什么是第四層交換

2019-11-05 01:34:36

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　　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，第四層交換卻已經在網絡領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。傳輸層負責端對端通信，即在網絡源和目標系統之間協調通信。在ip協議棧中這是TCP（一種傳輸協議）和UDP（用戶數據包協議）所在的協議層。
　　
　　在第四層中，TCP和UDP標題包含端口號（portnumber），它們可以唯一區分每個數據包包含哪些應用協議（例如HTTP、FTP等）。端點系統利用這種信息來區分包中的數據，尤其是端口號使一個接收端計算機系統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TCP/IP協議棧實現中，這些端口號是相同的。除了“熟知”端口外，標準UNIX服務分配在256到1024端口范圍，定制的應用一般在1024以上分配端口號。TCP/UDP端口號提供的附加信息可以為網絡交換機所利用，這是第四層交換的基礎。
　　
　　第四層交換和第二層、第三層交換的區別
　　　　
　　第二層、第三層和第四層交換在校園網絡中可以有很好的應用。第二層交換連接用戶和網絡，在子網中指引業務流，第三層交換或路由器將包從一個子網傳到另一個子網，第四層交換將包傳到終端服務器。第四層交換是網絡基礎結構中的重要因素，它使得服務器容量隨網絡帶寬增加而增加。
　　
　　從操作方面來看，第四層交換是穩固的，因為它將包控制在從源端到宿端的區間中。另一方面，路由器或第三層交換，只針對單一的包進行處理，不清楚上一個包從哪來、也不知道下一個包的情況。它們只是檢測包報頭中的TCP端口數字，根據應用建立優先級隊列。路由器根據鏈路和網絡可用的節點決定包的路由。第四層則是在可用的服務器和性能基礎上先確定區間。
　　
　　第四層交換的主要作用是提高個人服務器和組服務器的可靠性和可擴性。
　　
　　假如服務器速度跟不上，即使是具有最快速交換的網絡也不能完全確保端到端的性能?？梢韵胍姼邇炏葯嗟臉I務在這種QoS使能的網絡中會因服務器中低優先權的業務隊列而阻塞。在更糟的情況下，服務器甚至會喪失循環處理業務的能力。
　　
　　設計在服務器上的第四層交換的目的就是擴展過去服務器和應用中第二層和第三層交換的性能和業務流的治理功能。
　　
　　第四層交換的優勢
　　
　　第四層交換使用第三層和第四層信息包的報頭信息，根據應用區間識別業務流，將整個區間段的業務流分配到合適的應用服務器進行處理。
　　
　　每個開放的區間與特定的服務器相關，為跟蹤服務器，第四層交換使多個服務器支持的非凡應用，隨服務器的增加而線性增強整體性能。同時，第四層交換通過減少對任何特定服務器的依靠性而提高應用的可靠性。
　　
　　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傳輸的能力。例如，從級別高的用戶來的業務或重要應用的網絡業務流，可以分配給最快的I／O系統和CPU，而普通的業務就分配給性能較差的機器。
　　
　　第四層交換簡述
　　
　　第四層交換功能就象是虛IP，指向物理服務器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業務在物理服務器基礎上，需要復雜的載量平衡算法。在IP世界，業務類型由終端TCP或UDP端口地址來決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。
　　
　　在第四層交換中為每個供搜尋使用的服務器組設立虛IP地址（VIP），每組服務器支持某種應用。在域名服務器（DNS）中存儲的每個應用服務器地址是VIP，而不是真實的服務器地址。
　　
　　當某用戶申請應用時，一個帶有目標服務器組的VIP連接請求（例如一個TCPSYN包）發給服務器交換機。服務器交換機在組中選取最好的服務器，將終端地址中的VIP用實際服務器的IP取代，并將連接請求傳給服務器。這樣，同一區間所有的包由服務器交換機進行映射，在用戶和同一服務器間進行傳輸。

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