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二層與三層交換機我知道,四層交換機是什么東西?

2021-02-28    分類: 網(wǎng)站建設(shè)

前言:

隨著百兆、千兆以及萬兆局域網(wǎng)的普及和寬帶城域網(wǎng)以及寬帶廣域網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,不管是內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、還是小區(qū)智能網(wǎng),日益擴張的信息量,正迫使著人們對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的音頻、視頻、數(shù)據(jù)等信息的傳輸量要求越來越高。基于此,提出了第四層交換概念,以滿足基于策略聯(lián)網(wǎng)、高級QoS以及其它服務(wù)改進的要求。那么您了解四層交換機嗎?四層交換機有什么作用?與二層交換機、三層交換機有何區(qū)別嗎?四層交換機又該如何選購?

四層交換機是什么?四層交換機有什么作用?

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(yīng)用特點,確定或限制它的交換流量。簡單地說,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(yīng)用層的用戶應(yīng)用交換需求的新型局域網(wǎng)交換機。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(yīng)用類型,從而實現(xiàn)應(yīng)用層的訪問控制和服務(wù)質(zhì)量保證。所以,與其說四層交換機是硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,還不如說它是軟件網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。也就是說,四層交換機是一類以軟件技術(shù)為主,以硬件技術(shù)為輔的網(wǎng)絡(luò)管理交換設(shè)備。

眾所周知,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。四層交換機是基于第四層數(shù)據(jù)包交換,這表明它可以根據(jù)第四層TCP/UDP端口號來分析數(shù)據(jù)包應(yīng)用類型,即四層交換機不僅完全具備三層交換機的所有交換功能和性能,還能支持三層交換機不可能擁有的網(wǎng)絡(luò)流量和服務(wù)質(zhì)量控制的智能型功能。

四層交換機與二層交換機、三層交換機有何區(qū)別?

上述詳細介紹了四層交換機及其作用,為了方便區(qū)分四層交換機與二層交換機、三層交換機的區(qū)別,首先對二層交換機和三層交換機做一個詳細的了解。


1.二層交換機是什么?

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(shè)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(chǎn)生的。所以,二層交換機的大好處是數(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(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)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)。

2.三層交換機是什么?

三層交換機是直接根據(jù)第三層網(wǎng)絡(luò)層IP地址來完成端到端的數(shù)據(jù)交換的。雖然三層交換機相當(dāng)于是二層交換機與路由器的結(jié)合,但這種結(jié)合并非簡單的物理結(jié)合,而是各取所長的邏輯結(jié)合。其重要表現(xiàn)是,當(dāng)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(chǎn)生一個MAC地址與IP地址的映射表,并將該表存儲起來,當(dāng)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(chǎn)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?jīng)過第三路由系統(tǒng)處理,從而消除了路由選擇時造成的網(wǎng)絡(luò)延遲,提高了數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)效率,解決了網(wǎng)間傳輸信息時路由產(chǎn)生的速率瓶頸。所以說,三層交換機既可完成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。

3.二層、三層、四層交換機的區(qū)別

經(jīng)上述詳細介紹可發(fā)現(xiàn):四層交換機與二層交換機、三層交換機的區(qū)別在于它們?nèi)叩墓ぷ鞣绞揭约皯?yīng)用方式的不同。


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,雖然二層交換機的解決方案也能劃分子網(wǎng)、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,缺乏方便實用的路由功能,只適合小型局域網(wǎng)。

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(shè)備配置、占用更大的空間、設(shè)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。

四層交換機在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用非常靈活,它即可是網(wǎng)絡(luò)中心的匯接點設(shè)備,又可以應(yīng)用在局域網(wǎng)分布層的邊緣接入處,甚至于作為工作組級支持交換到桌面。

四層交換機如何選購?


目前市面上交換機分為二層、三層和四層交換機,其中二層交換機和三層交換機是最常見的交換機類型,二層交換機與三層交換機的選購,這里不做說明,四層交換機作為新起之秀,該如何選購呢?四層交換機選購可以從以下四點出發(fā):

1.速度

在選擇四層交換機的時候,為了讓其在企業(yè)網(wǎng)中行之有效,第四層交換必須提供與第三層線速路由器可比擬的性能。也就是說,第四層交換必須在所有端口以全介質(zhì)速度操作,即使在多個千兆以太網(wǎng)連接上亦如此。千兆以太網(wǎng)速度等于以每秒1488000個數(shù)據(jù)包的大速度路由,這個是假定在最壞的情形下,即所有包為以太網(wǎng)定義的最小尺寸,長64字節(jié)。

2.服務(wù)器容量平衡算法

根據(jù)所希望的容量平衡間隔尺寸,四層交換機將應(yīng)用分配給服務(wù)器的算法有很多種,有簡單的檢測環(huán)路最近的連接、檢測環(huán)路時延或檢測服務(wù)器本身的閉環(huán)反饋。在所有的預(yù)測中,閉環(huán)反饋提供反映服務(wù)器現(xiàn)有業(yè)務(wù)量的最精確的檢測。

3.表容量

在選購的時候,用戶應(yīng)該注意進行第四層交換的交換機需要有區(qū)分和存貯大量發(fā)送表項的能力。交換機在一個企業(yè)網(wǎng)的核心時尤其如此。許多二/三層交換機傾向發(fā)送表的大小與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量成正比。對四層交換機,這個數(shù)量必須乘以網(wǎng)絡(luò)中使用的不同應(yīng)用協(xié)議和會話的數(shù)量。因而發(fā)送表的大小隨端點設(shè)備和應(yīng)用類型數(shù)量的增長而迅速增長。四層交換機需要考慮表的這種增長,因此表容量大對制造支持線速發(fā)送第四層流量的高性能交換機至關(guān)重要。

4.冗余

另外,留意四層交換機內(nèi)部是否支持冗余拓撲結(jié)構(gòu)的功能,這個也很重要。因為在具有雙鏈路的網(wǎng)卡容錯連接時,就可能建立從一個服務(wù)器到網(wǎng)卡,鏈路和服務(wù)器交換器的完全冗余系統(tǒng)。

總結(jié)


目前,四層交換機主要技術(shù)除了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負載均衡,還包括包過濾、服務(wù)質(zhì)量、主備機連接等等。隨著信息應(yīng)用水平的不斷提高,它對網(wǎng)絡(luò)的需求也越來越高,越來越復(fù)雜,四層交換機及類似的高層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將在未來的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中發(fā)揮更加重要的作用。

新聞標題:二層與三層交換機我知道,四層交換機是什么東西?
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