Cisco网络协议：第四层交换技术有关内容

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随着宽带的普及，各种网络应用的深入，我们的局域网络正在承担着繁重的业务流量，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。
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/ Y% H5 {, |9 B% k    频、视频、数据等信息的传输量充斥着占用带宽，我们不得不为这些数据流量提供差别化的服务，让时延敏感性的和重要的数据优先通过，这就不得不考虑第四层交换机，以满足基于策略调度、QoS以及安全服务的需求。
   
    第二层交换实现局域网内主机间的快速信息交流，第三层交换可以说是交换技术与路由技术的完美结合，而第四层交换技术则可以为网络应用资源提供最优分配，实现应用服务服务质量、负载均衡及安全
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    控制。四层交换并不是要取代谁，其实现在径渭分明的二层交换和三层交换已融入四层交换技术。第二层交换机，是根据第二层数据链路层的MAC地址和MAC地址表来完成端到端的数据交换的。第二层交
   
    换机只须识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC地址转发，非常便于采用ASIC专用芯片实现。第二层交换的解决方案，是一个"处处交换"的方案，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，也无法控制流量，缺乏路由功能。
   
  H9 y+ O: K/ L8 y: ^$ W    第三层交换机，是根据第三层的网络层IP地址来完成端到端的数据交换的，主要应用于不同VLAN子网间的路由。当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换（路由）后，交换机会产生一个MAC地址与IP地址
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    的映射表，并将该表存储起来，如同一信息源的后续数据流再次进入交换机，交换机将根据第一次产生保存的地址映射表，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，提高了数
   
" n2 D7 d- T! I( E8 N    据包的转发效率，解决了VLAN子网间传输信息时传统路由器产生的速率瓶颈。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，可根据TCP/UDP端口号
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! @% ?4 O/ V1 z$ d% m    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。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
   
/ `& X  S' p1 n- [& B1 `    TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能。第四层交换机通过任务分配和负载均衡优化网络，并提供详细的流量统计信息和记帐信息，从而在应用的层级上解决网络拥塞、网络安全和网络管理等问题，使网络具有智能和可管理。
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3 {: r8 x5 b- ^7 g    OSI网络参考模型的第四层是传输层。传输层负责端到端通信，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（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）所在的协议层。TCP和UDP包含端口号，
   
    它可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP、telnet等等）。TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，四层交换机利用这种信息来区分包中的数据，这是第四层交换的基础。
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    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。
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    第四层交换技术相对原来的第二层、第三层交换技术具有明显的优点。它不同于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，只根据包报头中的TCP端口数字建立优先队列，由路由器根据链路和网络可用的节点决定包的路由；而第四层交换机则是在可用的服务器和性能基础上先确定区间。
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    如今，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。在巨大的市场潜力推动下，更多的厂商致力于生产性能更好、更先进的第四层交换器产品，甚至第七层交换机产品这样令人雀跃的局面也是大势所趋，这必将进一步促进网络应用技术的发展。