二層與三層交換機我知道，四層交換機是什么東

前言：

隨著(zhù)百兆、千兆以及萬(wàn)兆局域網(wǎng)的普及和寬帶城域網(wǎng)以及寬帶廣域網(wǎng)的廣泛應用，不管是內聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、還是小區智能網(wǎng)，日益擴張的信息量，正迫使著(zhù)人們對網(wǎng)絡(luò )系統中的音頻、視頻、數據等信息的傳輸量要求越來(lái)越高?；诖?，提出了第四層交換概念，以滿(mǎn)足基于策略聯(lián)網(wǎng)、高級QoS以及其它服務(wù)改進(jìn)的要求。那么您了解四層交換機嗎？四層交換機有什么作用？與二層交換機、三層交換機有何區別嗎？四層交換機又該如何選購？

四層交換機是什么？四層交換機有什么作用？

四層交換機不僅可以完成端到端交換，還能根據端口的應用特點(diǎn)，確定或限制它的交換流量。簡(jiǎn)單地說(shuō)，四層交換機是基于傳輸層數據包的交換過(guò)程的，是一類(lèi)基于TCP/IP協(xié)議應用層的用戶(hù)應用交換需求的新型局域網(wǎng)交換機。四層交換機支持TCP/UDP第四層以下的所有協(xié)議，可識別至少80個(gè)字節的數據包包頭長(cháng)度，可根據TCP/UDP端口號來(lái)區分數據包的應用類(lèi)型，從而實(shí)現應用層的訪(fǎng)問(wèn)控制和服務(wù)質(zhì)量保證。所以，與其說(shuō)四層交換機是硬件網(wǎng)絡(luò )設備，還不如說(shuō)它是軟件網(wǎng)絡(luò )管理系統。也就是說(shuō)，四層交換機是一類(lèi)以軟件技術(shù)為主，以硬件技術(shù)為輔的網(wǎng)絡(luò )管理交換設備。

眾所周知，數據包的第二層IEEE802.1P字段或第三層IP ToS字段可以用于區分數據包本身的優(yōu)先級。四層交換機是基于第四層數據包交換，這表明它可以根據第四層TCP/UDP端口號來(lái)分析數據包應用類(lèi)型，即四層交換機不僅完全具備三層交換機的所有交換功能和性能，還能支持三層交換機不可能擁有的網(wǎng)絡(luò )流量和服務(wù)質(zhì)量控制的智能型功能。

四層交換機與二層交換機、三層交換機有何區別？

上述詳細介紹了四層交換機及其作用，為了方便區分四層交換機與二層交換機、三層交換機的區別，首先對二層交換機和三層交換機做一個(gè)詳細的了解。

1．二層交換機是什么？

二層交換機是根據第二層數據鏈路層的MAC地址和通過(guò)站表選擇路由來(lái)完成端到端的數據交換的。因為站表的建立與維護是由交換機自動(dòng)完成，而路由器又是屬于第三層設備，其尋址過(guò)程是根據IP地址尋址和通過(guò)路由表與路由協(xié)議產(chǎn)生的。所以，二層交換機的最大好處是數據傳輸速度快，因為它只須識別數據幀中的MAC地址，而直接根據MAC地址產(chǎn)生選擇轉發(fā)端口的算法又十分簡(jiǎn)單，非常便于采用ASIC專(zhuān)用芯片實(shí)現。

2．三層交換機是什么？

三層交換機是直接根據第三層網(wǎng)絡(luò )層IP地址來(lái)完成端到端的數據交換的。雖然三層交換機相當于是二層交換機與路由器的結合，但這種結合并非簡(jiǎn)單的物理結合，而是各取所長(cháng)的邏輯結合。其重要表現是，當某一信息源的第一個(gè)數據流進(jìn)行第三層交換后，其中的路由系統將會(huì )產(chǎn)生一個(gè)MAC地址與IP地址的映射表，并將該表存儲起來(lái)，當同一信息源的后續數據流再次進(jìn)入交換環(huán)境時(shí)，交換機將根據第一次產(chǎn)生并保存的地址映射表，直接從第二層由源地址傳輸到目的地址，不再經(jīng)過(guò)第三路由系統處理，從而消除了路由選擇時(shí)造成的網(wǎng)絡(luò )延遲，提高了數據包的轉發(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(shuō)，三層交換機既可完成二層交換機的端口交換功能，又可完成部分路由器的路由功能。

3．二層、三層、四層交換機的區別

經(jīng)上述詳細介紹可發(fā)現：四層交換機與二層交換機、三層交換機的區別在于它們三者的工作方式以及應用方式的不同。

二層交換機的解決方案實(shí)際上是一個(gè)“處處交換”的廉價(jià)方案，雖然二層交換機的解決方案也能劃分子網(wǎng)、限制廣播、建立VLAN，但它的控制能力較小、靈活性不夠，也無(wú)法控制各信息點(diǎn)的流量，缺乏方便實(shí)用的路由功能，只適合小型局域網(wǎng)。

三層交換機的交換機方案實(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路由器和二層交換機搭載完成，但這種搭載方案與采用三層交換機相比，不僅需要更多的設備配置、占用更大的、設計更多的布線(xiàn)和花費更高的成本，而且數據傳輸性能也要差得多，因為在海量數據傳輸中，搭載方案中的路由器無(wú)法克服路由傳輸速率瓶頸。

四層交換機在網(wǎng)絡(luò )中的應用非常靈活，它即可是網(wǎng)絡(luò )中心的匯接點(diǎn)設備，又可以應用在局域網(wǎng)分布層的邊緣接入處，甚至于作為工作組級支持交換到桌面。

四層交換機如何選購？

目前市面上交換機分為二層、三層和四層交換機，其中二層交換機和三層交換機是最常見(jiàn)的交換機類(lèi)型，二層交換機與三層交換機的選購，這里不做說(shuō)明，四層交換機作為新起之秀，該如何選購呢？四層交換機選購可以從以下四點(diǎn)出發(fā)：

1．速度

在選擇四層交換機的時(shí)候，為了讓其在企業(yè)網(wǎng)中行之有效，第四層交換必須提供與第三層線(xiàn)速路由器可比擬的性能。也就是說(shuō)，第四層交換必須在所有端口以全介質(zhì)速度操作，即使在多個(gè)千兆以太網(wǎng)連接上亦如此。千兆以太網(wǎng)速度等于以每秒1488000個(gè)數據包的最大速度路由，這個(gè)是假定在最壞的情形下，即所有包為以太網(wǎng)定義的最小尺寸，長(cháng)64字節。

2．服務(wù)器容量平衡算法

根據所希望的容量平衡間隔尺寸，四層交換機將應用分配給服務(wù)器的算法有很多種，有簡(jiǎn)單的檢測環(huán)路最近的連接、檢測環(huán)路時(shí)延或檢測服務(wù)器本身的閉環(huán)反饋。在所有的預測中，閉環(huán)反饋提供反映服務(wù)器現有業(yè)務(wù)量的最精確的檢測。

3．表容量

在選購的時(shí)候，用戶(hù)應該注意進(jìn)行第四層交換的交換機需要有區分和存貯大量發(fā)送表項的能力。交換機在一個(gè)企業(yè)網(wǎng)的核心時(shí)尤其如此。許多二/三層交換機傾向發(fā)送表的大小與網(wǎng)絡(luò )設備的數量成正比。對四層交換機，這個(gè)數量必須乘以網(wǎng)絡(luò )中使用的不同應用協(xié)議和會(huì )話(huà)的數量。因而發(fā)送表的大小隨端點(diǎn)設備和應用類(lèi)型數量的增長(cháng)而迅速增長(cháng)。四層交換機需要考慮表的這種增長(cháng)，因此表容量大對制造支持線(xiàn)速發(fā)送第四層流量的高性能交換機至關(guān)重要。

4．冗余

另外，留意四層交換機內部是否支持冗余拓撲結構的功能，這個(gè)也很重要。因為在具有雙鏈路的網(wǎng)卡容錯連接時(shí)，就可能建立從一個(gè)服務(wù)器到網(wǎng)卡，鏈路和服務(wù)器交換器的完全冗余系統。

總結

目前，四層交換機主要技術(shù)除了實(shí)現網(wǎng)絡(luò )負載均衡，還包括包過(guò)濾、服務(wù)質(zhì)量、主備機連接等等。隨著(zhù)信息應用水平的不斷提高，它對網(wǎng)絡(luò )的需求也越來(lái)越高，越來(lái)越復雜，四層交換機及類(lèi)似的高層網(wǎng)絡(luò )設備將在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中發(fā)揮更加重要的作用。