交换技术的发展...

交换技术的发展
传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，严格说来，交换意味着源与目的地址之间的连接,在第二层以上的任何技术都不能说是交换技术，但是目前，对于交换机的描述，有第三层交换机、第四层交换机等许多种说法，这些技术究竟是怎样的？又是如何提高网络性能的呢？
第三层交换
比起传统的第二层交换机，第三层 交 换是在OSI的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，第三层交换技术就是：第二层交换技术＋第三层转发技术。
第三层交换又被称为 多 层 交 换、IP 交 换、 路 由 交 换 等 等。 它 实 质 上 是 路 由， 譬如在IP 子网间交换流量。 第3 层 交 换 试 图 减 轻 传 统 路 由 器 带 来 的 性 能 瓶 颈 —— 在 企 业 网 流 量 分 布 偏 离80/20 规 则 且 大 多 数 流 量 必 须 跨 越 子 网 边 界 时 显 得 越 来 越 重 要。 大 多 数 第3 层 交 换 技 术 可 以 归 结 为" 路 由 一 次， 交 换 多 次"， 或 者 是 基 于 高 性 能 硬 件 的 线 速 路 由 器。
当 两 个 设 备 在 不 同 子 网 间 通 信 时，" 路 由 一 次， 交 换 多 次" 技 术 试 图 使 路 由 次 数 降 至 最 低，这 种 技 术 通 过 分 离 路 由 的 两 个 功 能 组 件—— 路 由 计 算 和 帧 发 送，这 减 轻 了 潜 在 的 性 能 下 降， 交 换 机 根 据 与 一 个 数 据" 流" 关 连 的 第 一 个 数 据 包 计 算 并 建 立 通 信 路 径 一 次（" 路 由 一 次"）， 然 后 对 此 数 据 流 余 包 交 换 至 同 一 路 径（" 交 换 多 次"）。 这 样 消 除 了 进 一 步 的 路 由 计 算。
与 此 对 照， 线 速 路 由 器 在 硬 件 上 实 现 了 传 统 的 路 由 功 能， 消 除 了 基 于 软 件 的 路 由 功 能， 消 除 了 基 于 软 件 的 路 由 器 的 性 能 瓶 颈， 通 过 建 造 专 门 的 路 由ASICs（ 专 用 集 成 电 路）， 这 些 产 品 可 以 把 路 由 性 能 提 高 一 个 量 级 ——线 速 路 由 器 以 每 秒 百 万 包 的 速 率 发 送 流 量； 而 传 统 基 于 软 件 的 路 由 器 仅 能 以 每 秒 数 十 万 包 速 率 发 送 数 据 包。 线 速 路 由 器 提 供 的 吞 吐 速 率 足 以 以 全 介 质 速 率 驱 动 多 条 千 兆 以 太 网 链 路。
第四层交换
如 果 第2 层 交 换 是 网 桥 的 再 现， 第3 层 交 换 是 路 由， 那 么，第4 层 交 换又是什 么 呢 ？
OSI 模 型 的 第4 层 是 传 输 层， 传 输 层 负 责 端 对 端 通 信， 即， 在 网 络 源 和 目 标 系 统 之 间 协 调 通 信。 在IP 协 议 中， 这 是TCP（ 传 输 控 制 协 议） 所 在 的 协 议 层。
第 四 层 交 换 的 一 个 简 单 定 义 是： 它 是 一 种 功 能， 它 决 定 传 输 不 仅 仅 依 据MAC 地 址（ 第2 层 网 桥） 或 源/ 目 标P 地 址（ 第3 层 路 由）， 而 且 依 据TCP/UDP（ 第 四 层） 应 用 端 口 号。
为 了 在 企 业 网 中 行 之 有 效， 第4 层 交 换 必 须 提 供 与 第3 层 线 速 路 由 器 可 比 的 性 能， 也 就 是 说， 第4 层 交 换 必 须 在 所 有 端 口 以 全 介 质 速 度 操 作， 即 使 在 多 个 千 兆 以 太 网 连 接 上 亦 如 此。 千 兆 以 太 网 线 速 度 等 于 以 每 秒1.488.000 个 数 据 包 的 最 大 速 度 路 由（ 假 定 最 坏 的 情 形、 即 所 有 的 包 为 以 太 网 定 义 的 最 小 尺 寸， 第64 字 节）。
在 决 定 路 由 时 检 查 第4 层 信 息 并 不 是 一 个 新 的 概 念， 依 据 第4 层 信 息 定 义 路 由 过 滤 器 是 传 统 基 于 软 件 的 路 由 器 的 一 个 标 准 功 能。 这 些 路 由 器 倾 向 于 采 用 第4 层 信 息 仅 作 为 安 全 性 考 虑。 过 滤 器（ 即 强 制 规 则） 可 以 允 许 或 不 允 许 穿 越 路 由 器 接 口 的 流 量。 这 使 得 路 由 器 作 为 一 个 包 过 滤 防 火 来 运 作 和 端 口 号（ 即 应 用 协 议） 来 对 流 量 进 行 审 查。 通 过 用 硬 件ASICs 来 实 现 第4 层 交 换。 这 些 交 换 机 能 够 以 线 速 实 现 安 全 过 滤 器。
但 是， 第4 层 交 换 不 仅 仅 是 为 在 网 间 提 供 防 火 墙 而 建 立 肯 定 和 否 定 列 表。 第4 层 交 换 可 以 根 据 专 门 的 应 用 进 行 流 量 排 队， 这 为 基 于 规 则 的 服 务 质 量 机 制 提 供 了 一 条 更 可 操 作 的 途 径， 除 了 在 两 个 设 备 间 允 许 或 不 允 许 应 用 层 通 信 外， 第4 层 交 换 还 提 供 了 一 种 区 分 不 同 应 用 类 型 的 方 法； 这 些 信 息 在 进 行 发 送 决 定 时 可 以 考 虑 进 去。
第4 层 交 换 提 供 了 以 应 用 层 为 基 础 配 置 网 络 的 工 具， 这 和 依 据 第2/3 层 信 息 配 置 网 络 形 成 对 照、 这 些 信 息 受 网 络 和 跨 越 网 络 结 构 架 进 行 通 信 的 设 备 的 制 约， 依 据 应 用 和 网 络 设 备 定 义 安 全 过 滤 器 和 服 务 级 别 使 网 络 获 得 了 非 常 好 的 控 制， 这 在 网 络 管 理 员 必 须 为 不 同 类 型 的 应 用 提 供 不 同 服 务 质 量 级 别 时 尤 为 重 要。
第4 层 交 换 提 供 附 加 的 硬 件 手 段 来 以 每 端 口 为 基 础 收 集 应 用 层 流 量 统 计。 依 据 第4 层 信 息 的 流 量 收 集（ 加 上 第3 层IP 标 题） 增 强 了 网 络 管 理 员 排 除 网 络 故 障 的 能 力， 为 他 们 提 供 了 网 络 使 用 更 详 尽 的 记 帐 以 及 流 量 基 本 活 性 支 持。
应 该 注 意 的 是， 进 行 第4 层 交 换 的 交 换 机 需 要 有 区 分 和 存 贮 大 量 发 送 表 项 的 能 力。 交 换 机 在 一 个 企 业 网 的 核 心 时 尤 其 如 此。 许 多 第2/3 层 交 换 机 倾 向 于 发 送 表 的 大 小 与 网 络 设 备 的 数 量 成 正 比， 对 第4 层 交 换 机， 这 个 数 量 必 须 乘 以 网 络 中 使 用 的 不 同 应 用 协 议 和 会 话 的 数 量， 因 而 发 送 表 的 大 小 随 端 点 设 备 和 应 用 类 型 数 量 的 增 长 而 迅 速 增 长， 第4 层 交 换 机 设 计 者 在 设 计 其 产 品 时 需 要 考 虑 表 的 这 种 增 长， 大 的 表 容 量 对 制 造 支 持 线 速 发 送 第4 层 流 量 的 高 性 能 交 换 至 关 重 要。
     第4 层 交 换 机 提 供 了 支 持 高 性 能， 可 调 谐 网 结 构 架 所 必 需 的 功 能， 这 些 产 品 提 供 了：基 于 第4 层 信 息 的 线 速 性 能， 即 使 在 多 个 千 兆 以 太 网 连 接 时 亦 如 此：一 个 路 由 器 所 要 求 的 全 部 功 能（ 例 如、 路 由 协 议 支 持， 安 全 过滤 器。 组 播 支 持）： 基 于 应 用 的 不 同 服 务 级 别； 大 的 路 由 表 能 够 支 持 基 于 第4 层 应 用 信 息 的 线 速 流 量 发 送 以 及 网 络 流 量 的 增 强 管 理 能 力。

有趣！