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第四層交換

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在建設企業網時 ， 這些企業正面對為交換網絡流量而設計的不同技術的迷魂陣 。此間一些產品廠商所創造的術語令人迷惑 。一些術語諸如“直通式路由、交換式路由、第三層交換、多層交換、標記交換、IP交換和多協議標簽交換”已經開發出來 ， 用以描述優化網絡交換性能的各種技術 。
正當網絡治理員認為他們正逐步弄清楚這些不同的第三層交換技術的差別時 ， 一種十分具意義的新概念提出了：第四層交換 。許多第3層交換技術要求采用專用的或廠家專用的協議 ， 而與此相反 ， 第4層交換是“廠商中立”的 ， 即使加入到現成的網絡環境中亦可受益
假如說第2層交換實質上是橋接 ， 第3層交換實質上是路由 ， 那么什么是第4層交換？
第2/3層交換
首先是“第2層交換” ， 這個概念數年前由Kalpana（現在的CISCO）等公司提出 。第2層交換是多端口網橋技術的重新包裝 ， 其性能和可擴展能力有顯著提高 。這些產品傳輸幀基于第2層以太網、令牌環網、或FDDI MAC（介質訪問控制）地址 。有兩類通用的第2層交換機：工作組交換機和網段交換機 。工作組交換機產生獨占網絡帶寬 ， 為每個端點設備（如工作站或服務器）提供專門的LAN網段 ， 實際上取代了共享介質LAN網段間或在LAN主干間橋接流量；一般每個端口必須支持大量的MAC地址 。
后來“第3層交換”及所有與之相關的術語（如多層交換、IP交換、路由交換機等）提出來了 。但第3層交換技術實質上是路由 ， 譬如在IP子網間交換流量 。第3層交換試圖減輕傳統路由器帶來的性能瓶頸-----在企業網流量分布偏離80/20規則且大多數流量必須跨越子網邊界是顯得越來越重要 。大多數第3層交換技術可以歸結為“路由一次 ， 交換多次” ， 或者是基于高性能硬件的線速路由器 。
當兩個設備在不同子網將間通信時 ， “路由一次、交換多次”技術試圖使路由次數降至最低 。這種技術通過分離路由的兩個功能組件----路由計算和幀發送-----減輕了潛在的性能下降 。交換機根據與一個數據“流”關聯的第一個數據包計算并建立通信路徑一次（“路由一次”） ， 然后對此數據流剩余包交換至同一路徑（“交換多次”）；這樣消除了進一步的路由計算 。“路由一次 ， 交換多次”技術的實例包括Cabletron公司的SecureFast虛擬網 。
與此對照 ， 線速路由器在硬件上實現了傳統的路由功能 ， 消除了基于軟件的路由器的性能瓶頸 。通過建造專門的路由ASICs（專用集成電路） ， 這些產品可以把路由性能提高一個量級----線速路由器以每秒百萬包的數率發送流量；而傳統基于軟件的路由器僅能以每秒數十萬包數率發送數據包 。線速路由器提高提供的吞吐速率足以以全介質速率驅動多條千兆以太網鏈路 。
進入第四層交換
假如第二層交換是網橋的再現 ， 第三層是路由 ， 那么 ， 什么是第四層交換？
OSI模型在第四層是傳輸層 。傳輸層負責端對通信 ， 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（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議）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那些應用協議（例如HTTP、SMTP、FTP等等） 。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”（SOCHET） 。
1和255之間的端口號被保留 ， 它們稱為“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 。表一提供了這些“熟知”端口的例子 。除了“熟知”端口外 。標準UNIX服務分配在256到1024端口范圍 。結果 ， 定制的應用一般在1024以上分配端口號 。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絡交換機所利用 ， 這是第四層交換的基礎 。

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