第四層交換機(jī)秉承了第三層交換機(jī)的特點(diǎn)，同時增加了其他功能，這里我們給大家分析了第四層交換機(jī)的基礎(chǔ)知識和原理，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展總是日新月異，近年，隨著百兆、千兆、甚至萬兆局域網(wǎng)的逐漸普及，寬帶局域網(wǎng)，甚至帶寬廣域網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，帶動了交換機(jī)技術(shù)也在不斷發(fā)展。

Internet的迅猛發(fā)展，電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子貿(mào)易、電子期貨等網(wǎng)絡(luò)交易方式的采用，在加速物流、資金流周轉(zhuǎn)的同時，也加速了信息急速驟增，給網(wǎng)絡(luò)信息中心服 務(wù)器增加了極大的壓力，從而使普遍需要緩解網(wǎng)絡(luò)核心系統(tǒng)壓力的需求一浪高過一浪。為此，業(yè)界不得不開始考慮第四層交換概念了，以滿足基于策略聯(lián)網(wǎng)、高級QoS（Quality of Service：服務(wù)質(zhì)量）以及其它服務(wù)改進(jìn)的要求。

一、 什么是第四層交換機(jī)

第四層交換的一個簡單定義是：它是一種功能，與其說第四層交換機(jī)是硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還不如說它是軟件網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，換句話說就是一類以軟件技術(shù)為主，以硬件技術(shù)為輔的網(wǎng)絡(luò)管理交換設(shè)備。它決定傳輸不僅僅依據(jù)MAC地址（第二層網(wǎng)橋）或源/目標(biāo)IP地址（第三層路由），而且依據(jù)TCP/UDP（第四層）應(yīng)用端口號。第四層交換功能就像是虛擬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。

某些人認(rèn)為所謂第四層交換機(jī)實(shí)際上就是在第三層交換機(jī)上增加了具有通過辨別第四層協(xié)議端口的能力，僅在第三層交換機(jī)上增加了一些增值軟件罷了，因而并非工作在傳輸層，而是仍然在第三層上進(jìn)行交換操作，只不過是對第三層交換更加敏感而已，從根本上否定第四層交換的關(guān)鍵技術(shù)與作用。我們知道，數(shù)據(jù)包的第二層IEEE802.1P字段或第三層IP ToS字段可以用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包本身的優(yōu)先級，我們說第四層交換機(jī)基于第四層數(shù)據(jù)包交換，這是說它可以根據(jù)第四層TCP/UDP端口號來分析數(shù)據(jù)包應(yīng)用類型，即第四層交換機(jī)不僅完全具備第三層交換機(jī)的所有交換功能和性能，還能支持第三層交換機(jī)不可能擁有的網(wǎng)絡(luò)流量和服務(wù)質(zhì)量控制的智能型功能。

二、第四層交換機(jī)技術(shù)原理

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（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)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）”。分配端口號的最近清單可以在RFC 1700“Assigned Numbers”上找到。

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)。具有第四層功能的交換機(jī)能夠起到與服務(wù)器相連接的“虛擬IP”（VIP）前端的作用。每臺服務(wù)器和支持單一或通用應(yīng)用的服務(wù)器組都配置一個VIP地址。這個VIP地址被發(fā)送出去并在域名系統(tǒng)上注冊。

在發(fā)出一個服務(wù)請求時，第四層交換機(jī)通過判定TCP開始，來識別一次會話的開始。然后它利用復(fù)雜的算法來確定處理這個請求的***服務(wù)器。一旦做出這種決定，交換機(jī)就將會話與一個具體的IP地址聯(lián)系在一起，并用該服務(wù)器真正的IP地址來代替服務(wù)器上的VIP地址。

每臺第四層交換機(jī)都保存一個與被選擇的服務(wù)器相配的源IP地址以及源TCP 端口相關(guān)聯(lián)的連接表。然后第四層交換機(jī)向這臺服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)連接請求。所有后續(xù)包在客戶機(jī)與服務(wù)器之間重新影射和轉(zhuǎn)發(fā)，直到交換機(jī)發(fā)現(xiàn)會話為止。在使用第四層交換的情況下，接入可以與真正的服務(wù)器連接在一起來滿足用戶制定的規(guī)則，諸如使每臺服務(wù)器上有相等數(shù)量的接入或根據(jù)不同服務(wù)器的容量來分配傳輸流。

三、第四層交換機(jī)產(chǎn)品推薦

第四層交換機(jī)在業(yè)界有一通用的名字叫做“應(yīng)用交換機(jī)”，比較有名的有美國F5公司的BIG-IP 2400系列和Radware公司的Web Server Director。當(dāng)然，這兩款應(yīng)用交換機(jī)同時擁有不菲的價格。作為當(dāng)今業(yè)界最出色的第四層交換機(jī)，BIG-IP 2400集成了F5全新的Packet Velocity ASIC，加速了站點(diǎn)響應(yīng)速度，每秒可處理多達(dá)250000個第四層（IP地址和端口）請求。

BIG-IP硬件平臺上運(yùn)行的BIG-IP 2400應(yīng)用流量管理可為所有基于IP的應(yīng)用和Web服務(wù)提供原來只有Web應(yīng)用才能享有的流量管理功能。在任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，BIG-IP都能通過其功能強(qiáng)大的通用檢查引擎（Universal Inspection Engine）和iRules準(zhǔn)確、安全、經(jīng)濟(jì)高效地創(chuàng)建和提供所有基于IP的應(yīng)用或Web服務(wù)。確保所有IP應(yīng)用的高可用性和正常運(yùn)行時間，創(chuàng)建一個可控的執(zhí)行點(diǎn)以對所有流量進(jìn)行前瞻性安全控制，使服務(wù)器和應(yīng)用能夠及時準(zhǔn)確地做出響應(yīng)，無需額外硬件、軟件或其它IT資源。還能根據(jù)報(bào)頭或有效負(fù)載的值對應(yīng)用和Web服務(wù)請求進(jìn)行截取、檢查、轉(zhuǎn)換和引導(dǎo)，以確保業(yè)務(wù)連續(xù)性、安全性和出色性能。

可以有完全的靈活性將流量分配到服務(wù)器群和數(shù)據(jù)中心，借此可無縫地添加服務(wù)器和處理不斷增加的流量規(guī)模，從而以經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)服務(wù)的增長，實(shí)現(xiàn)了高性價比的服務(wù)擴(kuò)展Web Server Director可按IP地址、應(yīng)用和內(nèi)容來管理服務(wù)器群的帶寬分配，從而確保了***的服務(wù)水平，以此可保證關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用和優(yōu)化所有企業(yè)業(yè)務(wù)的性能，允許對服務(wù)水平進(jìn)行優(yōu)先級控制，借助Configware Insite，可以全方位地監(jiān)視所有服務(wù)器操作，借此可以查看IP應(yīng)用的實(shí)時或過去的性能統(tǒng)計(jì)信息，準(zhǔn)確地找到問題以及對操作進(jìn)行管理

結(jié)束語：組建一個高速、寬帶、穩(wěn)定、可靠，且能融合安全與保密等全新需求的內(nèi)外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當(dāng)前企業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。隨著高層交換機(jī)的發(fā)展勢頭將會越來越猛，其結(jié)果是由專用的硬件新技術(shù)代替目前的高層軟件交換技術(shù)，或是軟硬件技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)。可以預(yù)見，在未來的高層交換機(jī)上，將會集中體現(xiàn)ISO的七層標(biāo)準(zhǔn)，將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分立設(shè)備統(tǒng)一起來，這不僅可以極大地提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)、傳輸和交換能力與速率，還能夠降低設(shè)備成本、簡化網(wǎng)絡(luò)管理、優(yōu)化組網(wǎng)過程，使高層交換機(jī)在管理與控制功能方面直接在第七層應(yīng)用層上發(fā)揮重要作用。