简介第四层交换机应用领域
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篇1：简介第四层交换机应用领域
随着时代的进步，科技的发达，第四层交换机技术也在为大家广泛使用，它可以通过基于观察到的信息采取相应的动作，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能，
随着百兆、千兆，甚至万兆局域网的逐渐普及，宽带城域网，甚至宽带广域网的广泛应用，不管是Intranet、Extranet、还小区智能网，日益扩张的海量信息量，正迫使着人们对网络系统中的音频、视频、数据等信息的传输量的要求越来越高。
Internet的迅猛发展，电子商务、电子政务、电子贸易、电子期货等网络交易方式的采用，在加速物流、资金流周转的同时，也加速了信息急速骤增，给网络信息中心服务器增加了极大的压力，从而使普遍需要缓解网络核心系统压力的需求一浪高过一浪。
为此，业界不得不开始考虑第四层交换概念了，以满足基于策略联网、高级QoS（Quality of Service：服务质量）以及其它服务改进的要求。巨大的市场潜力，又大大刺激了广大厂商在网络关键设备方面的重大投入，以至于在极短的时间内出现了从传统的第二层交换机，到技术先进的第三层交换机，再到近期推出的第四层，甚至第七层交换机产品的喜人局面。
第四层交换机区别时第三层交换机的是，它不仅应用了第三层交换机中的IP交换技术，更重要的是它站在更高层次上，可以查看第三层数据包头源地址和目的地址的内容，可以通过基于观察到的信息采取相应的动作，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能。
显然，第四层交换机在通过任务分配和负载均衡的同时，完全可以优化网络/服务器界面，提高服务器的可靠性和可扩充性，并提供详细的流量统计信息和记帐信息，从而在网络应用层水平上解决网络拥塞、网络安全和网络管理等问题，使网络更具“智能”性和可管理性。
组建一个高速、宽带、稳定、可靠，且能融合安全与保密等全新需求的内外联网络系统，是当前企业网络发展的趋势。高速局域网的应用，已轻松地将语音、视频等对延时、抖动、丢包要求非常苛刻的通信类型集成在同一数据网上传输。
来自企业网络内部的安全威胁，最理想的防范措施，往往是采取对不同用户的限权控制，杜绝非授权通信。勿容至疑，这些都要求我们有全新的局域网交换机支持。另外，从提高服务质量方面看，虽然我们有不断增添网络带宽这种有效而又简单的方法，但无论交换机的背板带宽有多高.
无论交换机的数据包转发率有多大，无论数据传输率有多快，网络拥塞却永远存在于网络中。这从一个侧面告诉我们，没有服务质量控制，同样将意味着数据包可能丢失、延迟可能增加。
可见，工作在更高层次、支持质量服务、依靠软件运作和高层次管理的交换机，在现代企业网中具有多么重要的位置。下面我们就简单地介绍第四层交换机的相关性能、技术、应用领域和发展趋势。
一、 什么是第四层交换机
要想认识第四层交换机，先得对传统的第二层交换机和现在广泛应用的第三层交换机的基本工作原理和性能，有一些简单了解，只有通过比效，你才能真正鉴别第四层交换机。
众所周知，第二层交换机，是根据第二层数据链路层的MAC地址和通过站表选择路由来完成端到端的数据交换的，
因为站表的建立与维护是由交换机自动完成，而路由器又是属于第三层设备，其寻址过程是根据IP地址寻址和通过路由表与路由协议产生的。
所以，第二层交换机的最大好处是数据传输速度快，因为它只须识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC地址产生选择转发端口的算法又十分简单，非常便于采用ASIC专用芯片实现。
显然，第二层交换机的解决方案，实际上是一个“处处交换”的廉价方案，虽然该方案也能划分子网、限制广播、建立VLAN，但它的控制能力较小、灵活性不够，也无法控制各信息点的流量，缺泛方便实用的路由功能。
第三层交换机，是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的。表面上看，第三层交换机是第二层交换器与路由器的合二而一，然而这种结合并非简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合。
其重要表现是，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。
篇2：讲解第四层交换机几大重要技术指标
第四层交换机可以随随便便的支持TCP/UDP第四层以下的所有协议，可以识别至少80个字节的数据包包头的长度，从而很容易的实现应用层的访问控制和服务质量保证，
近年来，随着百兆、千兆、甚至万兆局域网的逐渐普及，宽带局域网，甚至带宽广域网的广泛应用，带动着交换器技术的不断发展。企业应用中，Internet的迅猛发展，电子商务、电子政务、电子贸易、电子期货等网络交易方式的采用，在加速物流、资金流周转的同时，也加速了信息急速骤增，给网络信息中心服务器增加了极大的压力。
什么是第四层交换机
第四层交换机是采用第四层交换技术而开发出来的交换机产品，当然它工作于OSI/RM模型的第四层，即传输层，直接面对具体应用。从功能来看，与其说第四层交换机是硬件。
还不如说它是软件网络管理系统，换句话说就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。第四层交换机支持TCP/UDP第四层以下的所有协议，如HTTP，FTP、Telnet、SSL等，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。
很多人在区分第四层交换器和第三层交换器原理时都有所混淆，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。
并非工作在传输层，而是仍然在第三层上进行交换操作。而第四层交换机是根据TCP/UDP端口号来区分数据包的，也就是说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。
第四层交换机支持的重要技术
不同于第二层交换设备依赖MAC地址和802.1Q协议的VLAN标签完成链路层交换过程，也不同于第三层交换/路由设备将IP地址信息用于网络路径选择来完成交换过程，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。
也就是每个IP包中的所有协议或进程，这样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数据包的包头能够指明正在传输的数据包类型，因此，使用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，
其中有五项技术至关重要，也是第四层交换机普遍采用的主要技术。
一、包过滤/安全控制：
和传统的基于软件的路由器不一样，第四层交换区别于第三层交换的主要不同之处，就是在于这种过滤能力是在ASIC专用高速芯片中实现的，从而使这种安全过滤控制机制可以全线速地进行，极大地提高了包过滤速率。而采用第四层信息去定义过滤规则已经成为一般路由器的默认标准，它不仅能够允许或禁止IP子网间的链接，还可以控制指定TCP/UDP端口的通信。
二、服务质量：
在网络系统的层次结构中，TCP/UDP第四层信息，往往用于建立应用级通信优先权限。例如对于TCP/UDP中数据包的端口号进行交换。它允许根据应用程序划分通信数据的优先权，能够根据某种特定应用程度的通信量，将一定量的带宽用于重要的应用程序。
从某种意义上讲，第四层交换提供了在网络中实现服务等级（COS）的方法。这样对于一个Intranet来说，它可以减少WWW或FTP的通信量，而给E-MAIL或Telent通信量设置更高的优先权。因此，第四层交换机基于如此功能就显得尤为重要了。如果在信息通信中，因缺乏第四层信息而受到妨碍导致优先权无从谈起，将大大阻止紧急应用在网络上的迅速传输。
三、服务器负载均衡：
第四层交换机所支持的服务器负载均衡方式，是将附加有负载均衡服务的IP地址，通过不同的物理服务器组成一个组，并为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP）。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。
当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCPSYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，只有通过交换机执行的网络地址转换（NAT）后，未被注册IP地址的服务器才能获得被访问的能力。通过这样的设定能够达到有效防止非授权访问的好处。
四、主机备用连接：
主机备用连接为端口设备提供了冗余连接，从而在交换机发生故障时有效保护系统。由于共享MAC地址，备份交换机接收到的数据和主单元全部一样，这使得备份交换机能够监视主交换机服务的通信内容。主交换机持续地通知备份交换机第四层的有关数据、MAC数据以及它的电源状况。主交换机遇到故障时，备份交换机就会自动接管，不会中断对话或连接。
五、统计：
第四层交换机通过查询第四层数据包，能够提供更详细的统计记录。这样，管理员根据需要可以收集到更详细的哪一个IP地址在进行通信的信息，甚至可根据通信中涉及到哪一个应用层服务来收集通信信息。这些统计对于考察服务器上每个应用的负载尤其有效，例如可以查看某项服务应用占据的系统资源等。
篇3：全面讲解第四层交换机技术及应用
随着我国路由行业的发展，下面我们主要分析了第四层交换机技术及应用，随着百兆、千兆，甚至万兆局域网的逐渐普及，宽带城域网，甚至宽带广域网的广泛应用，不管是Intranet、Extranet、还小区智能网，日益扩张的海量信息量，正迫使着人们对网络系统中的音频、视频、数据等信息的传输量的要求越来越高。
Internet的迅猛发展，电子商务、电子政务、电子贸易、电子期货等网络交易方式的采用，在加速物流、资金流周转的同时，也加速了信息急速骤增，给网络信息中心服务器增加了极大的压力，从而使普遍需要缓解网络核心系统压力的需求一浪高过一浪。为此，业界不得不开始考虑第四层交换概念了，以满足基于策略联网、高级QoS（Quality of Service：服务质量）以及其它服务改进的要求。巨大的市场潜力，又大大刺激了广大厂商在网络关键设备方面的重大投入，以至于在极短的时间内出现了从传统的第二层交换机，到第四层交换机技术先进的第三层交换机，再到近期推出的第四层，甚至第七层交换机产品的喜人局面。
第四层交换机区别时第三层交换机的是，它不仅应用了第三层交换机中的IP第四层交换机技术，更重要的是它站在更高层次上，可以查看第三层数据包头源地址和目的地址的内容，可以通过基于观察到的信息采取相应的动作，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能。显然，第四层交换机在通过任务分配和负载均衡的同时，完全可以优化网络/服务器界面，提高服务器的可靠性和可扩充性，并提供详细的流量统计信息和记帐信息，从而在网络应用层水平上解决网络拥塞、网络安全和网络管理等问题，使网络更具“智能”性和可管理性。
组建一个高速、宽带、稳定、可靠，且能融合安全与保密等全新需求的内外联网络系统，是当前企业网络发展的趋势。高速局域网的应用，已轻松地将语音、视频等对延时、抖动、丢包要求非常苛刻的通信类型集成在同一数据网上传输。来自企业网络内部的安全威胁，最理想的防范措施，往往是采取对不同用户的限权控制，杜绝非授权通信。勿容至疑，这些都要求我们有全新的局域网交换机支持。另外，从提高服务质量方面看，虽然我们有不断增添网络带宽这种有效而又简单的方法，但无论交换机的背板带宽有多高，无论交换机的数据包转发率有多大，无论数据传输率有多快，网络拥塞却永远存在于网络中。这从一个侧面告诉我们，没有服务质量控制，同样将意味着数据包可能丢失、延迟可能增加。可见，工作在更高层次、支持质量服务、依靠软件运作和高层次管理的交换机，在现代企业网中具有多么重要的位置。下面我们就简单地介绍第四层交换机的相关性能、第四层交换机技术、应用领域和发展趋势。要想认识第四层交换机，先得对传统的第二层交换机和现在广泛应用的第三层交换机的基本工作原理和性能，有一些简单了解，只有通过比效，你才能真正鉴别第四层交换机。
众所周知，第二层交换机，是根据第二层数据链路层的MAC地址和通过站表选择路由来完成端到端的数据交换的。因为站表的建立与维护是由交换机自动完成，而路由器又是属于第三层设备，其寻址过程是根据IP地址寻址和通过路由表与路由协议产生的，
所以，第二层交换机的最大好处是数据传输速度快，因为它只须识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC地址产生选择转发端口的算法又十分简单，非常便于采用ASIC专用芯片实现。显然，第二层交换机的解决方案，实际上是一个“处处交换”的廉价方案，虽然该方案也能划分子网、限制广播、建立VLAN，但它的控制能力较小、灵活性不够，也无法控制各信息点的流量，缺泛方便实用的路由功能。
第三层交换机，是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的。表面上看，第三层交换机是第二层交换器与路由器的合二而一，然而这种结合并非简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合。其重要表现是，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地址的第四层交换机技术，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，以硬件第四层交换机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第四层交换机技术与作用。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。
篇4：简介功能强大的三层交换机
三层交换机技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，交换机的全双工是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，希望本文能给大家带来相关帮助，
应该说交换机有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍交换机结构及组网方式，目前网络应用越来越广泛，交换机作为网络中的纽带发挥了越来越大的作用。简单的说，交换机就是将它与用户计算机相连就行了。
完成各个计算机之间的数据交换。复杂来说，交换机针对在整个网络中的位置而言，一些高层交换机如三层交换、网管型的产品，在交换机结构方面就没这么简单了，通常，普通的交换机只工作在数据链路层上，路由器则工作在网络层。
而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层，并根据 MAC地址或IP地址转发数据包。但是要注意到三层交换机并不能完全取代路由器，因为它主要是为了实现处于两个不同子网的Vlan进行通讯，而不是用来作数据传输的复杂路径选择。
一台三层交换机所支持的管理程度反映了该设备的可管理性与可操作性。带网管功能的交换机可对每个端口的流量进行监测，设置每个端口的速率，关闭/打开端口连接。通过对交换机端口进行监测，便于对网络业务流量的区分和迅速进行网络故障定义，提高了网络的可管理性。
这是一种封装技术，它是一条点到点的链路，链路的两端可以都是交换机，也可以是交换机和路由器，还可以是主机和交换机或路由器。基于端口汇聚(Trunk)功能，允许交换机与交换机、交换机与路由器、主机与交换机或路由器之间通过两个或多个端口并行连接同时传输以提供更高带宽、更大吞吐量， 大幅度提供整个网络能力。
这是一种封装技术，它是一条点到点的链路，链路的两端可以都是交换机，也可以是交换机和路由器，还可以是主机和交换机或路由器，
基于端口汇聚(Trunk)功能，允许交换机与交换机、三层交换机与路由器、主机与交换机或路由器之间通过两个或多个端口并行连接同时传输以提供更高带宽、更大吞吐量， 大幅度提供整个网络能力。
认识三层交换机结构这是最常用的一种组网方式，它通过交换机上的级联口(UpLink)进行连接。需要注意的是交换机不能无限制级联，超过一定数量的交换机进行级联，最终会引起广播风暴，导致网络性能严重下降。
端口聚合方式前面我们已接触到端口聚合的特点，此种方式相当于用多个端口同时进行级联，它提供了更高的互联带宽和线路冗余，使网络具有一定的可靠性。堆叠方式交换机的堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式。
同时堆叠后的带宽是单一交换机端口速率的几十倍。但是，并不是所有的交换机都支持堆叠的，这取决于交换机的品牌、型号是否支持堆叠;并且还需要使用专门的堆叠电缆和堆叠模块;最后还要注意同一叠堆中的交换机必须是同一品牌。
作为网络的重要连接设备，交换机在实际使用中相当频繁。对于一般家庭用户而言，比较复杂的应用就是交换机的级联结构了;而三层路由、堆叠等高级应用一般在企业中应用较多。
交换机的全双工是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的交换机都支持全双工。全双工的好处在于迟延小，速度快。
提到全双工，就不能不提与之密切对应的另一个概念，那就是“半双工”，所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过。
当目前有两量车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是实行半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台。
篇5：交换机技术简介及应用分析
交换机的分类及功能
交换机是构建网络平台的“基石”，又称网络开关，它也属于集线器的一种，但是和普通的集线器功能上有较大区别。普通的集线器仅起到数据接收发送的作用，而交换机则可以智能的分析数据包，有选择的将其发送出去。举个例子来说：我们发出了一批专门发给某个人的数据包，如果是在使用普通集线器的网络环境中，则每个人都能看到这个数据包。而在使用了交换机的网络环境中，交换机将分析这个数据包是发送给谁的，之后将其进行打包加密，此时只有数据包的接收人才能收到。
从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数较少），也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。另一方面，从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。以下若不特殊说明，所提到的交换机指的都是局域网交换机。
众所周知，交换机工作在OSI参考模型的第二层——数据链路层上，主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。物理编址（相对应的是网络编址）定义了设备在数据链路层的编址方式；网络拓扑结构包括数据链路层的说明，定义了设备的物理连接方式，如星型拓扑结构或总线拓扑结构等；错误校验向发生传输错误的上层协议告警；数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧；流控可以延缓数据的传输能力，以使接收设备不会因为在某一时刻接收到了超过其处理能力的信息流而崩溃。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的具有防火墙的功能，这就是第三层交换机所具有的功能。所谓的第三层交换机就是在基于协议的VLAN划分时，增加了路由功能。
交换机技术现状及趋势分析
第三层交换是采用 Intranet的关键，它将第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，可在各个层次提供线速性能。这种集成化的结构还引进了策略管理属性，它不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供流量优先化处理、安全以及多种其它的灵活功能，如链路汇聚、VLAN和 Intranet的动态部署。第三层交换机分为接口层、交换层和路由层三部分。
接口层包含了所有重要的局域网接口：10/100M以太网、千兆以太网、FDDI和 ATM。交换层集成了多种局域网接口并辅之以策略管理，同时还提供链路汇聚、VLAN和Tagging机制。路由层提供主要的 LAN路由协议：IP、IPX和 AppleTalk，并通过策略管理，提供传统路由或直通的第三层转发技术。策略管理和行政管理使网络管理员能根据企业的特定需求调整网络。
相对第三层，第二层被采用的程度决定了所谓的网络控制分类，一个纯第二层的解决方案，是最便宜的方案，但它在划分子网和广播限制等方面提供的控制也最少。而第三层交换机能为分类中的所有层次提供动态的集成支持。传统的通用路由器与外部的交换机一起使用也能达到此目的，但是与这种解决方案相比，第三层交换机需要更少的配置，更小的空间，更少的布线，价格更便宜，并能提供更高更可靠的性能。
第三层交换机基本上具有了传统交换机的所有功能，以第三层交换机为准，交换机具体技术实现包括：
1．可编程ASIC
ASIC是专用于优化第二层处理的专用集成电路，是当今联网解决方案的核心，它将多项功能集成在一个芯片上，具有设计简单、高可靠性、低电源消耗、更高的性能和成本更低等优点。
2．分布式流水线
有了分布式流水线，多个分布式的转发引擎能快速地独立传送数据包。在单个流水线中，多个 ASIC芯片同时处理多个帧。这种并发性和流水线可将转发性能提高到一个新高度：在所有的端口上实现点播（Unicast）、广播（Broadcast）和组播（Multicast）的线速性能。
3．动态可扩展的内存
对于先进的局域网交换产品，真实的性能是建立在智能化的存储器系统之上的。第三层交换机将存储器的一部分直接与转发引擎相关联。增加更多的接口模块，包括各自的转发引擎，存储器也相应地扩展了。并通过流水线式的ASIC处理，动态地构造缓存，增加了内存的使用率，系统也能够处理大的突发数据流而不丢包。
4．先进的队列机制
即使网络设备有突出性能，也会受到其所联接网段上的拥挤带来的损害。传统上，通过一个端口的流量必须在只有一个输出队列的缓存中保存，不论它的优先级是多大，也必须按照先进先出的方式被处理。当队列满的时候，任何超出的部分都将被丢弃。此外，当队列变长时，延时也增加了。这个特点使得在传统的以太网上运行实时的事务处理及多媒体应用变得非常困难。基于这种原因，许多网络设备厂商开发了新技术，可在一个以太网段上提供不同的服务级别，同时提供对延时和抖动的控制。这样就引进了每端口有不同级别队列的机制。
这种队列能更好地区分不同的流量级别，以便将网络更接近地与高性能应用匹配。像多媒体和实时数据流这样的数据包被放进高优先级队列。使用加权公平排队算法，可以更频繁地处理高优先级队列，但又不会置低优先级队列于不顾。传统应用的用户不会察觉到响应时间和吞吐量的变化，而那些使用紧急应用的用户则可得到及时的响应。
5．自动流量分类
有些数据流比其它数据流更重要。使用自动流量分类，第三层交换机可以指示数据包流水线区分用户指定的数据流，从而实现低延时、高优先级传输及避免拥塞。
6．智能许可权控制
第三层交换机提供多种安全机制，并使用流量分类器，管理员可以限制任何被识别的数据流，包括限制对服务器的访问及排除无用的协议广播，
这一点是网络技术领域里的突破性进展，即提供线速防火墙。
7． 动态流量监督
流量的分类、优先化处理以及资源保留使企业网和Intranet管理员能将精力集中在更重要的事情上,即传统的和下一代的应用。但有一个事情还需要去做，那就是流量监督。流量监督不太算是一个策略机制，因为它实际上是一个保护机制。它监视流量和网络的拥塞情况，并对这些情况作出动态的响应，以保证所有的网络元素（终端用户和网络本身）都置于控制之下并能最佳运行。
为了在拥塞的局域网上进行优先化处理，许多第三层交换机使用了IEEE 802.1p的服务级别。为了避免拥塞，高性能第三层交换机甚至采用了更先进的技术来动态地监视输出队列的大小，以便发现一个端口是否将变得拥挤。通过控制队列的大小和拥塞，网络可以维持对延时敏感的数据流所需的极限。
8．可扩展的RMON实现
对RMON的支持已经成为进行主动和广泛的网络管理一个不可缺少的组成部分。RFC 1757定义的MIB含有物理层和MAC层的统计数据，RFC 定义的RMON 2将统计数据的采集扩展至网络层以上。
9．向量处理技术
向量处理技术用来加速数据帧的处理速度。第三层交换机的体系结构不仅在第二层之上增加了第三层的控制能力，而且还增加了多方位的多种向量控制，从而极大加强了向量处理功能。第三层交换机的向量处理有众多的优点：
*快速的帧处理速度。由于有了基于 ASIC的数据包分类、转发和解释技术，由软件进行帧解码的工作被降至最低的程度，与纯软件的设计相比，这种方法可以获得高得多的性能。
*具有高度适应性的功能控制。向量处理与可编程的ASIC相配合工作，从而能够以最小的开销支持未来的新标准。例如，对 IPv6的支持已经是向量逻辑的一部分。
*增强的管理功能。多方位的向量处理还包括内置的网络管理代理及RMON等。
10．多RISC处理机
在高可靠性的交换机中，一个专门的高性能 RISC处理机是绝对需要的。事实上，帧处理机(FP)与向量逻辑的结合所提供的性能是无与伦比的。
一个独立的应用处理机（AP）可辅助FP。象FP一样，AP也是一个高性能的 RISC处理机。AP控制除帧转发以外的所有操作：高层的桥接和路由，如生成树和 OSPF协议，以及SNMP操作和 HTTP操作等。使用AP和FP的好处是显而易见的，因为管理和计算方面的工作不影响数据转发，从而实现高吞吐量和低延时。
通过以上的技术分析，我们不难看出，高性能、安全性、易用性、可管理性、可堆叠性、服务质量及容错性是当前交换机的技术特点。随着视频会议、实时组播、网络电话、程控交换及自动呼叫转发等表明多媒体时代到来的新一代应用的出现，交换技术该向何处发展呢？有一点可以肯定的是，高带宽、安全性、服务质量及智能化应该是新一代交换机所应追求的技术方向。不过，值得一提的是，现在已经有厂家正朝着交换机分布式网络计算方向迈进。
Web交换机
Internet的发展瞬息万变，为应付不断增加的负载和新的应用需求，Web交换机应运而生，为数据中心设备（包括Internet服务器、防火墙、高速缓冲服务器和网关等）提供管理、路由和负载均衡传输。不同于传统网络设备的是，传统网络设备注重高速完成单个帧和数据包的交换，而Web交换侧重于跟踪和处理Web会话。除了由传统第二/三层交换机所提供的连接和封包路由外，Web交换机还可提供传统局域网交换机和路由器所缺乏的完备策略，将局部和全球服务器负载均衡、存取控制、服务质量保证（QoS）以及带宽管理等管理能力结合起来。目前，Web交换机已由纯粹的传输层（第四层）设备发展到具有基于内容（第七层）的交换的智能。利用内容或用户分类进行Web请求重定向是Web服务器的一项功能。不过，Internet传输和商业的发展远远超过计算机处理能力的提高。把内容分类卸到Web交换机可平衡整个网站的基础设施，下表以Alteon公司的产品为例介绍 Web交换机产品。
交换机应用分析
1.大型企业（500节点以上）：大型企业具有跨地域、跨行业、多层次和全方位等特点，业务内容覆盖面广，网络数据传输量大，数据交换能力强，首先要满足企业内部通信的需要， 建立网络平台。并且要求网络系统不宕机，稳定可靠，不间断运行。要在注重考虑高性能、可管理性、高可靠性、适用性和性能价格比的基础上选择产品。
2.邮电行业：电信系统由于其经营特点和为公众服务的目的，决定了电信系统机构在地理位置上分布范围广，提供业务多而且不断更新。网络设备要求更是严格，一般网络设备选型为广域网产品。
3.铁路系统：铁路系统一般对广域网通信要求较高，各个站点的节点数不是特别多，所以各站点在建设局域网进行设备选型时可考虑选择部门级交换机或工作组级交换机。
4.银行业：该行业支行分布范围广，业务活动频繁，业务品种变化多，业务量增长快，因此对稳定性和响应时间要求比较高。由于该行业对数据敏感性特别高，因此要求有链路冗余，传输链路应具有备份功能，一旦主线路发生故障，备份线路可立即替换。所以要求网络设备处理能力强、容错性能好，并考虑好扩展性、可用性及可靠性。
5.证券业：该行业具有迅速、及时响应和稳定、安全、可靠、不间断运行的特点。设备选型要求背板速度快、冗余性能好、可管理及可堆叠，并充分考虑好设备的可开放性、可扩展性、可用性和可靠性。
6.教育行业：该行业对数据的关键性要求不是很高，涉及到多媒体教学、视频点播等主要应用，设备选型时要考虑到高带宽、高可用性及高扩展性。
7.中小型企业：对于企业的网络节点数少于500点的中小型企业，在创建企业Intranet时，由于企业内部数据流量不大，实时响应性不高，同时考虑到企业的可持续性发展，应注重网络设备的通用性、可靠性、可管理性、可扩充性及性能价格比。
总之，网络已经改变，用户却希望网络总是可以工作并且总是透明的。适应这种需求需要有弹性、速度和安全的控制。Internet 及Intranet已经使企业将注意力集中到最重要的东西——信息上，而不是基础结构上。通过策略控制网络是新的网络技术范例。控制方式使网络变得透明并保持配置 Intranet的灵活性。通过交换技术，能满足用户今天及未来的商业需求。而灵活的组网、线速性能以及完全的扩展性能使设备配置长期有效。
篇6：视点：第三层交换机技术简介
第三层交换机有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍第三层交换机技术的基础知识，交换机是构建网络平台的“基石”，又称网络开关，它也属于集线器的一种，但是和普通的集线器功能上有较大区别。普通的集线器仅起到数据接收发送的作用，而第三层交换机则可以智能的分析数据包，有选择的将其发送出去。
举个例子来说：我们发出了一批专门发给某个人的数据包，如果是在使用普通集线器的网络环境中，则每个人都能看到这个数据包。而在使用了交换机的网络环境中，第三层交换机将分析这个数据包是发送给谁的，之后将其进行打包加密，此时只有数据包的接收人才能收到。
从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数较少），也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。另一方面，从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。以下若不特殊说明，所提到的交换机指的都是局域网交换机。
众所周知，交换机工作在OSI参考模型的第二层――数据链路层上，主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。物理编址（相对应的是网络编址）定义了设备在数据链路层的编址方式；网络拓扑结构包括数据链路层的说明，定义了设备的物理连接方式，如星型拓扑结构或总线拓扑结构等；错误校验向发生传输错误的上层协议告警；数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧；流控可以延缓数据的传输能力，以使接收设备不会因为在某一时刻接收到了超过其处理能力的信息流而崩溃。目前第三层交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的具有防火墙的功能，这就是第三层交换机所具有的功能。所谓的第三层交换机就是在基于协议的VLAN划分时，增加了路由功能。
交换机技术现状及趋势分析
第三层交换是采用 Intranet的关键，它将第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，可在各个层次提供线速性能。这种集成化的结构还引进了策略管理属性，它不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供流量优先化处理、安全以及多种其它的灵活功能，如链路汇聚、VLAN和 Intranet的动态部署。第三层交换机分为接口层、交换层和路由层三部分。接口层包含了所有重要的局域网接口：10/100M以太网、千兆以太网、FDDI和 ATM。交换层集成了多种局域网接口并辅之以策略管理，同时还提供链路汇聚、VLAN和Tagging机制。路由层提供主要的 LAN路由协议：IP、IPX和 AppleTalk，并通过策略管理，提供传统路由或直通的第三层转发技术。策略管理和行政管理使网络管理员能根据企业的特定需求调整网络。
相对第三层，第二层被采用的程度决定了所谓的网络控制分类，一个纯第二层的解决方案，是最便宜的方案，但它在划分子网和广播限制等方面提供的控制也最少。而第三层交换机能为分类中的所有层次提供动态的集成支持，
传统的通用路由器与外部的交换机一起使用也能达到此目的，但是与这种解决方案相比，第三层交换机需要更少的配置，更小的空间，更少的布线，价格更便宜，并能提供更高更可靠的性能。第三层交换机基本上具有了传统交换机的所有功能，以第三层交换机为准，交换机具体技术实现包括：
1．可编程ASIC
ASIC是专用于优化第二层处理的专用集成电路，是当今联网解决方案的核心，它将多项功能集成在一个芯片上，具有设计简单、高可靠性、低电源消耗、更高的性能和成本更低等优点。
2．分布式流水线
有了分布式流水线，多个分布式的转发引擎能快速地独立传送数据包。在单个流水线中，多个 ASIC芯片同时处理多个帧。这种并发性和流水线可将转发性能提高到一个新高度：在所有的端口上实现点播（Unicast）、广播（Broadcast）和组播（Multicast）的线速性能。
3．动态可扩展的内存
对于先进的局域网交换产品，真实的性能是建立在智能化的存储器系统之上的。第三层交换机将存储器的一部分直接与转发引擎相关联。增加更多的接口模块，包括各自的转发引擎，存储器也相应地扩展了。并通过流水线式的ASIC处理，动态地构造缓存，增加了内存的使用率，系统也能够处理大的突发数据流而不丢包。
4．先进的队列机制
即使网络设备有突出性能，也会受到其所联接网段上的拥挤带来的损害。传统上，通过一个端口的流量必须在只有一个输出队列的缓存中保存，不论它的优先级是多大，也必须按照先进先出的方式被处理。当队列满的时候，任何超出的部分都将被丢弃。此外，当队列变长时，延时也增加了。这个特点使得在传统的以太网上运行实时的事务处理及多媒体应用变得非常困难。基于这种原因，许多网络设备厂商开发了新技术，可在一个以太网段上提供不同的服务级别，同时提供对延时和抖动的控制。这样就引进了每端口有不同级别队列的机制。
这种队列能更好地区分不同的流量级别，以便将网络更接近地与高性能应用匹配。像多媒体和实时数据流这样的数据包被放进高优先级队列。使用加权公平排队算法，可以更频繁地处理高优先级队列，但又不会置低优先级队列于不顾。传统应用的用户不会察觉到响应时间和吞吐量的变化，而那些使用紧急应用的用户则可得到及时的响应。
5．自动流量分类
有些数据流比其它数据流更重要。使用自动流量分类，第三层交换机可以指示数据包流水线区分用户指定的数据流，从而实现低延时、高优先级传输及避免拥塞。
6．智能许可权控制
第三层交换机提供多种安全机制，并使用流量分类器，管理员可以限制任何被识别的数据流，包括限制对服务器的访问及排除无用的协议广播。这一点是网络技术领域里的突破性进展，即提供线速防火墙。
7． 动态流量监督
流量的分类、优先化处理以及资源保留使企业网和Intranet管理员能将精力集中在更重要的事情上,即传统的和下一代的应用。但有一个事情还需要去做，那就是流量监督。流量监督不太算是一个策略机制，因为它实际上是一个保护机制。它监视流量和网络的拥塞情况，并对这些情况作出动态的响应，以保证所有的网络元素（终端用户和网络本身）都置于控制之下并能最佳运行。
为了在拥塞的局域网上进行优先化处理，许多第三层交换机使用了IEEE 802.1p的服务级别。为了避免拥塞，高性能第三层交换机甚至采用了更先进的技术来动态地监视输出队列的大小，以便发现一个端口是否将变得拥挤。通过控制队列的大小和拥塞，网络可以维持对延时敏感的数据流所需的极限。
8．可扩展的RMON实现
对RMON的支持已经成为进行主动和广泛的网络管理一个不可缺少的组成部分。RFC 1757定义的MIB含有物理层和MAC层的统计数据，RFC 2021定义的RMON 2将统计数据的采集扩展至网络层以上。
篇7：简介三层交换机的工作过程
三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点： 由硬件结合实现数据的高速转发，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连，
由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。 以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。路由技术 路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似。
但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路层信息加上转发出去；
如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。 路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直接的转发机制发送数据包。
接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。 而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新，将部分或者全部的路由信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑结构，这一类的路由协议称为距离矢量路由协议；
另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播，通过互相学习掌握全网的路由信息，进而计算出最佳的转发路径，这类路由协议称为链路状态路由协议。 由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣。当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设计。
三层交换技术 近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如此吗？
下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。 组网比较简单 使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B 比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。
如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口，
如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；
然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。
通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。 以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点： 由硬件结合实现数据的高速转发。
这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。
简洁的路由软件使路由过程简化。 大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。
结论 二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。
路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。
三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；
如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。 一般来说，在内网数据流量大。
要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略，当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连 。
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