(jī)的背板帶寬有多高，無論交換機(jī)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率有多大，無論數(shù)據(jù)傳輸率有多快，網(wǎng)絡(luò)擁塞卻永遠(yuǎn)存在于網(wǎng)絡(luò)中。這從一個(gè)側(cè)面告訴我們，沒有服務(wù)質(zhì)量控制，同樣將意味著數(shù)據(jù)包可能丟失、延遲可能增加。可見，工作在更高層次、支持質(zhì)量服務(wù)、依靠軟件運(yùn)作和高層次管理的交換機(jī)，在現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)中具有多么重要的位置。下面我們就簡(jiǎn)單地介紹第四層交換機(jī)的相關(guān)性能、技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)。

什么是第四層交換機(jī)

要想認(rèn)識(shí)第四層交換機(jī)，先得對(duì)傳統(tǒng)的第二層交換機(jī)和現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的第三層交換機(jī)的基本工作原理和性能，有一些簡(jiǎn)單了解，只有通過比效，你才能真正鑒別第四層交換機(jī)。眾所周知，第二層交換機(jī)，是根據(jù)第二層數(shù)據(jù)鏈路層的MAC地址和通過站表選擇路由來完成端到端的數(shù)據(jù)交換的。因?yàn)檎颈淼慕⑴c維護(hù)是由交換機(jī)自動(dòng)完成，而路由器又是屬于第三層設(shè)備，其尋址過程是根據(jù)IP地址尋址和通過路由表與路由協(xié)議產(chǎn)生的。

所以，第二層交換機(jī)的最大好處是數(shù)據(jù)傳輸速度快，因?yàn)樗豁氉R(shí)別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址，而直接根據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口的算法又十分簡(jiǎn)單，非常便于采用ASIC專用芯片實(shí)現(xiàn)。顯然，第二層交換機(jī)的解決方案，實(shí)際上是一個(gè)“處處交換”的廉價(jià)方案，雖然該方案也能劃分子網(wǎng)、限制廣播、建立VLAN，但它的控制能力較小、靈活性不夠，也無法控制各信息點(diǎn)的流量，缺泛方便實(shí)用的路由功能。

第三層交換機(jī)，是直接根據(jù)第三層網(wǎng)絡(luò)層IP地址來完成端到端的數(shù)據(jù)交換的。表面上看，第三層交換機(jī)是第二層交換器與路由器的合二而一，然而這種結(jié)合并非簡(jiǎn)單的物理結(jié)合，而是各取所長(zhǎng)的邏輯結(jié)合。其重要表現(xiàn)是，當(dāng)某一信息源的第一個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行第三層交換后，其中的路由系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)MAC地址與IP地址的映射表，并將該表存儲(chǔ)起來，當(dāng)同一信息源的后續(xù)數(shù)據(jù)流再次進(jìn)入交換環(huán)境時(shí)，交換機(jī)將根據(jù)第一次產(chǎn)生并保存的地址映射表，直接從第二層由源地址傳輸?shù)侥康牡刂?，不再?jīng)過第三路由系統(tǒng)處理，從而消除了路由選擇時(shí)造成的網(wǎng)絡(luò)延遲，提高了數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)效率，解決了網(wǎng)間傳輸信息時(shí)路由產(chǎn)生的速率瓶頸。所以說，第三層交換機(jī)既可完成第二層交換機(jī)的端口交換功能，又可完成部分路由器的路由功能。即第三層交換機(jī)的交換機(jī)方案，實(shí)際上是一個(gè)能夠支持多層次動(dòng)態(tài)集成的解決方案，雖然這種多層次動(dòng)態(tài)集成功能在某些程度上也能由傳統(tǒng)路由器和第二層交換機(jī)搭載完成，但這種搭載方案與采用三層交換機(jī)相比，不僅需要更多的設(shè)備配置、占用更大的空間、設(shè)計(jì)更多的布線和花費(fèi)更高的成本，而且數(shù)據(jù)傳輸性能也要差得多，因?yàn)樵诤Ａ繑?shù)據(jù)傳輸中，搭載方案中的路由器無法克服路由傳輸速率瓶頸。

顯然，第二層交換機(jī)和第三層交換機(jī)都是基于端口地址的端到端的交換過程，雖然這種基于MAC地址和IP地址的交換機(jī)技術(shù)，能夠極大地提高各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，但卻無法根據(jù)端口主機(jī)的應(yīng)用需求來自主確定或動(dòng)態(tài)限制端口的交換過程和數(shù)據(jù)流量，即缺乏第四層智能應(yīng)用交換需求。第四層交換機(jī)不僅可以完成端到端交換，還能根據(jù)端口主機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)，確定或限制它的交換流量。簡(jiǎn)單地說，第四層交換機(jī)是基于傳輸層數(shù)據(jù)包的交換過程的，是一類基于TCP/IP協(xié)議應(yīng)用層的用戶應(yīng)用交換需求的新型局域網(wǎng)交換機(jī)。第四層交換機(jī)支持TCP/UDP第四層以下的所有協(xié)議，可識(shí)別至少80個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包包頭長(zhǎng)度，可根據(jù)TCP/UDP端口號(hào)來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包的應(yīng)用類型，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的訪問控制和服務(wù)質(zhì)量保證。所以，與其說第四層交換機(jī)是硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還不如說它是軟件網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。也就是說，第四層交換機(jī)是一類以軟件技術(shù)為主，以硬件技術(shù)為輔的網(wǎng)絡(luò)管理交換設(shè)備。

最后值得指出的是，某些人在不同程度上還存在一些模糊概念，認(rèn)為所謂第四層交換機(jī)實(shí)際上就是在第三層交換機(jī)上增加了具有通過辨別第四層協(xié)議端口的能力，僅在第三層交換機(jī)上增加了一些增值軟件罷了，因而并非工作在傳輸層，而是仍然在第三層上進(jìn)行交換操作，只不過是對(duì)第三層交換更加敏感而已，從根本上否定第四層交換的關(guān)鍵技術(shù)與作用。我們知道，數(shù)據(jù)包的第二層IEEE802.1P字段或第三層IP ToS字段可以用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包本身的優(yōu)先級(jí)，我們說第四層交換機(jī)基于第四層數(shù)據(jù)包交換，這是說它可以根據(jù)第四層TCP/UDP端口號(hào)來分析數(shù)據(jù)包應(yīng)用類型，即第四層交換機(jī)不僅完全具備第三層交換機(jī)的所有交換功能和性能，還能支持第三層交換機(jī)不可能擁有的網(wǎng)絡(luò)流量和服務(wù)質(zhì)量控制的智能型功能。