星辉娱乐主管-注册*真通交换:提供线速处理能力,交换机只读出网络帧的前14个字节,便将网络帧转送到相应得断口上.

　　用户可以使用VLAN跨多台交换机或堆叠设备来管理传输流。目前的产品都支持802.1Q标记定义的VLAN，许多产品还支持基于交换机端口、媒体访问控制地址、第3层协议或策略的其它VLAN。

　　二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：

　　Catalyst2948G-L3可以安装在一个1.5RU机箱中，并可以配备一个可选的外部冗余电源。它支持22 Gbps的共享内存，完全无阻塞的交换光纤以及为第三层交换提供路由智能和基于不同端口的ASIC的高性能RISC处理器。Catalst2948G-L3使用专为Cisco 12000系列千兆位交换路由器（GSR），Catalyst 8500和Cisco 7500开发的Cisco Express Forwarding (CEF)。该技术提供基于整个网络拓扑图（被分布到每一个基于端口的ASIC）的第三层交换，这允许它自主作出交换决策，而无需集中性CPU的参与。

　　按照OSI的七层网络模型，交换机又可以分为第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机等，一直到第七层交换机。基于MAC地址工作的第二层交换机最为普遍，用于网络接入层和汇聚层。基于IP地址和协议进行交换的第三层交换机普遍应用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第三层交换机也同时具有第四层交换功能，可以根据数据帧的协议端口信息进行目标端口判断。第四层以上的交换机称之为内容型交换机，主要用于互联网数据中心。

　　FIRE能够指导其包处理流水线针对用户定义的不同类型的传输进行区分。这些用户定义的优先级设置是在芯片级实现的。其结果表现在缩短的时延，高优先级的传输和避免拥挤。AutoClass引导流水线将数据流进行分类并赋予其基于队列的优先级。该操作与介质无关，能适用于以太网、FDDI和ATM。AutoClass能辨认诸如SNAP和LLC的数据连接封装，也能区分协议类型，如IP、UDP、TCP的源地址、目的地址及共知的端口。除了缺省的分类，对802.1p和802.1Q服务的映射也可作为一种分类。为了使传输管理的分类更加简单，TranscendWare网络管理程序提供对分类和队列的简单的配置方式。

　　三层交换从概念的提出到今天的普及应用，虽然只历经了几年的时间，但其在网络建设中的应用越来越广泛，从最初骨干层、中间的汇聚层一直渗透到边缘的接入层。三层交换机以其速度快、性能好、价格低等众多的优势已经把路由器排挤到网络的“边缘”。凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可以用三层交换机代替。随着ASIC硬件芯片技术的发展和实际应用的推广，三层交换的技术与产品会得到进一步发展。

　　在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。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TCP SYN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，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。

　　一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是两者的有机结合，而不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。我们可以通过以下例子说明三层交换机是如何工作的。

　　假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，会先拿自己的IP地址与B站的IP地址进行比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。具体步骤如下：为了得到站点B的MAC地址，站点A首先发一个ARP广播报文，请求站点B的MAC地址。该ARP请求报文进入交换机后，首先进行源MAC地址学习，芯片自动把站点A的MAC地址以及进入交换机的端口号等信息填入到芯片的MAC地址表中，然后在MAC地址表中进行目的地址查找。由于此时是一个广播报文，交换机则会把这个广播报文从进入交换机端口所属的VLAN中进行广播。B站点收到这个ARP请求报文之后，会立刻发送一个ARP回复报文，这个报文是一个单播报文，目的地址为站点A的MAC地址。该包进入交换机后，同样，首先进行源MAC地址学习，然后进行目的地址查找，由于此时MAC地址表中已经存在了A站点MAC地址的匹配条目，所以交换机直接把此报文从相应的端口中转发出去。通过以上一次ARP过程，交换芯片就把站点A和B的信息保存在其MAC地址表中。以后A、B之间进行通信或者同一网段的其它站点想要与A或B通信，交换机就知道该把报文从哪个端口送出。还必须说明的一点是，当查找MAC地址表的时候发现找不到匹配表项，该报文又不是广播或多播报文，此时此报文被称为DLF（Destination Lookup Failure）报文,交换机对此类报文的处理就象对收到一个广播报文处理一样，将此报文从进入端口所属的VLAN中扩散出去。从以上过程可以看出，所有二层转发都是由硬件完成的，无论是MAC地址表的学习过程还是目的地址查找确定输出端口过程都没有软件进行干预。

　　相比之下，路由器是在OSI七层网络模型中的第三层--网络层操作的，它在网络中，

　　收到任何一个数据包(包括广播包在内)，都要将该数据包第二层(数据链路层)的信息去掉(称为拆包)，查看第三层信息（IP地址）。然后，根据路由表确定数据包的路由，再检查安全访问表;若被通过，则再进行第二层信息的封装(称为打包)，最后将该数据包转发。如果在路由表中查不到对应MAC地址的网络地址，则路由器将向源地址的站点返回一个信息，并把这个数据包丢掉。

　　的IP9000 Gigabit Router也是具有第四层交换功能的产品。其中SmartSwitch Router可以实现骨干网从常规第三层交换向全面的第三、第四层交换功能的升级转换，其独特的广域网集成能力以及基于第四层交换的访问控制能力对于网络数据传输安全、有序地进行发挥了关键作用。此外，Cabletron Smart SwitchRouter基于第四层交换的QoS功能为特定业务应用数据交换提供了不同级别的优先处理能力。

　　Extreme公司三层交换产品解决方案，能够提供独特的以太网带宽分配能力，切割单位为500kbps或200kbps，服务供应商可以根据带宽使用量收费，可实现音频和视频的固定延迟传输。

　　AlliedTelesyn公司Rapier24三层交换机提供的PPPoE特性，丰富和完善了用户认证计费手段，可适合多种接入网络，应用灵活，易于实现业务选择，同时又保护目前用户的已有投资，另可配合NAT（网络地址转换）和DHCP的Server等功能，为许多服务供应商看好。

　　路由服务器的特点是易于管理，只需对一个路由服务器的配置就可提供高质量的服务与虚拟网络的管理。如Cabletron公司的Securefast管理程序就能够允许网管人员利用屏幕，对不同组的用户分配访问权限，通过执行该软件将访问权限通知所有的交换机。

　　路由服务器方法的另一个优点是，允许网管人员透明地制定交通管理策略，不必关心端站用户的类型。例如，网管人员可将以太交换机上的节点与ATM上的服务器分配给同一个虚拟局域网，而不必输入以太节点的MAC或IP地址，也不必输入ATM节点的VPI/VCI。4.价格

　　3Com结构独特的CoreBuilder 3500也是一款优秀的第三层交换机。它围绕着以FIRE ASIC为关键的第三代结构进行构筑。这一结构不仅仅提高了第二层交换的性能，更提供了诸如第三层路由、组播、用户可选的策略服务等等的更多能力和线速的性能水平。第二层和第三层在性能上的不匹配将不复存在。真正的第三层交换式的网络结构既可实现第二层的性能，又能达到第三层的对网络的控制能力，而网络性能却丝毫不受损害。

　　在过去，网络中的数据在一般情况下只有大约百分之二十是通过骨干路由器与中央服务器或企业网络的其他部分进行通信，而在今天这个比例已经被提高到了百分之五十。我们都知道，为了应付不断增长的数据流量，共享介质型的网络纷纷被交换型网络所替代。这种变化对原来用于网络分段的传统路由器产生了直接的冲击。鉴于有如此之大的流量跨越IP或IPX子网，路由器事实上已经成为了网络传输的瓶颈。原因是因为传统的路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。虽然路由器的性能最近也得到了一定的提高——大约达到1Mpps— —但采用这种路由器的费用也高得惊人。

　　具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的“虚拟IP”(VIP)前端的作用。

　　每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。

　　在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。

　　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。

　　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。

　　更全面评估可堆叠交换机的途径是增加对可伸缩性和可管理性能的评估。在谈到可伸缩性时，许多厂商列举了用户端口的数量来支持他们对高可靠性的保证，这是不够的，还要考虑这种配置有没有上行链路，还需确定交换机出现阻塞或饱和的位置。这里有三点需要考虑：

　　带宽扩展：有多少端口可以在交换机过载前从10Mbps以太网升级到100Mbps以太网端口？

　　局域网计算机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意一下事项“

　　这种方法只检验数据帧的目标地址，这使得数据帧几乎马上就可以传出去，从而大大降低延时。其缺点是：错误帧也会被传出去。错误帧的概率较小的情况下，可以采用切入法以提高传输速度。而错误帧的概率较大的情况下，可以采用存储转发法／以减少错误帧的重传。

　　我们下面以Cisco公司的Catlystl900交换机为例，介绍交换机的一般配置过程。

　　交换机作为网络连接的主要设备，本身决定了网络的性能和稳定性。随公司大小不同，网络的结构也有很大的差别，采用的交换机也必须视具体情况而定，但是为了让公司的网络能承担起大量的网络数据的传输且能持久稳定安全地运行，必须选用能符合条件的性能优异且价格合适的交换机。我个人从事此方面的工作有一段时间，对目前交换机的技术和性能有一些基本的看法，希望能给大家一些参考作用：

　　OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。

　　在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号（portnumber），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作“插口（socket）”。1和255之间的端口号被保留，他们称为“熟知”端口，也就是说，在所有主机TCP/IP协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了“熟知”端口外，标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号.分配端口号的最近清单可以在RFc1700”Assigned Numbers”上找到。TCP／UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第4层交换的基础。

　　（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；

　　（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；

　　（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

　　(8)、交换机的交换缓存和端口缓存、主存、转发延时等也是相当重要的参数。

　　(9)、对于三层交换机来说，802.1d生产树也是一个重要的参数，这个功能可以让交换机学习到网络结构，对网络的性能也有很大的帮助。

　　(10)、三层交换机还有一些重要的参数，如启动其他功能时二/三是否保持线速转发、路由表大小、访问控制列表大小、对路由协议的支持情况、对组播协议的支持情况、包过滤方法、机器扩展能力等都是值得考虑的参数，应根据实际情况考察。

　　但为了便于对它进行网络管理，Catlystl900交换机自己有一个MAC地址，这样就可以为它分配一个IP地址和屏蔽码。网络管理员须通过交换机的串口接一台终端或仿真终端，才能为它指定一个IP地址，其缺省值是0．0．0．0。指定IP地址以后，网络管理员就可以通过网络进行远程管理了。Catlystl900交换机的配置界面是菜单形式，缺省配置下，它的所有端口都属于同一个VLAN，很多情况下都不需要作什么修改。

　　第二层交换连接用户和网络，在子网中指引业务流，第三层交换或路由器将包从一个子网传到另一个子网，第四层交换将包传到终端服务器。第四层交换是网络基础结构中的重要因素，它使得服务器容量随网络带宽增加而增加。

　　从操作方面来看，第四层交换是稳固的，因为它将包控制在从源端到宿端的区间中。另一方面，路由器或第三层交换，只针对单一的包进行处理，不清楚上一个包从哪来、也不知道下一个包的情况。它们只是检测包报头中的TCP端口数字，根据应用建立优先级队列。路由器根据链路和网络可用的节点决定包的路由。第四层则是在可用的服务器和性能基础上先确定区间。

　　第四层交换除了负载均衡功能外还支持其它功能，如基于应用类型和用户ID的传输流控制功能。采用多级排队技术，第四层交换机可以根据应用来标记传输流以及为传输流分配优先级。此外，第四层交换机直接安放在服务器前端，它了解应用会话内容和用户权限，因而使它成为了防止非授权访问服务器的理想平台。

　　在本方案中，通过采用Alteon的第四层交换机来实现Web Server的负载均衡。

　　*端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。

　　*端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡的能力等优点.如果配置得当,那么还可以在一定程度进行容错,但没有改变共享传输介质的特点,因而不能称之为真正的交换.

　　通过以上流程我们可以了解报文在交换机中的执行过程，同时我们也可以清楚的看出三层交换机是如何充分把传统交换机和路由器的优势有机的结合在一起。

　　在实际应用的网络环境中，对于跨网段通信的需求不断提高，过去的网络在一般情况下按“80/20分配”规则，即只有20%的流量是通过骨干路由器与中央服务器或企业网的其他部分通信，而80%的网络流量主要仍集中在不同的部门子网内。而今天，这个比例已经提高到了50%，甚至80%（倒二八，20/80），这是因为今天的网络正在经历着诸多应用的集合影响。网络应用已经超越了组件和电子信函，新型应用已经如此迅速和深刻地冲击着网络，比如，任何人通过任何一个浏览器便可进行访问设定的网页，支持诸如销售、服务和财务之类商业功能的数据仓库。这种变化对传统路由器产生了直接的冲击。因为传统的路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。处于网络核心位置的路由器的高费用、低性能使其成为网络的瓶颈，但由于网络间互连的需求，它又是不可缺少的。虽然也开发了高速路由器，但是由于其成本太高，所以仅用于Internet主干部分。三层交换机将二层交换机和三层路由器两者的优势有机而智能化的结合在一起，在各个层次上提供线速性能，从而解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。在没有广域网连接需求的场合，用于连接不同子网的传统路由器正在以极快的速度被三层交换机所代替。

　　目前交换网络中的路由技术有三种，其中第一种是最为保守的方法，即第三层的路由器与第二层交换机相结合的方法。第二层交换机严格限制于桥结构，用于同一虚拟网内的不同节点之间的数据交换，在OSI参考模型的第二层，即数据链路层实现虚拟LAN的功能，将第三层的功能留给路由器实现，由路由器完成虚拟网络之间的数据传输与建立LAN与企业主干网连接的工作。

　　从传输介质和传输速度上看，局域网交换机可以分为以太网交换机、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多种，这些交换机分别适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等环境。

　　从规模应用上又有企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不完全一致，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，也可以是固定配置式，而工作组级交换机则一般为固定配置式，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。

　　交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单局域网性能，远远超过了普通桥接互联网之间的转发性能。

　　交换技术允许共享型呵专用性大的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已经有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术个交换产品。

　　不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

　　（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；

　　第二种方法采用分布式路由技术。其特点是它使用多层交换机，将第二层的桥与第三层的路由结合在一起，有的文献也将多层交换机称之为第三层交换机。它本身所具有的路由功能支持虚拟LAN，并支持大多数同一虚拟网内或不同虚拟网之间节点的通信，减少了工作组与部门之间所使用的路由器的数目。但它仍然不能完全摆脱使用传统路由器，这是因为多层交换机只能提供高档路由器所能提供的协议、安全、交通管理及与WAN连接功能的子集。如CISCO公司7000系列路由器能够处理12种协议并支持点对点、电路交换与信元交换的广域网通信，而Alantec公司生产的Powerhub多层交换机却只能处理三种协议:DECnet、IP与IPX，并且没有WAN接口。因此，多层交换机网络中需要使用路由器作为广域网的网关，并完成较为复杂的路由功能。

　　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。

　　按照现在复杂的网络构成方式，网络交换机被划分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。其中，核心层交换机全部采用机箱式模块化设计，已经基本上都设计了与之相配备的1000Base-T模块。接入层支持1000Base-T的以太网交换机基本上是固定端口式交换机，以10/100M端口为主，并且以固定端口或扩展槽方式提供1000Base-T的上联端口。汇聚层1000Base-T交换机同时存在机箱式和固定端口式两种设计，可以提供多个1000Base-T端口，一般也可以提供1000Base-X等其他形式的端口。接入层和汇聚层交换机共同构成完整的中小型局域网解决方案。

　　从上面给出的数据可以看出，基于第二层交换与路由器方式组网的方案价格最便宜，分布式路由技术组网价格最高，而路由服务器方式组网价格适中。从中我们还可发现，使用第二层交换机与第三层路由器组网时，随着网络规模的扩大，平均每个端口的价格越来越小，路由服务器组网的情况与之类似。但分布式路由器组网方式平均每个端口的价格受网络规模影响不大。

　　随着主干网的扩展，多层交换机的智能优势得到充分发挥，由于它仅向那些属于某一特定子网的网段转发广播，因此减少了主干网上广播交通的数量。由于多层交换机组成的虚拟网络具有过滤功能，并能节省主干网的带宽与端站点的时钟，因此虚拟网络的安全性较好。另外，它与第一种方法相比，由于交换机可在工作组与部门范围内同时负责交换与路由选径工作，故节省了传统路由器使用的数目。分布式路由器法与路由服务器也比较适用于大型的分布式网络。

　　第四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息，根据应用区间识别业务流，将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。

　　每个开放的区间与特定的服务器相关，为跟踪服务器，第四层交换使多个服务器支持的特殊应用，随服务器的增加而线性增强整体性能。同时，第四层交换通过减少对任何特定服务器的依赖性而提高应用的可靠性。

　　一对客户/服务器可同时打开多个不同的应用程序会话。由于一个企业主干网可能包含数千个客户/服务器对，因此一个主干网级的交换式路由器必须具有极大的表容量，以便存储多达数百万个第4层流。由于发送缓存负担过大，而且在这些路由器中时常因表错误造成主干网性能下降，因此第3层交换机一般都不保存有关第4层数据流的信息。

　　依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用分配给服务器的算法有很多种，有简单的检测环路最近的连接、检测环路时延或检测服务器本身的闭环反馈。在所有的预测中，闭环反馈提供反映服务器现有业务量的最精确的检测。

　　应注意的是，进行第四层交换的交换机需要有区分和存贮大量发送表项的能力。交换机在一个企业网的核心时尤其如此。许多第二/三层交换机倾向发送表的大小与网络设备的数量成正比。对第四层交换机，这个数量必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话的数量。因而发送表Βιβλιοθήκη Baidu大小随端点设备和应用类型数量的增长而迅速增长。第四层交换机设计者在设计其产品时需要考虑表的这种增长。大的表容量对制造支持线速发送第四层流量的高性能交换机至关重要.

　　第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层)应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。

　　在服务器集群中使用第四层交换可以在交换机上利用第四层交换的功能来保证服务器集群中各服务器的负载平衡。第四层交换可以使人们对许多备份服务器进行毫无顾忌的选择，同时，还会有一系列服务器在提供同样的服务，这样就可以使各服务器上的通信量负载达到平衡。

　　到目前为止，能使负载达到平衡的唯一方法是轮换主机地址，但问题在于预测或控制每一服务器将要获得的负载是一件很不容易的事情，这简直太原始了，并不能满足用户对第四层交换的要求。应用第四层交换，采用先进的应用分配算法，能更好，更智能实现负载平衡。根据所需负载均衡的颗粒度，第四层交换机可以利用多种方法将应用会话分配到服务器上。这些方法包括求权数最小接入的简单加权循环、测量往返时延和服务器自身的闭合环路反馈等等。

　　为了在企业网中行之有效，第四层交换必须提供与第三层线速路由器可比拟的性能。也就是说，第四层交换必须在所有端口以全介质速度操作，即使在多个千兆以太网连接上亦如此。千兆以太网速度等于以每秒488000个数据包的最大速度路由(假定最坏的情形,即所有包为以及网定义的最小尺寸,长64字节)。

　　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。

　　传统的交换机本质上是具有流量控制能力的多端口网桥，即传统的（二层）交换机。把路由技术引入交换机，可以完成网络层路由选择，故称为三层交换，这是交换机的新进展。交换机（二层交换）的工作原理交换机和网桥一样，是工作在链路层的联网设备，它的各个端口都具有桥接功能，每个端口可以连接一个LAN或一台高性能网站或服务器，能够通过自学习来了解每个端口的设备连接情况。所有端口由专用处理器进行控制，并经过控制管理总线之间的端口号被保留，他们称为“熟知”端口，也就是说，在所有主机TCP/I

　　P协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了“熟知”端口外，标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号.

　　Catalyst2948G-L3可以提供超过10 Mbps的集合吞吐量。这些数据速率是在每一个端口上利用高速应用专用集成化电路（ASIC）技术执行真正第三层交换的结果，不仅适用于IP和IPX流量，而且也适用于IP多路传输和桥接流量。Catalyst2948G-L3支持一个拥有22 Gbps带宽的高性能体系结构。交换光纤能够同时以线个千兆位上行链路。

　　依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用分配给服务器的算法有很多种，有简单的检测环路最近的连接、检测环路时延或检测服务器本身的闭环反馈。在所有的预测中，闭环反馈提供反映服务器现有业务量的最精确的检测。

　　应注意的是，进行第四层交换的交换机需要有区分和存贮大量发送表项的能力。交换机在一个企业网的核心时尤其如此。许多第二/三层交换机倾向发送表的大小与网络设备的数量成正比。对第四层交换机，这个数量必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话的数量。因而发送表的大小随端点设备和应用类型数量的增长而迅速增长。第四层交换机设计者在设计其产品时需要考虑表的这种增长。大的表容量对制造支持线速发送第四层流量的高性能交换机至关重要.

　　可见，对于由第二层交换机与第三层路由器结合组成的网络，当交通经由交换机时具有相当好的性能;当交通从一个交换机经由路由器流向另一个交换机时性能较差。

　　几乎所有的第二层交换机与软件配合使用都能将节点组成虚拟网络(广播域)，并以此改善网络的性能。同一虚拟网内节点之间的交通在MAC层进行交换，延迟较小。不同虚拟网之间的节点交换信息时，信息包传递要经过路由器，此时网络延迟较大。

　　LAN交换机用于多LAN网段的相互连接，它在网络设备之间进行专用的无冲突的通信，同时支持多个设备间的对话。LAN交换机主要是用于高速交换数据帧。通过LAN交换机将一个0Mbps以太网与一个100Mbps以太网互联。

　　随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，以太网交换机市场呈稳步上升态势。由于以太网具有性能价格比高、高度灵活、相对简单、易于实现等特点。所以，以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，以太网交换机也就成为了最普及的交换机。

　　闭合环路反馈是最先进的方法，它利用可用内存、I/O中断和CPU利用率等特定的系

　　统信息，这些信息可以为适配器驱动器和第四层交换机自动获取。目前的闭合环路反馈机制要求在每台服务器上安装软件代理。

　　为了在企业网中行之有效，第四层交换必须提供与第三层线速路由器可比拟的性能。也就是说，第四层交换必须在所有端口以全介质速度操作，即使在多个千兆以太网连接上亦如此。千兆以太网速度等于以每秒1488000个数据包的最大速度路由(假定最坏的情形,即所有包为以及网定义的最小尺寸,长64字节)。

　　近年来宽带IP网络建设成为热点，下面以适合定位于接入层或中小规模汇聚层的第三层交换机产品为例，介绍一些三层交换机的具体技术。在市场上的主流接入第三层交换机，主要有Cisco的Catalyst2948GL3、Extreme的Summit24和AlliedTelesyn的Rapier24等，这几款三层交换机产品各具特色，涵盖了三层交换机大部分应用特性。当然在选择第三层交换机时，用户可根据自己的需要，判断并选择上述产品或其他厂家的产品，如北电网络的Passport/Acceler系列、原Cabletron的SSR系列（在Cabletron一分四后，大部分SSR三层交换机已并入Riverstone公司）、Avaya的CajunM系列、3Com的Superstack34005系列等。此外，国产网络厂商神州数码网络、TCL网络、上海广电应确信、紫光网联、首信等都已推出了三层交换机产品。下面就其中三款产品进行介绍，使您能够较全面地了解三层交换机，并针对自己的情况选择合适的机型。

　　前一种方法的交换速度非常快,但缺乏对网络帧进行更高级的控制,缺乏智能性和安全性,同时也无法支持具有不同速率的端口的交换.因此,各厂商把后一种技术作为重点.

　　ATM技术代表了网络和通信中众多难题的一剂良药.ATM采用固定长度53个字节的信元交换.由于长度固定,因而便于用硬件实现.ATM采用专用的非差别连接,并行运行,可以通过一个交换机同时建立多个节点,但不会影响每个节点之间的通信能力.ATM还容许在源节点和目标节点之间的通信能力.ATM采用了统计时分电路进行复用,因而能大大提高通道德利用率.ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数GB的转送能力。

　　计算过程如下：8个100Mbps端口等于800Mbps吞吐量，而余下的16个10Mbps端口等于160Mbps吞吐量。总计960Mbps的吞吐量意味着在不阻塞1Gbps上行链路的情况下，无法实施进一步的快速以太网升级。

　　此外，许多第3层可堆叠交换机不支持差别服务、服务类型或多协议标记交换，因而这类可堆叠交换机需要外部路由器或额外的第3层交换机来获得所需要的管理特性。

　　TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第四层交换的基础。

　　（2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像。这种方法人们称之为网络微分段（Micro一segmentation）技术。

　　（3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。我们将在后面专门介绍虚拟网。

　　(1)、Trunking，Trunking技术可以在不改变现有网络设备以及原有布线的条件下，将交换机的多个低带宽交换端口捆绑成一条高带宽链路，通过几个端口进行链路负载平衡，避免链路出现拥塞现象。在公司的网络骨干部分的一部分设备可以使用此技术：网络流量比较大，但是实际情况不允许使用光缆的情况下，使用Trunking可以解决数据传输中的瓶颈问题。

　　在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。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TCP SYN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，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。

　　通过以上的介绍，相信能对您选购交换机有所帮助。交换机的选购，其实并不是那么复杂。

　　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。

　　由于路由服务器与分布式路由方式组成的交换LAN与ATM主干相连目前还没有统一的标准，故各公司提供的连接方式也不尽相同。

　　常见的方法是将以太或令牌环局域网交换机的所有虚拟网的交通送往装有ATM接口卡的路由器，但这种作法的缺点是路由器将会成为整个网络的瓶颈，影响了网络的整体性能。

　　较好的方法是，以太LAN交换机都备有各自的ATM接口，从而允许LAN交换机与ATM交换机直接建立连接，不必经由路由器，这是一个明显的改进。但不同虚拟网之间的数据传输仍需经过路由器，瓶颈依然存在。

　　交换机是数据链路层设备，它可将多个物理LAN网段连接到一个大型网络上，与网络类似交换机传输和溢出也是基于MAC地址的传输。由于交换机是用硬件实现的，因此，传输速度很快。传输数据包时，交换机要么使用存储---转发交换方式，要么使用断---通交换方式。目前有许多类型的交换机，其中包括ATM交换机，LAN交换机和不同类型的WAN交换机。

　　根据交换技术的不同，有人又把交换机分为端换机、帧交换机和信元交换机三种。与桥接器不同的是，端换机转发延迟很小，操作接近单局域网性能，远远超过了普通桥接互联网之间的转发性能。端换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段，不用网桥或路由器连接，网络之间是互不相通的。以太主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上。端换用于将以太模块的端口在背板多个网段之间进行分配、平衡。帧交换是目前应用最广泛的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域、获得高的带宽。ATM技术代表了网络和通信中众多难题的一剂“良药”。ATM采用固定长度为53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标节点之间的通信能力。ATM采用统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数G比特传送能力。

　　的LAN仿真，另一种标准是国际计算机互连网络工程任务组IETF制定的ATM上的传统IP标准(IPOverATM)。LAN仿真运行于介质访问控制MAC层，它的最大好处是，能确保以太及令牌环的交通在不需对应用程序及人机界面做任何改变的情况下在ATM网上正常运行。IPOverATM标准与LAN仿真具有相同的目的，与LAN仿真不同的是，它只允许ATM交通运行于IP网络。但是，它们都没有彻底地解决不同虚拟网之间交通的传输，仍需要在不同虚拟网之间设有路由器:路由器将信元装配成信息包，完成路由选择，并在发送前再将信息包恢复成信元，这样做效率明显要低得多。为了消除路由器形成的瓶颈，ATM论坛制定了ATM上的多协议传输标准(MPOA)，其目的是解决ATM上的多种协议的传输，这其中包括IP、IPX/SPX与Appletalk等。MPOA的不同虚拟网之间的路由交通是基于网络层的交通信息(如IP子网地址)，以达到避免使用外部路由器的目的。

　　同时可以用专门的网管软件进行集中管理。除此之外，交换机为了提高数据交换的速度和效率，一般支持多种方式。

　　所有常规网桥都使用这种方法。它们在将数据帧发柱其他端口之前，要把收到的帧完全存储在内部的存储器中，对其检验后再发往其他端口，这样其延时等于接收一个完整的数据帧的时间及处理时间的总和。如果级联很长时，会导致严重的性能问题，但这种方法可以过滤掉错误的数据帧。

　　在大型网络中，尤其是庞大的运输管理信息系统，安全性是非常关键的。CoreBuilder 3500第三层交换机支持安全级别及虚拟子网的划分。考虑到一个部门可能分散在不同楼内，在3500交换机中虚拟网络的划分不是按所处的位置，而是按应用部门划分虚拟子网，而且每个子网络的安全级别不同，允许安全级别高的部门对安全级别低的部门进行访问，反之则不能。这样不仅可以使信息按部门流转，使流量控制得以实现，同时也起到了安全隔离的作用。另外3Com的设备具有防盗功能，可通过网管系统将未用的端口禁止掉，避免通过协议分析仪对网络的攻击，防止机密信息泄露。

　　每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。

　　在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。

　　应用层服务质量。真正的服务质量策略通过对所有应用程序提供线速带宽和低延时，满足网络中所有通信流量的需要。但是，当交换机的某一个输出端口发生过载以及内部缓冲区被写满时，就应当要求服务质量建立规定优先权的规则或策略，以便对网络流量排定优先次序。交换式路由器允许对应用层流量设定服务质量策略，从而使网络管理人员能够对网络主干网中的带宽使用进行完全控制。在第2、3层交换中，服务质量策略仅可应用于基于信源或目标地址的网络流量。对第4层应用程序流量使用服务质量策略意味着对个别主机对主机的应用程序对话也可以设定优先次序。应用层的网络安全。传统路由器使用安全过滤器和访问控制列表实现对公司网络和数据库的安全访问。基于软件的处理所导致的一个自然而然的结果是，一旦启用安全过滤器，就将导致路由器性能的大幅下降，这是因为中央处理器（CPU）在每个包上需要执行的指令大大增加了。交换式路由器消除了与安全特性有关的性能损失。当包括安全性在内的所有高级特性被激活时，真正的交换式路由器应能提供线速性能。在交换式路由器中，数据包是在特定的ASIC中进行处理的，由于捕捉到了源和目的端口信息，应用层安全和线速性能是可以同时实现的。例如，对公司信息的访问可根据用户的应用程序得到控制，而不是禁止所有用户访问某一特定应用程序。这使网络管理员拥有了更多的灵活性和对公司网络更好的控制，并使桌面机能够选择使用更多的应用程序。应用层记账。管理需要测量。我们无法测量网络流量就无法对网络实施有效管理，通过跟踪应用程序流，交换式路由器极大地改善了测量、记账和性能监视能力。记账信息被直接转换成为标准的每端口上的RMON(远程网络监控)/RMON2，从而不需要再使用独立的外部RMON/RMON2探测器。这样，交换式路由器便总能在所有端口上提供线（包括所有的功能组），并且管理人员也能够从交换式路由器直接访问RMON/RMON2统计数据。

　　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。

　　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。

　　总之，三层交换机从概念的提出到今天的普及应用，虽然只历经了几年的时间，但其扩展的功能也不断结合实际应用得到丰富。随着ASIC硬件芯片技术的发展和实际应用的推广，三层交换的技术与产品也会得到进一步发展。

　　在今天的网络建设中，新出现的三层交换机已成为我们的首选。它以其高效的性能、优良的性能价格比得到用户的认可和赞许。目前，三层交换机在企业网/校园网建设、智能社区接入等等许多场合中得到了大量的应用，市场的需求和技术的更新推动这种应用向纵深发展。

　　Cisco Catalyst 2948GL3交换机结合业界标准IOS提供完整解决方案，在版本12.0(10)以上全面支持IOS访问控制列表ACL，配合核心Catalyst6000，可完成端到端全面宽带城域网的建设（Catalyst6000使用MSFC模块完成其多层交换服务，并已停止使用RSM路由交换模块，IOS版本6.1以上全面支持ACL）。

　　综合以上几点，再考虑到交换机传统性能参数，可以得出实际应用中应该重点考虑的参数。

　　(1)、背板带宽、二/三层交换吞吐率。这个决定着网络的实际性能，不管交换机功能再多，管理再方便，如果实际吞吐量上不去，网络只会变得拥挤不堪。所以这三个参数是最重要的。背板带宽包括交换机端口之间的交换带宽，端口与交换机内部的数据交换带宽和系统内部的数据交换带宽。二/三层交换吞吐率表现了二/三层交换的实际吞吐量，这个吞吐量应该大于等于交换机∑（端口×端口带宽）。

　　第四层交换机内部有支持冗余拓扑结构的功能。在具有双链路的网卡容错连接时，就可能建立从一个服务器到网卡，链路和服务器交换器的完全冗余系统。

　　第四层交换产品具有突出的性能和灵活性，能够比第二层和第三层交换机做出更智能的转发决定。由于把包头查询的代码嵌入到交换机中的专用集成电路（ASIC）中去实现上述功能，几乎不会造成任何延时。这两家厂商的交换机都能实现10M、100M和千兆以太网功能，但是Berkeley的交换机是设计用于企业应用的，而Alteon交换机则是用于拥有大量Web或FTP服务器的机构的。

　　用的是多进程技术，占用系统资源多，效率较低，一般一台Web Server只能承受几百个并发用户。采用第四层交换机可以很好地解决Web Server的扩展性问题，提高Web Server系统的可靠性，并在WebServer之间合理分配负载。

　　外部可伸缩性：交换机上行链路将向网络其它部分传送的数据流限制到什么程度？

　　以具有24个用户端口的交换机为例。在这里我们有意使用“用户端口”这个词，因为在实际配置中，一定数量的端口已经被用于服务器或内部和外部连接。如果这24个端口都具有10Mbps的吞吐量，并且如果可堆叠设备与一个千兆以太网上行链路连接在一起，那么将8个端口升级到100Mbps以太网将会使上行链路饱和。

　　Alteon的第四层交换技术能通过对服务器的性能和运行状况的实时监测，根据不同

　　服务器的健康状况，将来访的数据流以经济高效的方式分配到合适的服务器上。同时，Alteon的第四层交换技术具有Web高速缓存重定向功能，能把指定发往远程Internet主机的HTTP通信拦截，并将这些通信重新定向到本地的高速缓存服务器上，从而大大加快了访问Internet的速度，并节省了大量宝贵的广域网带宽。而且这对于用户和信息提供者来说是完全透明的，不需要用户和信息提供者做任何的设置。

　　策略是指控制交换机行为的规则，网络管理员利用策略为应用流分配带宽、优先级以及控制网络访问，其重点是满足服务水平协议所需的带宽管理策略及向交换机发布策略的方式。由于一次配置一台交换机需要耗费大量人力，并有可能会出现输入错误，因此策略必须发布到交换机组。在需要新策略时，大量的交换机应能够被迅速修改，因此，需检查可堆叠交换机是否支持目录使能网络和轻目录访问协议，以及通用开放策略服务（一种有望实施的特性更丰富的协议）。

　　一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。

　　其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。

　　Catalyst 2948-L3交换机不仅为IP、IPX及IP多路传输提供无阻塞路由和交换，而且为非路由协议提供无阻塞路由和交换，同时也为非路由协议提供线速第二层交换。例如NetBIOS和DECnet局域传输（LAT）。这种功能允许网络管理员可以通过Gatalyst 2948GO-L3扩展他们的多协议主干网，而无需像仅采用IP交换机那样通常需要建立并行网络。

　　目前一般的单功能负载均衡产品可以每秒连接400到800个接入。而同时具有第二层和第四层功能的新一代产品（使用定制的专用集成电路的基于硬件的负载均衡功能）的连接速度则超过了每秒10万次接入。

　　第四层交换机在形式和功能上与专用负载均衡器完全不同。传统基于硬件的负载均衡器是速度为45Mbps的优化的两端口设备。而第四层交换机是设计用于高速Intranet应用的，它支持100Mbps或千兆位接口。

　　传统的局域网交换机是一种二层网络设备，它在操作过程中不断收集信息去建立起它本身的一个MAC地址表。这个表相当简单，基本上说明了某个MAC地址是在哪个端口上被发现的。这样当交换机收到一个以太网包时，它便会查看一下该以太网包的目的MAC地址，核对一下自己的地址表以确认该从哪个端口把包发出去。但当交换机收到一个不认识的包时，也就是说如果目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机便会把该包“扩散”出去，即从所有端口发出去，就如同交换机收到一个广播包一样，这就暴露出传统局域网交换机的弱点：不能有效的解决广播、异种网络互连、安全性控制等问题。因此，产生了交换机上的VLAN（虚拟局域网）技术。

　　、HTTP Server本身的健康状况，当发现某台Web Server不能提供Web服务时，交换机自动把Web请求分配到好的两台Web Server。Alteon第四层交换机还可以通过设置每台Web Server能承受的最大会话数、设置溢出Web Server、备份Web Server等方法来进一步保证Web系统的可靠性。

　　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。

　　第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层)应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。

　　网络并非都基于以太网，FDDI和ATM也是最常使用的局域网骨干技术。ATM网曾一度被看作是多媒体时代唯一的网络技术。而许多其他技术诸如千兆以太网，也具有成为明天的局域网骨干技术的潜力。有相当一部分的千兆以太网交换机已经支持QoS和CoS，并且提供了很高的带宽，拥有传输声音、图象、多媒体数据等的能力。虽然其QoS的稳定性还不如ATM，但其低价格和低复杂性则优于ATM技术，且易于与已有的网络产品相连接。从上面的这些事实可以推断出，任何要用于骨干网的网络设备必须支持这些技术之间的互联，并且提供在这些技术之间进行升级的能力。

　　OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。

　　在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号（portnumber），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作“插口（socket）”。

　　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。

　　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。

　　在第四层交换和服务器集群技术（如Microsoft的Wolfpack)之间有一些共同的

　　功能。它们都能提供服务品负载平衡和故障防护功能，尽管许多集群技术的实现支持横跨多个服务器的应用程序的负载平衡。这二种技术的不同之处在于：集群功能经常被密地集成在服务器操作系统中，因此是厂家专有的。被嵌入到操作系统中意味着集群技术能支持文件系统共享和紧密的服务器资源滥测，并允许更快的服务器容错。另一方面，第四层交换是建立在标准IP协议族之上的。因此，它使不同厂商，不同操作系统的服务器为负载平衡和增强可靠性而组成一个“松散耦合”服务器集群，这两种技术产不是彼盯对立的。服务器集群能利用第四层交换来同时提高应用程序扩展性和服务器可用性。

　　TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第四层交换的基础。

　　具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的“虚拟IP”(VIP)前端的作用。

　　对一台新的Catlystl900交换机，使用它的缺省配置就可以工作了。这因为它是一种将软件装在FlashMemory中的硬件设备，当加电时，它首先要进行一系列自检，对所有端口进行测试之后，交换机就处于工作状态。这时它的交换表是空的，它可以通过自学习来了解各个端口的设备连接情况，并将设备的MAC地址记录在交换表中，当有信息交换时，交换机就根据交换表来进行数据转发。

　　综上所述，三种路由器技术各有特点，各有所长，用户可根据自己的实际需要加以选择。需要强调的是，路由技术在当前，乃至于在可预见的未来，仍是交换网络的一个非常重要的组成部分，路由技术选择的正确与否会直接影响网络整体性能，必须予以足够的重视。

　　可堆叠交换机具有迅速部署、良好的价值、可伸缩性以及易于管理等优点，目前得到了广泛的应用，特别是在电子商务应用中尤为流行。但是，完全根据每个用户端口的价格来评估一台可堆叠交换机并不能反映所有情况。事实上，如果厂商根据不符合实际条件的配置来计算每端口价格或做出其它断言的话，只根据价格因素来判断一种产品可能会误导用户。

　　路由信息存放于网络中各个路由器中，每种协议都有相应的表列。网管人员必须逐个对路由器进行配置，其中包括滤波器的设置，增加、修改路由表等。加之人机界面是基于文本的界面，因此当企业网扩展到较大规模时，路由器的管理与配置是相当费时的。

　　分布式路由技术不利的一面是其管理的开销与路由及交换表数目的增加呈指数增加趋势。为了克服这一缺点，生产商家拟采用以下措施:在中心控制台制定交通管制策略，并通过网络自动传播，从而避免对每个设备逐一配置，并增加图形人机界面。

　　按照最广泛的普通分类方法，局域网交换机可以分为桌面型交换机（Desktop Switch）、工作组型交换机（Workgroup Switch）和校园网交换机（Campus Switch）三类。桌面型交换机是最常见的一种交换机，使用最广泛，尤其是在一般办公室、小型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。在传输速度上，现代桌面型交换机大都提供多个具有10/100M自适应能力的端口。工作组型交换机常用来作为扩充设备，在桌面型交换机不能满足需求时，大多直接考虑工作组型交换机。虽然工作组型交换机只有较少的端口数量，但却支持较多的MAC地址，并具有良好的扩充能力，端口的传输速度基本上为100M。校园网交换机的应用相对较少，仅应用于大型网络，且一般作为网络的骨干交换机，并具有快速数据交换能力和全双工能力，可提供容错等智能特性，还支持扩充选项及第三层交换中的虚拟局域网(VLAN)等多种功能。

　　分布路由技术允许交换机在第三层协议子网ID虚拟网间传递信息，能克服上述路由器所形成的瓶颈。

　　路由服务器法使用边界交换机做出路径的选择。偶而在边界交换机不知道发送目标地址时，才向路由服务器发询问信息包，此时才会出现寻径的延迟。正常情况下，交换机可以直接在缓存地址表中查找地址，之后可直接转发信息包，此种情况下产生的延迟与MAC层交换机的延迟基本相同。

　　价格是人们组网考虑的另一个主要因素。以下作者给出几个公司生产的50、250、500个端口三种路由方式产品的平均每个端口价格的对比情况(见表1～2)。这里每个端口的价格是用端口的数目去除网络设备总价格所得的结果，网络设备包括以太交换机、ATM交换机、路由服务器与第三层路由器。

　　路由服务器组网方式只有Newbridge公司给出价格，其50、250、500个端口设备每个端口的平均价格分别为1920、1520与1435美元。

　　（1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发，否则将数据送至三层引擎。在三层引擎中，ASIC芯片查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机，得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。

　　许多研究证明，涉及到运行和管理的费用在产品的生命期中耗费的资金比产品的最初购买费用要更多。因此，可管理性成为了评估总体价值的另一项关键因素。

　　可堆叠交换机固有的优势在于管理单一逻辑实体比管理多台必须独立配置和监控的设备更容易。但是，这里仍有其它一些需要研究的因素，包括用于优先数据流的服务质量（QoS）、执行策略的能力、管理VLAN传输流的能力以及易于管理和操作性。

　　三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。

　　三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

　　影响，就算同样的TCP/IP接点，除非他们的子网跟发送那个广播封包的工作站的子网相同，否则他们也会无原无故地收到一些与他们毫不相干的网络广播，整个网络的效率因此会大打折扣。

　　假设主机A跟主机B以前曾通过交换机通信，中间的交换机如支持第三层交换的话，他便会把A和B的IP地址及他们的MAC地址记录下来，当其它主机如C要和A或B通信时，针对C所发出的寻址封包，第三层交换机会不假思索的送C一个回覆封包告诉他A或B的MAC地址，以后C当然就会用A或B的MAC地址直接和他通信。因为通信双方完全没有通过路由器这样的第三者，所以那怕A、B和C属不同的子网，他们间均可直接知道对方的MAC地址来通信，更重要的是，第三层交换机并没有像其他交换器般把广播封包扩散，第三层交换机之所以叫三层交换器便是因为他们能看懂三层信息，

　　每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP端口相

　　关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现会话为止。

　　在使用第四层交换的情况下，接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。

　　（2）基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。其原理是，采用CPU用软件的方式查找路由表。

　　当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发否则将数据送至CPU。CPU查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。因为低价CPU处理速度较慢，因此这种三层交换机处理速度较慢。

　　该交换机高性能的潜力来自于存储子系统的智能化设计。它使用了FIRE，而且部分缓冲存储器直接与转发引擎相关联。另外由于接口模块是和各自的转发引擎一起增加的，所以存储器也可以相应地扩展了。存储器并非静态地结合于一个转发引擎，而是对系统的所有转发引擎都有效。这种物理上分布但全局共享的存储器带来了性能上的巨大提高，尤其是对组播传输效果更为明显。FIRE动态地根据接收到的包大小分配缓冲区，无论对大的包还是对小的包都能得到大小合适的缓冲区。这样可以有效地使用存储器，并且提高系统处理在大的突发数据流时的可靠性。这些动态构筑的缓冲区在每个端口和公共存储池两级上进行分配。这种安排使FIRE能够使得在发生突发数据流时可以有效地更改每个端口缓冲区的大小而又不至于耗尽资源，其结果是以出色的性能提高了网络效率。

　　每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP端口相关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现

　　在使用第四层交换的情况下，接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。

　　此功能应该在公司采用骨干交换机时考虑，它能极大程度的改善网络性能，并且能让公司对网络信息流进行细微的监控，对用户进行应用层记帐。

　　交换式路由器通过硬件措施大幅度提高了自身的性能和功能，但是路由处理仍基于软件。最初的交换式路由器仅支持路由器信息协议（RIP），对于一个简单的网络，RIP一般是足够的。但较复杂的网络需要有更复杂的路由协议。为大型网络而设计的交换式路由器要求使用开放的最短路径优先（OSPF）路由协议。随着要求使用多点组播（Multicast）支持的应用程序日渐流行，交换式路由器应该能够实施全套基于标准的多点组播协议，如距离矢量多点组播路由协议（DVMRP）及可扩展性更强的与协议无关的多点组播协议（PIM）。例如Cabletron公司智能交换式路由器SmartSwitchRouter（SSR）能提供在所有端口上以每秒千兆位速率进行第2、3、4层交换功能。高速的专用ASIC芯片通过对数据包第2、3、4层报头的查找实现数据包的转发。此外，智能交换式路由器可通过在第4层交换数据包来实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的功能，并且提供详细的流量统计信息和记账信息、应用层QoS策略和访问控制等能力。很多公司网络使用静态路由，这是由于目前网络拓扑结构为星性决定的。等到网络结构变得复杂的时候，公司网络就得考虑使用动态得路由协议，提供网络的冗余功能。

　　上今天这功能由ASIC硬件进行，因此速度相当高，一般只需几十微秒，交换机便可决定一个IP封包该往那里送。值得一提的是：万一交换机收到一个不认识的封包，就是说如果目的地MAC地址不能在地址表中找到时，交换机会把IP封包扩散出去，即把它从每一个端口中送出去，就好象交换机在收到一个广播封包时一样处理。二层交换机的弱点正是它处理广播封包的手法太不有效，比方说，当一个交换机收到一个从TCP/IP工作站上发出来的广播封包时，他便会把该封包传到所有其他端口去，哪怕有些端口上连的是IPX或DECnet工作站!这样一来，非TCP/IP接点的带宽便会受到负面的

　　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。

　　(2)、第三层交换机基础上发展的第四层交换机。这个是比较新的功能，在这里详细介绍一下。

　　在网络中的数据包构成的数据流可分别在第2、3或4层进行识别。每层都会提供关于该数据流的更为详细的信息。在第2层，数据流中的每个数据包通过源站点和目的站点的MAC地址被识别。在广播域内，第2层交换功能有限，这是因为源和目的MAC地址仅是对数据包中信息的粗略解释。第二层交换机可提供价格便宜、高带宽的网络连接，但它们无法对主干数据流提供必要的控制能力。在第3层，数据流通过源和目的网络IP地址被识别，控制数据流的能力仅限于源、目的地址对。如果一台客户机正在同时使用同一服务器上的多个应用程序，则第3层信息就不会对每一应用程序流作出详细描述，这样就无法辨认出不同的数据流，更无法为每个数据流逐一实施不同的控制规则了。OSI模型的第4层是传输层。它负责协调网络源与目的系统之间的通信。TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）都位于第4层。在第4层，每个数据包都包含可被用来唯一识别发出该包的应用程序的信息。之所以能做到这一点是因为TCP和UDP报头都包含有端口号，这些端口号可以确定每个包中包含的应用程序协议。将第4层报头的端口号信息和第3层报头的源--目标信息结合使用可以实现真正的精确控制。具体应用程序对话流可以在客户机与服务器间控制，如果交换式路由器是全功能的，则所有这些工作都可以以线速完成。

　　第四层交换也要求端到端QoS，提高第二层和第三层交换一包接一包QoS传输的能力。例如，从级别高的用户来的业务或重要应用的网络业务流，可以分配给最快的I／O系统和CPU，而普通的业务就分配给性能较差的机器。

　　如果第二层交换是网桥的再现，第三层交换是路由，那么，什么是第四层交换？第四层交换可以根据专门的应用进行流量排队，这为基于规则的服务质量机制提供了一条更可操作的途径。我们可以把第四层交换叫作“会话交换机”。

　　ATM（Asynchronous Transfer Mode）交换机为工作组，企业网络中枢以及其它众多领域提供了高速交换信息和可伸缩带宽的能力。ATM交换机支持语音，视频和文本数据应用，并可用来交换固定长度的信息单位（有时也称元素）。企业网络是通过ATM中枢链路连接多个LAN组成的。

　　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。

　　（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；

　　（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。

　　交换是当前网络技术发展的方向。路由技术是交换网络的重要组成部分。交换网络中路由技术选用得正确与否，将直接影响到网络的整体性能的好坏。因此路由技术越来越受到生产厂家与网络设计人员的重视。

　　如果服务器速度跟不上，即使是具有最快速交换的网络也不能完全确保端到端的性能。可以想见高优先权的业务在这种QoS使能的网络中会因服务器中低优先权的业务队列而阻塞。在更糟的情况下，服务器甚至会丧失循环处理业务的能力。

　　设计在服务器上的第四层交换的目的就是扩展过去服务器和应用中第二层和第三层交换的性能和业务流的管理功能。

　　如IP地址、ARP等。因此，三层交换器便能洞悉某广播封包目的何在，而在没有把他扩散出去的情形下，满足了发出该广播封包的人的需要，(不管他们在任何子网里)。如果认为第三层交换机就是路由器，那也应称作超高速反传统路由器，因为第三层交换器没做任何拆打数据封包的工作，所有路过他的封包都不会被修改并以交换的速度传到目的地。

　　传统的局域网交换器使用单个先入先出队列缓冲输出，当队列满时将丢弃超出的部分。为了减少这种情况，队列必须比较大，这就造成了时延的增大。这些性质使得其难以应用于实时或多媒体网络应用。针对此种情况，3Com引入了PACE技术。PACE技术在同一个以太网上提供了不同类型的服务，并可控制时延和抖动。FIRE结构使用了PACE技术，引入了四级输出队列，以满足更多传输类别的需要。加权的公平队列(WFQ)算法可以在更加频繁地为高优先级的队列进行服务的同时也保证低优先级队列的服务。

　　为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100M以太网端口、FDDI端口或155MATM端口，从而保证整个网络的传输性能。

　　通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。

　　现在市场上的主流第三层交换机主要有Cisco的Catalyst2948G和3Com的CoreBuilder 3500等。在选择第三层交换机时，用户可根据自己的需要判断并选择上述产品，下面我就以上两个产品进行介绍，使您能够全面的了解主流第三层交换机，并针对自己的情况选择合适的机型。

　　Cisco Catalyst948G-L3交换机是可以支持Internet协议（IP。