熟悉主流堆棧交換技術 合理匹配***交換機，通過我們前面的介紹已經知道，按交換機工作在OSI／RM堆棧協議層來分的話，目前的交換機主要有第二層、第三層和第四層交換機，它們都有其對應的主流交換技術，下面分別予以介紹。

主流堆棧交換技術：第二層交換技術

90年代初，在網絡系統集成模式中大量引入了局域網交換機。局域網交換機是一種第二層網絡設備，交換機在操作過程中不斷地收集資料去建立它本身的地址表，這個表相當簡單，主要標明某個MAC地址是在哪個端口上被發現的。

當交換機接收到一個數據封包時，它檢查該封包的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以決定從哪個端口發送出去。而不是象集線器那樣，任何一個發送方數據都會出現在集線器的所有端口上（不管是否為你所需）。這時的交換機因為其只能工作在OSI／RM的第二層，所以也就稱之為第二層交換機，所采用的技術也就稱之為“第二層交換技術”。

“第二層交換”是指OSI第二層或稱MAC層的交換。第二層交換機的引入，使得網絡站點間可獨享帶寬，消除了無謂的碰撞檢測和出錯重發，提高了傳輸效率，在交換機中可并行的維護幾個獨立的、互不影響的通信進程。在交換網絡環境下，用戶信息只在源節點與目的節點之間進行傳送，其他節點是不可見的。

但有一點例外，當某一節點在網上發送廣播或多目廣播時，或某一節點發送了一個交換機不認識的MAC地址封包時，交換機上的所有節點都將收到這一廣播信息。整個交換環境構成一個大的廣播域。也就是說第二層交換機仍可能存在“廣播風暴”，廣播風暴會使網絡的效率大打折扣，但出現情況的情形的比率比起集線器來說要少許多。

第二層交換仍存在“廣播風暴”的弱點，同時，使用第二層交換并不能給路由器的功能帶來什么進步。這樣的結果是，第二層交換只能在本地不含任何路由器的工作組中取得性能的提高。在使用第二層交換的工作組之間，通過路由器的端到端性能會因為路由器阻塞而掉包，從而導致實質上的性能下降。正因如此，其于路由方式的第三交換技術順應時代的需要而產生了。

主流堆棧交換技術：第三層交換技術

在網絡系統集成的技術中，直接面向用戶的***層接口和第二層交換技術方面已得到令人滿意的答案。但是，作為網絡核心、起到網間互連作用的路由器技術卻沒有質的突破。傳統的路由器基于軟件，協議復雜，與局域網速度相比，其數據傳輸的效率較低。

但同時它又作為網段（子網，虛擬網）互連的樞紐，這就使傳統的路由器技術面臨嚴峻的挑戰。隨著Internet、Intranet的迅猛發展和B／S（瀏覽器／服務器）計算模式的廣泛應用，跨地域、跨網絡的業務急劇增長，業界和用戶深感傳統的路由器在網絡中的瓶頸效應，改進傳統的路由技術已迫在眉睫。

在這種情況下，一種新的路由技術應運而生，這就是第三層交換技術。說它是路由器，因為它可操作在網絡協議的第三層，是一種路由理解設備并可起到路由決定的作用；說它是交換器，是因為它的速度極快，幾乎達到第二層交換的速度。

一個具有第三層交換功能的設備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結合，并不是簡單的把路由器設備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網交換機上。從硬件的實現上看，目前，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板／總線（速率可高達幾十Gbit／s）交換數據的。

在第三層交換機中，與路由器有關的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板／總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數據，從而突破了傳統的外接路由器接口速率的限制（10Mbit／s——100Mbit／s）。在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，它將傳統的基于軟件的路由器軟件進行了界定。目前基于第三層交換技術的第三層交換機得到了廣泛的應用，并得到了用戶一致的贊同。

主流堆棧交換技術：第四層交換

雖然第三層交換技術使得用戶可在工作組之間獲得無失真的100Mbps、1000Mbps的數據交換速率。但這一切還得有一個先決條件，那就是只有當用戶和服務器本身都能跟上網絡中的帶寬增長，包的傳輸可以達到系統的極限。

即達到CPU能夠處理的***速度，才是真正的成功。目前的主要問題在于提高服務器的能力，因為越來越多功能強大的工作站連到Ethernet交換的桌面上，用戶桌面的能力并沒有得到充分的發揮。

如果服務器容量能夠滿足需求，問題解決起來就相當簡單。不幸的是，即使是最簡單的對稱多處理服務器的CPU升級也需要大量的時間，而且需要冗長繁雜的計劃和管理。當一個網絡的基礎結構建立在G比特速率的第二層和第三層交換上，有高速WAN接入，服務器問題就將成為隨之而來的瓶頸。

也就是說如果服務器速度跟不上，即使是具有最快速交換的網絡也不能完全確保端到端的性能。可以想像高優先權的業務在這種QoS使能的網絡中會因服務器中低優先權的業務隊列而阻塞。在更糟的情況下，服務器甚至會喪失循環處理業務的能力。在這樣的需求背景下，第四層交換技術也就設計產生了，基于服務器設計的第四層交換擴展了服務器、第二層、第三層交換的性能和業務流的管理功能。

第四層交換功能就像是虛IP，直接指向物理服務器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業務在物理服務器基礎上，需要復雜的載量平衡算法。在IP世界，業務類型由終端TCP或UDP端口地址來決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。

在第四層交換中為每個供搜尋使用的服務器組設立虛IP地址（VIP），每組服務器支持某種應用。在域名服務器（DNS）中存儲的每個應用服務器地址是VIP，而不是真實的服務器地址。當某用戶申請應用時，一個帶有目標服務器組的VIP連接請求（例如一個TCPSYN包）發給服務器交換機。

服務器交換機在組中選取***的服務器，將終端地址中的VIP用實際服務器的IP取代，并將連接請求傳給服務器。這樣，同一區間所有的包由服務器交換機進行映射，在用戶和同一服務器間進行傳輸。第四層交換技術的優點主要體現在以下幾個方面：

◆從操作方面來看，第四層交換是穩固的，因為它將包控制在從源端到目的端的區間中。

◆另一方面，路由器或第三層交換技術，只針對單一的包進行處理，不清楚上一個包從哪來、也不知道下一個包的情況。它們只是檢測包報頭中的TCP端口數字，根據應用建立優先級隊列。路由器根據鏈路和網絡可用的節點決定包的路由。

◆第四層交換使用第三層和第四層信息包的報頭信息，根據應用區間識別業務流，將整個區間段的業務流分配到合適的應用服務器進行處理。每個開放的區間與特定的服務器相關，為跟蹤服務器，第四層交換使用多個服務器支持的特殊應用，隨著服務器的增加而增強網絡的整體性能。同時，第四層交換通過減少對任何特定服務器的依賴性而提高應用的可*性。

◆第四層交換也要求端到端QoS，提高第二層和第三層交換中一包接一包QoS傳輸的能力。例如，從級別高用戶來的業務或重要應用的網絡業務流，可以分配給最快的I／O系統和CPU，而普通的業務就分配給性能較差的機器。

以上介紹了一些主流堆棧交換技術基本的第二層、第三層和第四層交換技術，其實還有許多復雜、先進的交換技術，在此就不作詳細介紹了。同時要注意，以上所介紹的這些交換技術并不是只能單獨存在，也許它們結合使用更具有優勢。

例如第二層、第三層和第四層主流堆棧交換技術在校園網絡中可以有很好的應用。第二層交換機連接用戶和網絡，在子網中指引業務流，第三層交換機或路由器將包從一個子網傳到另一個子網，第四層交換機將包傳到終端服務器。