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1、二层、三层、四层交换机区别以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术 参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比拟。（二）路由技术路由器工作在OSI模型的第三层-网络层操作，其工 作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别 决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功 能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表， 这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里 走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路 层信息加上转发出去；如果不能知道下一步走向那里，那么将 此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转 发数
2、据包。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达 目的地址的最正确路径，然后由相对简单直接的转发机制发 送数据包。承受数据的下一台路由器依照一样的工作方式继 续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信 息的更新，将局部或者全部的路由信息公布出去，路由器通 过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑构造，这一类的 路由协议称为距离矢量路由协议；另一种是路由器将自己的 链路状态信息开展广播，通过互相学习掌握全网的路由信息, 进而计算出最正确的转发路径，这类路由协议称为链路状态 路由协议。由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的 工作能力直接决定
3、其性能的优劣。当然这一判断还是对中低 端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体 系设计。（三）三层交换技术近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都 在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三 层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么 新的玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络 来看看三层交换机的工作过程。组网比拟简单使用IP的设备A三层交换机 使用ip的设备b比方A要给B发送数据，目的IP,那么A就用子网 掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址, A就发送一个ARP请求，B返回其M
4、AC地址，A用此MAC封装 数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC 地址表，将数据包转发到相应的端口。如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现 和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将 第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般 在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对 于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表 以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网 关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC 地址。通过一定的识别触发机制，确立主机
5、A与B的MAC地 址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就 直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由屡次 转发。以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三 层交换的特点：由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由 模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路 由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽, 这些是三层交换机性能的两个重要参数。简洁的路由软件使路由过程简化。大局部的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件 处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处 理的高效优化软件，并不
6、是简单照搬路由器中的软件。结论二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了， 在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的快速交换 功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完 善的解决方案。路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大, 路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由，它的优势在 于选择最正确路由，负荷分担，链路备份及和其他网络开展 路由信息的交换等等路由器所具有功能。三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部 的数据的快速转发，参加路由功能也是为这个目的服务的。 如果把大型网络按照部门，地域等等因素划分成一个个小局 域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交
7、换机不 能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限 和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具 有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网 络中，如全部由三层交换机来做这个工作，会造成三层交换 机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去 完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略， 当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层 交换机也兼为网际互连。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（第二层网桥）或源/目标IP地址 （第三层路由），而且依据TCP/UDP（第
8、四层）应用端口号。第四 层交换功能就象是虚IP,指向物理服务器。它传输的业务服 从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协 议。这些业务在物理服务器根底上，需要复杂的载量平衡算 法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决 定，在第四层交换中的应用区间那么由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚 IP地址（VIP）,每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS） 中存储的每个应用服务器地址是VIP,而不是真实的服务器 地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连 接请求（例如一个TCPSYN
9、包）发给服务器交换机。服务器 交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实 际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同 一区间所有的包由服务器交换机开展映射，在用户和同一服 务器间开展传输。第四层交换的原理OSI模型的第四层是传输层。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协议栈中这是 TCP （一种传输协议）和UDP （用户数据包协议）所在的协议 层。在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号（portnumber ）, 它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP. FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是 端口号使一个
10、接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包 类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址 的组合通常称作“插口 （socket1和255之间的端口号 被保存，他们称为“熟知”端口，也就是说，在所有主机TCP/IP 协议栈实现中，这些端口号是一样的。除了 “熟知”端口外， 标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一 般在1024以上分配端口号.分配端口号的最近清单可以在 RFcl700 AssignedNumbers,上找到。TCP / UDP 端 口 号提供 的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第4层交换的根 底。“熟知”端口号举例：应用协议端口号FTP20 （数据）
11、21 （控制）TELNET23SMTP25HTTP80NNTP119NNMP16162 （SNMPtraps）TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利 用，这是第四层交换的根底。具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的 “虚拟IP（VIP）前端的作用。每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置 一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注 册。在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开 始，来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定 处理这个请求的最正确服务器。一旦做出这种决定，交换机 就将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器 真正
12、的IP地址来代替服务器上的VIP地址。每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配 的源IP地址以及源TCP端口相关联的连接表。然后第四层 交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与 服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现会话为止。在使用第四层交换的情况下，接入可以与真正的服务器 连接在一起来满足用户制定的规那么，诸如使每台服务器上有 相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。如何选用合适的第四层交换a,速度为了在企业网中行之有效，第四层交换必须提供与第三 层线速路由器可比拟的性能。也就是说，第四层交换必须在 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。
13、千兆以太网速度等于以每秒488000个数据包的最 大速度路由（假定最坏的情形，即所有包为以及网定义的最 小尺寸，长64字节）。b,服务器容量平衡算法依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用 分配给服务器的算法有很多种，有简单的检测环路最近的连 接、检测环路时延或检测服务器本身的闭环反响。在所有的 预测中，闭环反响提供反映服务器现有业务量的最准确的检 测。C,表容量应注意的是，开展第四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。许多第二/三层交换机倾向发送表的大小与网络设备 的数量成正比。对第四层交换机，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。第四层交换机设 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四层流量的高性能交换机至关重要.d,冗余第四层交换机内部有支持冗余拓扑构造的功能。在具有 双链路的网卡容错连接时，就可能建立从一个服务器到网卡, 链路和服务器交换器的完全冗余系统。