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第四層交換的原理
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(tǒng)之間協(xié)調通信。在IP協(xié)議棧中這是TCP(一種傳輸協(xié)議)和UDP(用戶數據包協(xié)議)所在的協(xié)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(qū)分每個數據包包含哪些應用協(xié)議(例如HTTP、FTP等)。端點系統(tǒng)利用這種信息來區(qū)分包中的數據，尤其是端口號使一個接收端計算機系統(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(xié)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. 分配端口號的最近清單可以在RFc1700”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4層交換的基礎
“熟知”端口號舉例
應用協(xié)議 端口號
FTP 20(數據)
21(控制)
TELNET 23
SMTP 25
HTTP 80
NNTP 119
NNMP 16
162(SNMPtraps)
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。
具有第四層功能的交換機能夠起到與服務器相連接的“虛擬IP”(VIP)前端的作用。
每臺服務器和支持單一或通用應用的服務器組都配置一個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)出一個服務請求時，第四層交換機通過判定TCP開始，來識別一次會話的開始。然后它利用復雜的算法來確定處理這個請求的最佳服務器。一旦做出這種決定，交換機就將會話與一個具體的IP地址聯系在一起，并用該服務器真正的IP地址來代替服務器上的VIP地址。
每臺第四層交換機都保存一個與被選擇的服務器相配的源IP地址以及源TCP 端口相關聯的連接表。然后第四層交換機向這臺服務器轉發(fā)連接請求。所有后續(xù)包在客戶機與服務器之間重新影射和轉發(fā)，直到交換機發(fā)現會話為止。
在使用第四層交換的情況下，接入可以與真正的服務器連接在一起來滿足用戶制定的規(guī)則，諸如使每臺服務器上有相等數量的接入或根據不同服務器的容量來分配傳輸流。
如何選用合適的第四層交換
a,速度
為了在企業(yè)網中行之有效，第四層交換必須提供與第三層線速路由器可比擬的性能。也就是說，第四層交換必須在所有端口以全介質速度操作，即使在多個千兆以太網連接上亦如此。千兆以太網速度等于以每秒488000 個數據包的最大速度路由(假定最壞的情形,即所有包為以及網定義的最小尺寸,長64字節(jié))。
b,服務器容量平衡算法
依據所希望的容量平衡間隔尺寸，第四層交換機將應用分配給服務器的算法有很多種，有簡單的檢測環(huán)路最近的連接、檢測環(huán)路時延或檢測服務器本身的閉環(huán)反饋。在所有的預測中，閉環(huán)反饋提供反映服務器現有業(yè)務量的最精確的檢測。
c,表容量
應注意的是，進行第四層交換的交換機需要有區(qū)分和存貯大量發(fā)送表項的能力。交換機在一個企業(yè)網的核心時尤其如此。許多第二/ 三層交換機傾向發(fā)送表的大小與網絡設備的數量成正比。對第四層交換機，這個數量必須乘以網絡中使用的不同應用協(xié)議和會話的數量。因而發(fā)送表的大小隨端點設備和應用類型數量的增長而迅速增長。第四層交換機設計者在設計其產品時需要考慮表的這種增長。大的表容量對制造支持線速發(fā)送第四層流量的高性能交換機至關重要.
d,冗余
第四層交換機內部有支持冗余拓撲結構的功能。在具有雙鏈路的網卡容錯連接時，就可能建立從一個服務器到網卡，鏈路和服務器交換器的完全冗余系統(tǒng)。 |
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