第四層交換機(jī)擁有哪些重要因素
第四層交換機(jī)在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，第四層交換機(jī)與第二、三層交換機(jī)之間存在著哪些差異，以及第四層交換機(jī)比先前的交換機(jī)的優(yōu)勢又在哪里？下文進(jìn)行詳細(xì)說明。
如上所述，第二層交換設(shè)備是依賴于MAC地址和802.1Q協(xié)議的VLAN標(biāo)簽信息來完成鏈路層交換過程的，第三層交換/路由設(shè)備則是將IP地址信息用于網(wǎng)絡(luò)路徑選擇來完成交換過程的，第四層交換設(shè)備則是用傳輸層數(shù)據(jù)包的包頭信息來幫助信息交換和傳輸處理的。
也就是說，第四層交換機(jī)的交換信息所描述的具體內(nèi)容，實(shí)質(zhì)上是一個包含在每個IP包中的所有協(xié)議或進(jìn)程，如用于Web傳輸?shù)腍TTP，用于文件傳輸?shù)腇TP，用于終端通信的Telnet，用于安全通信的SSL等協(xié)議。
這樣，在一個IP網(wǎng)絡(luò)里，普遍使用的第四層交換協(xié)議，其實(shí)就是TCP（用于基于連接的對話，例如FTP）和UDP（用基于無連接的通信，例如SNMP或SMTP）這兩個協(xié)議。由于TCP和UDP數(shù)據(jù)包的包頭不僅包括了“端口號”這個域，它還指明了正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包是什么類型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
使用這種與特定應(yīng)用有關(guān)的信息（端口號），就可以完成大量與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)及信息傳輸和交換相關(guān)的質(zhì)量服務(wù)，其中最值得說明的是如下五項(xiàng)重要應(yīng)用技術(shù)，因?yàn)樗鼈兪?FONT>第四層交換機(jī)普遍采用的主要技術(shù)。
⑴包過濾/安全控制：在大多數(shù)路由器上，采用第四層信息去定義過濾規(guī)則已經(jīng)成為默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，所以有許多路由器被用作包過濾防火墻，在這種防火墻上不僅能夠配置允許或禁止IP子網(wǎng)間的連接。
還可以控制指定TCP/UDP端口的通信。和傳統(tǒng)的基于軟件的路由器不一樣，第四層交換區(qū)別于第三層交換的主要不同之處，就是在于這種過濾能力是在ASIC專用高速芯片中實(shí)現(xiàn)的，從而使這種安全過濾控制機(jī)制可以全線速地進(jìn)行，極大地提高了包過濾速率。
⑵服務(wù)質(zhì)量：在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，TCP/UDP第四層信息，往往用于建立應(yīng)用級通信優(yōu)先權(quán)限。如果沒有第四層交換概念，服務(wù)質(zhì)量/服務(wù)級別就必然受制于第二層和第三層提供的信息，例如MAC地址，交換端口，IP子網(wǎng)或VLAN等。
顯然，在信息通信中，因缺乏第四層信息而受到妨礙時，緊急應(yīng)用的優(yōu)先權(quán)就無從談起，這將大大阻止緊急應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)上的迅速傳輸。第四層交換機(jī)允許用基于目的地址、目的端口號（應(yīng)用服務(wù)）的組合來區(qū)分優(yōu)先級，于是緊急應(yīng)用就可以獲得網(wǎng)絡(luò)的高級別服務(wù)。
⑶服務(wù)器負(fù)載均衡：在相似服務(wù)內(nèi)容的多臺服務(wù)器間提供平衡流量負(fù)載支持時，第四層信息是至關(guān)重要的。因此，第四層交換機(jī)在核心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，擔(dān)負(fù)服務(wù)器間負(fù)載均衡是一項(xiàng)非常重要的應(yīng)用。
第四層交換機(jī)所支持的服務(wù)器負(fù)載均衡方式，是將附加有負(fù)載均衡服務(wù)的IP地址，通過不同的物理服務(wù)器組成一個集，共同提供相同的服務(wù)，并將其定義為一個單獨(dú)的虛擬服務(wù)器。
這個虛擬服務(wù)器是一個有單獨(dú)IP地址的邏輯服務(wù)器，用戶數(shù)據(jù)流只需指向虛擬服務(wù)器的IP地址，而不直接和物理服務(wù)器的真實(shí)IP地址進(jìn)行通信。只有通過交換機(jī)執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）后，未被注冊IP地址的服務(wù)器才能獲得被訪問的能力。這種定義虛擬服務(wù)器的另一好處是，在隱藏服務(wù)器的實(shí)際IP地址后，可以有效地防止非授權(quán)訪問。
虛擬服務(wù)器是基于應(yīng)用服務(wù)（第四層TCP/UDP端口號）定義的，這樣，獨(dú)立服務(wù)器便可以是虛擬服務(wù)器的成員。而使用第四層對話標(biāo)志信息，第四層交換機(jī)則可以使用許多負(fù)載均衡方法，在虛擬服務(wù)器組里轉(zhuǎn)換通信流量，其中OSPF、RIP和VRRP等協(xié)議與線速交換和負(fù)載均衡是一致的。
第四層交換機(jī)還可以利用被稱之為TRL（Transaction Rate Limiting）功能所提供的復(fù)雜機(jī)制，針對流量特性來遏制或拒絕不同應(yīng)用類型服務(wù)?？梢越柚鶦RL（Connections Rate Limiting）功能，使網(wǎng)絡(luò)管理員指定在給定的時間內(nèi)所允許的連接數(shù)，保障QoS.或者借助SYN-Guard功能，確保那些滿足TCP協(xié)議的合法連接才可查詢網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
⑷主機(jī)備用連接：主機(jī)備用連接為端口設(shè)備提供了冗余連接，從而在交換機(jī)發(fā)生故障時有效保護(hù)系統(tǒng)，這種服務(wù)允許定義主備交換機(jī)，同虛擬服務(wù)器定義一樣，它們有相同的配置參數(shù)。
由于第四層交換機(jī)共享相同的MAC地址，備份交換機(jī)接收和主單元全部一樣的數(shù)據(jù)。這使得備份交換機(jī)能夠監(jiān)視主交換機(jī)服務(wù)的通信內(nèi)容。主交換機(jī)持續(xù)地通知備份交換機(jī)第四層的有關(guān)數(shù)據(jù)、MAC數(shù)據(jù)以及它的電源狀況。主交換機(jī)失敗時，備份交換機(jī)就會自動接管，不會中斷對話或連接。
⑸統(tǒng)計(jì)：通過查詢第四層數(shù)據(jù)包，第四層交換機(jī)能夠提供更詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)記錄。因?yàn)楣芾韱T可以收集到更詳細(xì)的哪一個IP地址在進(jìn)行通信的信息，甚至可根據(jù)通信中涉及到哪一個應(yīng)用層服務(wù)來收集通信信息。當(dāng)服務(wù)器支持多個服務(wù)時，這些統(tǒng)計(jì)對于考察服務(wù)器上每個應(yīng)用的負(fù)載尤其有效。增加的統(tǒng)計(jì)服務(wù)對于使用交換機(jī)的服務(wù)器負(fù)載平衡服務(wù)連接同樣十分有用。
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