第四層交換:向服務要質量的典型
2006/12/23 9:35:26
隨著寬帶的普及,各種網絡應用的深入,我們的局域網絡正在承擔著繁重的業務流量。網絡系統中的音頻、視頻、數據等信息的傳輸量充斥著占用帶寬,我們不得不為這些數據流量提供差別化的服務,讓時延敏感性的和重要的數據優先通過,這就不得不考慮第四層交換,以滿足基于策略調度、QoS(Quality of Service:服務質量)以及安全服務的需求。
二、三、四層交換的區別
第二層交換實現局域網內主機間的快速信息交流,第三層交換可以說是交換技術與路由技術的完美結合,而第四層交換技術則可以為網絡應用資源提供最優分配,實現應用服務服務質量、負載均衡及安全控制。四層交換并不是要取代誰,其實現在徑渭分明的二層交換和三層交換已融入四層交換技術。
第二層交換機,是根據第二層數據鏈路層的MAC地址和MAC地址表來完成端到端的數據交換的。第二層交換機只須識別數據幀中的MAC地址,而直接根據MAC地址轉發,非常便于采用ASIC專用芯片實現。第二層交換的解決方案,是一個“處處交換”的方案,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,也無法控制流量,缺乏路由功能。
第三層交換機,是根據第三層的網絡層IP地址來完成端到端的數據交換的,主要應用于不同VLAN子網間的路由。當某一信息源的第一個數據流進行第三層交換(路由)后,交換機會產生一個MAC地址與IP地址的映射表,并將該表存儲起來,如同一信息源的后續數據流再次進入交換機,交換機將根據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到目的地址,不再經過第三路由系統處理,提高了數據包的轉發效率,解決了VLAN子網間傳輸信息時傳統路由器產生的速率瓶頸。
第四層交換機不僅可以完成端到端交換,還能根據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據包的交換過程的,是一類基于TCP/IP協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議,可根據TCP/UDP端口號來區分數據包的應用類型,從而實現應用層的訪問控制和服務質量保證。可以查看第三層數據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,實現帶寬分配、故障診斷和對TCP/IP應用程序數據流進行訪問控制的關鍵功能。第四層交換機通過任務分配和負載均衡優化網絡,并提供詳細的流量統計信息和記帳信息,從而在應用的層級上解決網絡擁塞、網絡安全和網絡管理等問題,使網絡具有智能和可管理。
四層交換技術簡介
OSI網絡參考模型的第四層是傳輸層。傳輸層負責端到端通信,即在網絡源和目標系統之間協調通信。在IP協議棧中這是TCP(傳輸控制協議)和UDP(用戶數據報協議)所在的協議層。TCP和UDP包含端口號,它可以唯一區分每個數據包包含哪些應用協議(例如HTTP、FTP、telnet等等)。TCP/UDP端口號提供的附加信息可以為網絡交換機所利用,四層交換機利用這種信息來區分包中的數據,這是第四層交換的基礎。
四層交換的主要功能如下: 1.數據包過濾:在傳統路由器上,采用第四層信息端口號去定義訪問控制列表過濾規則。四層交換也借用了控制列表的概念,但和基于軟件的路由器不一樣,第四層交換是在ASIC專用高速芯片中實現的,從而使過濾控制可以線速進行。
2.服務質量:TCP/UDP第四層信息還可以用于建立應用通信的優先級。第四層交換允許用基于端口號(應用)來區分優先級,設置優先級隊列,確保重要的流量(如:VOIP、視頻)在得到最快的處理,使緊急應用獲得網絡的高級別服務。
3.負載均衡:第四層交換負載均衡的原理,就是按照IP地址和TCP端口進行虛擬連接的交換,直接將數據包發送到目的計算機的相應端口中。具備第四層交換能力的交
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