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四层交换机的第四层交换机

猿梦 2022-8-6 20:18:50
啊拉小春改成‘老娘丁幻丝要死'显然,第二层交换机和第三层交换机都是基于端口地址的端到端的交换过程,虽然这种基于MAC地址和IP地址的交换机技术,能够极大地提高各节点之间的数据传输率,但却无法根据端口主机的应用需求来自主确定或动态限制端口的交换过程和数据流量,即缺乏第四层智能应用交换需求。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,可识别至少80个字节的数据包包头长度,可根据TCP/UDP端口号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。所以,与其说第四层交换机是硬件网络设备,还不如说它是软件网络管理系统。也就是说,第四层交换机是一类以软件技术为主,以硬件技术为辅的网络管理交换设备。最后值得指出的是,某些人在不同程度上还存在一些模糊概念,认为所谓第四层交换机实际上就是在第三层交换机上增加了具有通过辨别第四层协议端口的能力,仅在第三层交换机上增加了一些增值软件罢了,因而并非工作在传输层,而是仍然在第三层上进行交换操作,只不过是对第三层交换更加敏感而已,从根本上否定第四层交换的关键技术与作用。我们知道,数据包的第二层IEEE802.1P字段或第三层IPToS字段可以用于区分数据包本身的优先级,我们说第四层交换机基于第四层数据包交换,这是说它可以根据第四层TCP/UDP端口号来分析数据包应用类型,即第四层交换机不仅完全具备第三层交换机的所有交换功能和性能,还能支持第三层交换机不可能拥有的网络流量和服务质量控制的智能型功能。 如上所述,第二层交换设备是依赖于MAC地址和802.1Q协议的VLAN标签信息来完成链路层交换过程的,第三层交换/路由设备则是将IP地址信息用于网络路径选择来完成交换过程的,第四层交换设备则是用传输层数据包的包头信息来帮助信息交换和传输处理的。也就是说,第四层交换机的交换信息所描述的具体内容,实质上是一个包含在每个IP包中的所有协议或进程,如用于Web传输的HTTP,用于文件传输的FTP,用于终端通信的Telnet,用于安全通信的SSL等协议。这样,在一个IP网络里,普遍使用的第四层交换协议,其实就是TCP(用于基于连接的对话,例如FTP)和UDP(用基于无连接的通信,例如SNMP或SMTP)这两个协议。由于TCP和UDP数据包的包头不仅包括了“端口号”这个域,它还指明了正在传输的数据包是什么类型的网络数据,使用这种与特定应用有关的信息(端口号),就可以完成大量与网络数据及信息传输和交换相关的质量服务,其中最值得说明的是如下五项重要应用技术,因为它们是第四层交换机普遍采用的主要技术。 在相似服务内容的多台服务器间提供平衡流量负载支持时,第四层信息是至关重要的。因此,第四层交换机在核心网络系统中,担负服务器间负载均衡是一项非常重要的应用。第四层交换机所支持的服务器负载均衡方式,是将附加有负载均衡服务的IP地址,通过不同的物理服务器组成一个集,共同提供相同的服务,并将其定义为一个单独的虚拟服务器。这个虚拟服务器是一个有单独IP地址的逻辑服务器,用户数据流只需指向虚拟服务器的IP地址,而不直接和物理服务器的真实IP地址进行通信。只有通过交换机执行的网络地址转换(NAT)后,未被注册IP地址的服务器才能获得被访问的能力。这种定义虚拟服务器的另一好处是,在隐藏服务器的实际IP地址后,可以有效地防止非授权访问。虚拟服务器是基于应用服务(第四层TCP/UDP端口号)定义的,这样,独立服务器便可以是虚拟服务器的成员。而使用第四层对话标志信息,第四层交换机则可以使用许多负载均衡方法,在虚拟服务器组里转换通信流量,其中OSPF、RIP和VRRP等协议与线速交换和负载均衡是一致的。第四层交换机还可以利用被称之为TRL(TransactionRateLimiting)功能所提供的复杂机制,针对流量特性来遏制或拒绝不同应用类型服务。可以借助CRL(ConnectionsRate Limiting)功能,使网络管理员指定在给定的时间内所允许的连接数,保障QoS.或者借助SYN-Guard功能,确保那些满足TCP协议的合法连接才可查询网络服务。 通过查询第四层数据包,第四层交换机能够提供更详细的统计记录。因为管理员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。当服务器支持多个服务时,这些统计对于考察服务器上每个应用的负载尤其有效。增加的统计服务对于使用交换机的服务器负载平衡服务连接同样十分有用。

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