【正文】 務(wù)器支持某種應(yīng)用。第四層交換功能就象是虛 IP，指向物理服務(wù)器。但也有一些廠商的交換機(jī)提供更多的 VLAN 劃分方法： MAC 地址、協(xié)議地址、交換機(jī)端口、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型和用戶權(quán)限等等。所以，用戶可以自由的在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)辦公，不論他在何處接入交換網(wǎng)絡(luò)，他都可以與 VLAN 內(nèi)其他用戶自如通訊。同一個(gè) VLAN 中的廣播只有 VLAN 中的成員才能聽到，而不會(huì)傳輸?shù)狡渌? VLAN 中去，這樣可以很好的控制不必要的廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。而在交換網(wǎng)絡(luò)中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層網(wǎng)絡(luò)地址（ MAC 地址）組成的虛擬網(wǎng)段。 ATM 交換的廣泛應(yīng)用，也給交換網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和管理帶來了新的挑戰(zhàn)。兩者的應(yīng)用區(qū)別是：在通常的 ATM 交換中，有一些 PVC 用于保持信號和管理信息通 訊，保持永久連接；而 SVC 主要用于大量的具體數(shù)據(jù)的傳輸。 ATM 交換機(jī)中的連接分為永久虛擬電路（ PVC）和交換虛擬電路（ SVC）兩種。 ATM 的數(shù)據(jù)交換由一個(gè)一個(gè)固定長度的 ATM 信元組成。 Fast Ether / Gigabit Ether：連接方便，協(xié)議轉(zhuǎn)換費(fèi)用少；但受到網(wǎng)絡(luò)規(guī)模限制。 8) 高速端口集成：（ HighSpeed Intergration） 交換機(jī)可以提供高帶寬“管道”（固定端口、可選模塊或多鏈路隧道）滿足交換機(jī)的交換流量與上級主干的交換需求。 避免碰撞（ Collision Avoidance）：沒有發(fā)送 /接收碰撞。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，“拓?fù)洵h(huán)”常被推薦用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)鏈路的冗余備份鏈路選擇。當(dāng)某個(gè)網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包通過某個(gè)橋接設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)網(wǎng)段，而返回的數(shù)據(jù)包通過另一個(gè)橋接設(shè)備返回源地址。一旦超過了這個(gè)地址容量，有的交換機(jī)將丟棄其它地址數(shù)據(jù)包，有的交換機(jī)則將數(shù)據(jù)包復(fù)制到各個(gè)端口不作交換。多 MAC 交換機(jī)在每個(gè)端口有足夠存儲(chǔ)體記憶多個(gè)硬件地址。 4) 單 /多 MAC 地址 類型：（ Single versus MultiMAC） 單 MAC 交換機(jī)的每個(gè)端口只有一個(gè) MAC 硬件地址。通常，交換機(jī)廠商都提供管理軟件或滿足第三方管理軟件遠(yuǎn)程管理交換機(jī)。所以，它的延時(shí)是固定的，取決于交換機(jī)解讀數(shù)據(jù)包前 6 個(gè)字節(jié)中目的地址的解讀速率。 2) 延時(shí)：（ Latency） 交換機(jī)延時(shí)是指從交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包到開始向目的端口復(fù)制數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔。其缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)慢?？傊?，直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 適用與網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量較好、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通常，交換機(jī)在接收到數(shù)據(jù)包的前 6 個(gè)字節(jié)時(shí)，就已經(jīng)知道目的地址，從而可以決定向哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包。每一個(gè)參數(shù)都影響到交換機(jī)的性能、功能和不同集成特性。 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：交換機(jī)采用直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)？ 延時(shí)：交換機(jī)數(shù)據(jù)交換延時(shí)多少？ 管理功能：交換機(jī)提供給擁護(hù)多少可管理功能？ 單 /多 MAC 地址類型：每個(gè)端口是單 MAC 地址，還是多 MAC 地址？ 外接監(jiān)視支持：交換機(jī)是否允許外接監(jiān)視工具管理端口、電路或交換機(jī)所有流量？ 擴(kuò)展樹：交換機(jī)是否提供擴(kuò)展樹算法或其他算法，檢測并限制拓?fù)洵h(huán) ? 全雙工：交換機(jī)是否允許端口同時(shí)收 /發(fā)，全雙工通訊？ 高速端口集成：交換機(jī)是否提供高速端口連接關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器或上行主干？ 下面逐項(xiàng)討論各項(xiàng)參數(shù)： 1) 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（ Forwarding Technologies） 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是指交換機(jī)所采用的用于決定如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)發(fā)速率快、減少延時(shí)和提高整體吞吐率。 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（ StoreandForward） 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)要求交換機(jī)在接收到全部數(shù)據(jù)包后再?zèng)Q定如何轉(zhuǎn)發(fā)。所以，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)比較適應(yīng)與普通鏈路質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。有許多因素會(huì)影響延時(shí)大小，比如轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等等。采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機(jī)由于必須要接收完了完整的數(shù)據(jù)包才開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，所以它 的延時(shí)與數(shù)據(jù)包大小有關(guān)。一般的交換機(jī)滿足 SNMP MIB I / MIB II 統(tǒng)計(jì)管理功能。多 MAC 交換機(jī)的每個(gè)端口捆綁有多個(gè) MAC 硬件地址。多 MAC 交換機(jī)的每個(gè)端口可以看作是一個(gè)集線器，而多MAC 交換機(jī)可以看作是集線器的集線器。 5) 外接監(jiān)視支持：（ Extendal Monitoring） 一些交換機(jī)廠商提供“監(jiān)視端口”（ monitoring port），允許外接網(wǎng)絡(luò)分析儀直接連接到交換機(jī)上監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀況。這個(gè)現(xiàn)象就叫“拓?fù)洵h(huán)”。所以，帶有擴(kuò)展樹協(xié)議支持的交換機(jī)可以用于連接網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵資源的交換冗余。 突破長度限制（ Improved Distance Limitation）：由于沒有碰撞，所以不受 CSMA/CD 鏈路長度的限制。防止出現(xiàn)主干通信瓶頸。 ATM：可提供高速交換端口；但協(xié)議轉(zhuǎn)換費(fèi)用大。每個(gè) ATM 信元都是53 字節(jié)長（ 5 個(gè)字節(jié)長的信頭和 48 字節(jié)長的信體）。 PVC 是在源地址與目的地址 之間的永久性硬件電路連接。 ATM 交換另一個(gè)特點(diǎn)是： ATM 本身就是全雙工的。 虛擬局域網(wǎng)（ VLAN） 交換技術(shù)的發(fā)展，也加快了新的交換技術(shù)（ VLAN）的應(yīng)用速度。這樣，網(wǎng)絡(luò)中工作組的劃分可以突破共享網(wǎng)絡(luò)中的地理位置限制，而完全根據(jù)管理功能來劃分。同時(shí)，若沒有路由的話，不同 VLAN 之間不能相互通訊，這樣增加了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中不同部門之間的安全性。 VLAN 可以是有混合的網(wǎng)絡(luò)類型設(shè)備組成，比如： 10M 以太網(wǎng)、 100 M 以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、FDDI、 CDDI 等等，可以是工作站、服務(wù)器、集線器、網(wǎng)絡(luò)上行主干等等。 用戶在選擇交換機(jī)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)考察選購的交換機(jī)的 VLAN 功能，根據(jù)自己企業(yè)的實(shí)際需要，選擇滿足要求而且管理方便的交換機(jī)。它傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)服從的協(xié)議多種多樣，有 HTTP、 FTP、NFS、 Tel 或其他協(xié)議。在域名服務(wù)器（ DNS）中存儲(chǔ)的每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器地址是 VIP，而不是真實(shí)的服務(wù)器地址。 二，第四層交換的原理 OSI 模型的第四層是傳輸層。端點(diǎn)系統(tǒng)利用這種信息來區(qū)分包中的數(shù)據(jù)，尤其是端口號使一個(gè)接收端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠確定它所收到的 IP 包類型，并把它交給合適的高層軟件。 TCP／ UDP 端 口號提供的附加信息可以為網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)所利用，這是第 4 層交換的基礎(chǔ)。這個(gè) VIP 地址被發(fā)送出去并在域名系統(tǒng)上注冊。 每臺第四層交換機(jī)都保存一個(gè)與被選擇的服務(wù)器相配的源 IP 地址以及源 TCP 端口相 關(guān)聯(lián)的連接表。 三，第四層交換的作用 第四層交換的主要作用是提高服務(wù)器和服務(wù)器群的可靠性和可擴(kuò)性。 設(shè)計(jì)在服務(wù)器上的第四層交換的目的就是擴(kuò)展過去服務(wù)器和應(yīng)用中第二層和第三層交換的性能和業(yè)務(wù)流的管理功能。 第四層交換也要求端到端 QoS，提高第二層和第三層交換一包接一包 QoS 傳輸?shù)哪芰Α? a,第二層交換 局域網(wǎng)交換技術(shù)是作 為對共享式局域網(wǎng)提供有效的網(wǎng)段劃分的解決方案而出現(xiàn)的，他可以使每個(gè)用戶盡可能地分享到最大帶寬。二層交換機(jī)的弱點(diǎn)正是它處理廣播封包的手法太不有效，比方說，當(dāng)一 個(gè)交換機(jī)收到一個(gè)從 TCP/IP 工作站上發(fā)出來的廣播封包時(shí)，他便會(huì)把該封包傳到所有其他端口去，哪怕有些端口上連的是 IPX 或 DEC工作站 !這樣一來，非 TCP/IP 接點(diǎn)的帶寬便會(huì)受到負(fù)面的 影響，就算同樣的 TCP/IP 接點(diǎn)，除非他們的子網(wǎng)跟發(fā)送那個(gè)廣播封包的工作站的子網(wǎng)相同，否則他們也會(huì)無原無故地收到一些與他們毫不相干的網(wǎng)絡(luò)廣播，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率因此會(huì)大打折扣。如果認(rèn)為第三層交換機(jī)就是路由器，那也應(yīng)稱作超高速反傳統(tǒng)路由器，因?yàn)榈谌龑咏粨Q器沒做任何 拆打 數(shù)據(jù)封包的工作，所有路過他的封包都不會(huì)被修改并以交換的速度傳到目的地。如果在路由表中查不到對應(yīng) MAC 地址的網(wǎng)絡(luò)地址，則路由器將向源地址的站點(diǎn)返回一個(gè)信息，并把這個(gè)數(shù)據(jù)包丟掉。第二層與第三層交換產(chǎn)品在解決局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的帶寬及容量問題上發(fā)揮了很好的作用，但是，這可能還不夠，還需要更多的性能，而這正是第四層交換的用武之地。另一方面，路由器或第三層交換，只針對單一的包進(jìn)行處 理，不清楚上一個(gè)包從哪來、也不知道下一個(gè)包的情況。 六，第四層交換與服務(wù)器集群 在第四層交換和服務(wù)器集群技術(shù)（如 Microsoft 的 Wolfpack)之間有一些共同的 功能。另一方面，第四層交換是建立在標(biāo)準(zhǔn) IP 協(xié)議族之上的。第四層交換可以使人們對許多備份服務(wù)器進(jìn)行毫無 顧忌的選擇，同時(shí)，還會(huì)有一系列服務(wù)器在提供同樣的服務(wù)，這樣就可以使各服務(wù)器上的通信量負(fù)載達(dá)到平衡。這些方法包括求權(quán)數(shù)最小接入的簡單加權(quán)循環(huán)、測量往返時(shí)延和服務(wù)器自身的閉合環(huán)路反饋等等。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(gè)千兆以太網(wǎng)連接上亦如此。 c,表容量 應(yīng)注意的是，進(jìn)行第四層交換的交換機(jī)需要有區(qū)分和存貯大量發(fā)送表項(xiàng)的能力。因而發(fā)送表的大小隨端點(diǎn)設(shè)備和應(yīng)用類型數(shù)量的增長而迅速增長。 八，介紹幾種第四層交換產(chǎn)品 Berkeley Networks 公司的 exponeNT e4 和 Alteon Networks 公司的 ACEswith 180 兩款 第四層交換產(chǎn)品具有突出的性能和靈活性，能夠比第二層和第三層交換機(jī)做出更智能的轉(zhuǎn)發(fā)決定。同時(shí)， Alteon的第四層交換技術(shù)具有 Web 高速緩存重定向功能，能把指定發(fā)往遠(yuǎn)程 Inter 主機(jī)的 HTTP通信攔截，并將這些通信重新定向到本地的高速緩存服務(wù)器上，從而大大加快了訪問 Inter的速度，并節(jié)省了大量寶貴的廣域網(wǎng)帶寬。此外， Cabletron Smart SwitchRouter 基于第四層交換的 QoS 功能為特定業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)交換提供了不同級別的優(yōu)先處理能力。傳統(tǒng)基于硬件的負(fù)載均衡器是速度為 45Mbps 的優(yōu)化的兩端口設(shè)備。此外，第四層交換機(jī)直接安放在服務(wù)器前端，它了解應(yīng)用會(huì)話內(nèi)容和用戶權(quán)限，因而使它成為了防止非授權(quán)訪問服務(wù)器的理想平臺。 Alteon 的第四層交換機(jī)監(jiān)測 Web Server 的可用性，包括物理連接、 Web Server 主機(jī) 、 HTTP Server 本身的健康狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某臺 Web Server 不能提供 Web 服務(wù)時(shí)，交換機(jī)自動(dòng)把 Web 請求分配到好的兩臺 Web Server。 交換網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù) 交換是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的方向。 一、三種路由技術(shù) 目前交換網(wǎng)絡(luò)中的路由技術(shù)有三種，其中第一種是最為保守的方法，即第三層的路由器與第二層交換機(jī)相結(jié)合的方法。它本身所具有的路由功能支持虛擬 LAN，并支持大多數(shù)同一虛擬網(wǎng)內(nèi)或不同虛擬網(wǎng)之間節(jié)點(diǎn)的通信，減少了工作組與部門之間所使用的路由器的數(shù)目。 交換網(wǎng)中的第三種路由技術(shù)則采用了一種全新的結(jié)構(gòu) :路由服務(wù)器與邊界交換機(jī)相結(jié)合。需 要指出的是，目前路由服務(wù)器與交換機(jī)之間的通信協(xié)議還不統(tǒng)一，不同廠家的產(chǎn)品還不兼容。第二層交換機(jī)與傳統(tǒng)路由器相結(jié)合的辦法適用于較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用。另外，它與第一種方法相比，由于交換機(jī)可在工作組與部門范圍內(nèi)同時(shí)負(fù)責(zé)交換與路由選徑工作，故節(jié)省了傳統(tǒng)路由器使用的數(shù)目。第三層路由器的使用增加了頭標(biāo)的尋找及某些算法的執(zhí)行，因此大大增加了信息包的延遲，其延遲時(shí)間高達(dá) 5 毫秒。同一虛擬網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的交通在 MAC 層進(jìn)行交換，延遲較小。偶而在邊界交換機(jī)不知道發(fā)送目標(biāo)地址時(shí)，才向路由服務(wù)器發(fā)詢問信息包，此時(shí)才會(huì)出現(xiàn)尋徑的延遲。加之人機(jī)界面是基于文本的界面，因此當(dāng)企業(yè)網(wǎng)擴(kuò)展到較大規(guī)模時(shí)，路由器的管理與配置是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的。如 Cabletron 公司的 Securefast 管理程序就能夠允許網(wǎng)管人員利用屏幕，對不同組的用戶分配訪問權(quán)限，通過執(zhí)行該軟件將訪問權(quán)限通知所有的交換機(jī)。以下作者給出幾個(gè)公司生產(chǎn)的 50、 250、 500個(gè)端口三種路由方式產(chǎn)品的平均每個(gè)端口價(jià)格的對比情況 (見表 1～ 2)。從中我們還可發(fā)現(xiàn)，使用第二層交換機(jī)與第三層路由器組網(wǎng)時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，平均每個(gè)端口的價(jià)格越來越小，路由服務(wù)器組網(wǎng)的情況與之類似。 較好的方法是，以太 LAN 交換機(jī)都備有各自的 ATM 接口，從而允許 LAN 交換機(jī)與ATM 交換機(jī)直接建立連接，不必經(jīng)由路由器，這是一個(gè)明顯的改進(jìn)。 IPOverATM 標(biāo)準(zhǔn)與 LAN 仿真具有相同的目的，與 LAN 仿真不同的是，它只允許 ATM交通運(yùn)行于 IP 網(wǎng)絡(luò)。 四、結(jié)論 綜上所述，三種路由器技術(shù)各有特點(diǎn)，各有所長，用戶可根據(jù)自己的實(shí)際需要加以選擇?，F(xiàn)在已經(jīng)有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、 FDDI 和 ATM 技術(shù)個(gè)交換產(chǎn)品。根據(jù)支持的程度，端口進(jìn)行還可以細(xì)分為： *模塊交換：將整個(gè)模塊進(jìn)行網(wǎng)段遷移 *端口組交換：通常模塊上的端口被劃分為若干組，每組端口允許進(jìn)行網(wǎng)段遷移。對用戶而言，局域網(wǎng)交換機(jī)最主要的指標(biāo)是端口的配置、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交換能力、包交換速度等因素。眾所周知，傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在 OSI 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層 —— 數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的，而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。 其原理是：假設(shè)兩個(gè)使用 IP 協(xié)議的站點(diǎn) A、 B通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信，發(fā)送站點(diǎn) A