第四層交換

2019-11-03 10:17:38

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供稿：網(wǎng)友

什么是第四層交換

　　盡管人們還在推敲第三層交換意味著什么，第四層交換卻已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域敲響了最新的音符。第三層交換是路由，那么，什么是第四層交換？

OSI模型的第四層是傳輸層。傳輸層負(fù)責(zé)端對端通信，即在網(wǎng)絡(luò)源和目標(biāo)系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)通信。在ip協(xié)議棧中這是TCP（一種傳輸協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議）所在的協(xié)議層。

在第四層中，TCP和UDP標(biāo)題包含端口號（port number），它們可以唯一區(qū)分每個(gè)數(shù)據(jù)包包含哪些應(yīng)用協(xié)議（例如HTTP、FTP等）。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。端口號和設(shè)備IP地址的組合通常稱作“插口（socket）”。

1和255之間的端口號被保留，他們稱為“熟知”端口，也就是說，在所有主機(jī)TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)中，這些端口號是相同的。除了“熟知”端口外，標(biāo)準(zhǔn)UNIX服務(wù)分配在256到1024端口范圍，定制的應(yīng)用一般在1024以上分配端口號。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，這是第四層交換的基礎(chǔ)。

　　第二層、第三層和第四層交換在校園網(wǎng)絡(luò)中可以有很好的應(yīng)用。第二層交換連接用戶和網(wǎng)絡(luò)，在子網(wǎng)中指引業(yè)務(wù)流，第三層交換或路由器將包從一個(gè)子網(wǎng)傳到另一個(gè)子網(wǎng)，第四層交換將包傳到終端服務(wù)器。第四層交換是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的重要因素，它使得服務(wù)器容量隨網(wǎng)絡(luò)帶寬增加而增加。

　　從操作方面來看，第四層交換是穩(wěn)固的，因?yàn)樗鼘刂圃趶脑炊说剿薅说膮^(qū)間中。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。它們只是檢測包報(bào)頭中的TCP端口數(shù)字，根據(jù)應(yīng)用建立優(yōu)先級隊(duì)列。路由器根據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)可用的節(jié)點(diǎn)決定包的路由。第四層則是在可用的服務(wù)器和性能基礎(chǔ)上先確定區(qū)間。

　　第四層交換的主要作用是提高個(gè)人服務(wù)器和組服務(wù)器的可靠性和可擴(kuò)性。

　　如果服務(wù)器速度跟不上，即使是具有最快速交換的網(wǎng)絡(luò)也不能完全確保端到端的性能。可以想見高優(yōu)先權(quán)的業(yè)務(wù)在這種QoS使能的網(wǎng)絡(luò)中會因服務(wù)器中低優(yōu)先權(quán)的業(yè)務(wù)隊(duì)列而阻塞。在更糟的情況下，服務(wù)器甚至?xí)适аh(huán)處理業(yè)務(wù)的能力。

　　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。

第四層交換的優(yōu)勢

　　第四層交換使用第三層和第四層信息包的報(bào)頭信息，根據(jù)應(yīng)用區(qū)間識別業(yè)務(wù)流，將整個(gè)區(qū)間段的業(yè)務(wù)流分配到合適的應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行處理。

　　每個(gè)開放的區(qū)間與特定的服務(wù)器相關(guān)，為跟蹤服務(wù)器，第四層交換使多個(gè)服務(wù)器支持的特殊應(yīng)用，隨服務(wù)器的增加而線性增強(qiáng)整體性能。同時(shí)，第四層交換通過減少對任何特定服務(wù)器的依賴性而提高應(yīng)用的可靠性。

　　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＠纾瑥募墑e高的用戶來的業(yè)務(wù)或重要應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流，可以分配給最快的I／O系統(tǒng)和CPU，而普通的業(yè)務(wù)就分配給性能較差的機(jī)器。

第四層交換簡述

　　第四層交換功能就象是虛IP，指向物理服務(wù)器。它傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)服從的協(xié)議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協(xié)議。這些業(yè)務(wù)在物理服務(wù)器基礎(chǔ)上，需要復(fù)雜的載量平衡算法。在IP世界，業(yè)務(wù)類型由終端TCP或UDP端口地址來決定，在第四層交換中的應(yīng)用區(qū)間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。

　　在第四層交換中為每個(gè)供搜尋使用的服務(wù)器組設(shè)立虛IP地址（VIP），每組服務(wù)器支持某種應(yīng)用。在域名服務(wù)器（DNS）中存儲的每個(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。

　　當(dāng)某用戶申請應(yīng)用時(shí)，一個(gè)帶有目標(biāo)服務(wù)器組的VIP連接請求（例如一個(gè)TCPSYN包）發(fā)給服務(wù)器交換機(jī)。服務(wù)器交換機(jī)在組中選取最好的服務(wù)器，將終端地址中的VIP用實(shí)際服務(wù)器的IP取代，并將連接請求傳給服務(wù)器。這樣，同一區(qū)間所有的包由服務(wù)器交換機(jī)進(jìn)行映射，在用戶和同一服務(wù)器間進(jìn)行傳輸。

摘自《網(wǎng)事網(wǎng)絡(luò)》

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