第四層交換機還是比較常用的，于是我研究了一下第四層交換機實際應用，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。隨著百兆、千兆，甚至萬兆局域網的逐漸普及，寬帶城域網，甚至寬帶廣域網的廣泛應用，不管是Intranet、Extranet、還小區(qū)智能網，日益擴張的海量信息量，正迫使著人們對網絡系統(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、電子政務、電子貿易、電子期貨等網絡交易方式的采用，在加速物流、資金流周轉的同時，也加速了信息急速驟增，給網絡信息中心服務器增加了極大的壓力，從而使普遍需要緩解網絡核心系統(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、高級QoS（Quality of Service：服務質量）以及其它服務改進的要求。巨大的市場潛力，又大大刺激了廣大廠商在網絡關鍵設備方面的重大投入，以至于在極短的時間內出現(xiàn)了從傳統(tǒng)的第二層交換機，到技術先進的第三層交換機，再到近期推出的第四層，甚至第七層交換機產品的喜人局面。

第四層交換機區(qū)別時第三層交換機的是，它不僅應用了第三層交換機中的IP交換技術，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容，可以通過基于觀察到的信息采取相應的動作，實現(xiàn)帶寬分配、故障診斷和對TCP/IP應用程序數(shù)據(jù)流進行訪問控制的關鍵功能。顯然，第四層交換機在通過任務分配和負載均衡的同時，完全可以優(yōu)化網絡/服務器界面，提高服務器的可靠性和可擴充性，并提供詳細的流量統(tǒng)計信息和記帳信息，從而在網絡應用層水平上解決網絡擁塞、網絡安全和網絡管理等問題，使網絡更具“智能”性和可管理性。

組建一個高速、寬帶、穩(wěn)定、可靠，且能融合安全與保密等全新需求的內外聯(lián)網絡系統(tǒng)，是當前企業(yè)網絡發(fā)展的趨勢。高速局域網的應用，已輕松地將語音、視頻等對延時、抖動、丟包要求非常苛刻的通信類型集成在同一數(shù)據(jù)網上傳輸。來自企業(yè)網絡內部的安全威脅，最理想的防范措施，往往是采取對不同用戶的限權控制，杜絕非授權通信。勿容至疑，這些都要求我們有全新的局域網交換機支持。另外，從提高服務質量方面看，雖然我們有不斷增添網絡帶寬這種有效而又簡單的方法，但無論交換機的背板帶寬有多高，無論交換機的數(shù)據(jù)包轉發(fā)率有多大，無論數(shù)據(jù)傳輸率有多快，網絡擁塞卻永遠存在于網絡中。這從一個側面告訴我們，沒有服務質量控制，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、支持質量服務、依靠軟件運作和高層次管理的交換機，在現(xiàn)代企業(yè)網中具有多么重要的位置。下面我們就簡單地介紹第四層交換機的相關性能、技術、應用領域和發(fā)展趨勢。

什么是第四層交換機

要想認識第四層交換機，先得對傳統(tǒng)的第二層交換機和現(xiàn)在廣泛應用的第三層交換機的基本工作原理和性能，有一些簡單了解，只有通過比效，你才能真正鑒別第四層交換機。眾所周知，第二層交換機，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。因為站表的建立與維護是由交換機自動完成，而路由器又是屬于第三層設備，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)議產生的。

所以，第二層交換機的最大好處是數(shù)據(jù)傳輸速度快，因為它只須識別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址，而直接根據(jù)MAC地址產生選擇轉發(fā)端口的算法又十分簡單，非常便于采用ASIC專用芯片實現(xiàn)。顯然，第二層交換機的解決方案，實際上是一個“處處交換”的廉價方案，雖然該方案也能劃分子網、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的流量，缺泛方便實用的路由功能。

第三層交換機，是直接根據(jù)第三層網絡層IP地址來完成端到端的數(shù)據(jù)交換的。表面上看，第三層交換機是第二層交換器與路由器的合二而一，然而這種結合并非簡單的物理結合，而是各取所長的邏輯結合。其重要表現(xiàn)是，當某一信息源的第一個數(shù)據(jù)流進行第三層交換后，其中的路由系統(tǒng)將會產生一個MAC地址與IP地址的映射表，并將該表存儲起來，當同一信息源的后續(xù)數(shù)據(jù)流再次進入交換環(huán)境時，交換機將根據(jù)第一次產生并保存的地址映射表，直接從第二層由源地址傳輸?shù)侥康牡刂罚辉俳涍^第三路由系統(tǒng)處理，從而消除了路由選擇時造成的網絡延遲，提高了數(shù)據(jù)包的轉發(fā)效率，解決了網間傳輸信息時路由產生的速率瓶頸。所以說，第三層交換機既可完成第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。即第三層交換機的交換機方案，實際上是一個能夠支持多層次動態(tài)集成的解決方案，雖然這種多層次動態(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、占用更大的空間、設計更多的布線和花費更高的成本，而且數(shù)據(jù)傳輸性能也要差得多，因為在海量數(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，第二層交換機和第三層交換機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地址的交換機技術，能夠極大地提高各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸率，但卻無法根據(jù)端口主機的應用需求來自主確定或動態(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用交換需求。第四層交換機不僅可以完成端到端交換，還能根據(jù)端口主機的應用特點，確定或限制它的交換流量。簡單地說，第四層交換機是基于傳輸層數(shù)據(jù)包的交換過程的，是一類基于TCP/IP協(xié)議應用層的用戶應用交換需求的新型局域網交換機。第四層交換機支持TCP/UDP第四層以下的所有協(xié)議，可識別至少80個字節(jié)的數(shù)據(jù)包包頭長度，可根據(jù)TCP/UDP端口號來區(qū)分數(shù)據(jù)包的應用類型，從而實現(xiàn)應用層的訪問控制和服務質量保證。所以，與其說第四層交換機是硬件網絡設備，還不如說它是軟件網絡管理系統(tǒng)。也就是說，第四層交換機是一類以軟件技術為主，以硬件技術為輔的網絡管理交換設備。

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，認為所謂第四層交換機實際上就是在第三層交換機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行交換操作，只不過是對第三層交換更加敏感而已，從根本上否定第四層交換的關鍵技術與作用。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)分數(shù)據(jù)包本身的優(yōu)先級，我們說第四層交換機基于第四層數(shù)據(jù)包交換，這是說它可以根據(jù)第四層TCP/UDP端口號來分析數(shù)據(jù)包應用類型，即第四層交換機不僅完全具備第三層交換機的所有交換功能和性能，還能支持第三層交換機不可能擁有的網絡流量和服務質量控制的智能型功能。