二層交換機，三層交換機，四層交換機的區(qū)別

　　 組網比較簡單

　　 使用IP的設備A------------------------三層交換機------------------------使用IP的設備B

　　 比如A要給B發(fā)送數(shù)據，已知目的IP，那么A就用子網掩碼取得網絡地址，判斷目的IP是否與自己在同一網段。

　　 如果在同一網段，但不知道轉發(fā)數(shù)據所需的MAC地址，A就發(fā)送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數(shù)據包并發(fā)送給交換機，交換機起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數(shù)據包轉發(fā)到相應的端口。

　　 如果目的IP地址顯示不是同一網段的，那么A要實現(xiàn)和B的通訊，在流緩存條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常數(shù)據包發(fā)送向一個缺省網關，這個缺省網關一般在操作系統(tǒng)中已經設好，對應第三層路由模塊，所以可見對于不是同一子網的數(shù)據，最先在MAC表中放的是缺省網關的MAC地址；然后就由三層模塊接收到此數(shù)據包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以缺省網關的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發(fā)端口的對應關
系，并記錄進流緩存條目表，以后的A到B的數(shù)據，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉發(fā)。

　　 以上就是三層交換機工作過程的簡單概括，可以看出三層交換的特點：
由硬件結合實現(xiàn)數(shù)據的高速轉發(fā)。

　　 這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模塊直接疊加在二層交換的高速背板總線上，突破了傳統(tǒng)路由器的接口速率限制，速率可達幾十Gbit/s。算上背板帶寬，這些是三層交換機性能的兩個重要參數(shù)。

　　 簡潔的路由軟件使路由過程簡化。

　　 大部分的數(shù)據轉發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是又二層模塊高速轉發(fā)，路由軟件大多都是經過處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡單照搬路由器中的軟件。

結論

　　 二層交換機用于小型的局域網絡。這個就不用多言了，在小型局域網中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入端口和低謙價格為小型網絡用戶提供了很完善的解決方案。

　　 路由器的優(yōu)點在于接口類型豐富，支持的三層功能強大，路由能力強大，適合用于大型的網絡間的路由，它的優(yōu)勢在于選擇最佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網絡進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。

　　 三層交換機的最重要的功能是加快大型局域網絡內部的數(shù)據的快速轉發(fā)，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網絡按照部門，地域等等因素劃分成一個個小局域網，這將導致大量的網際互訪，單純的使用二層交換機不能實現(xiàn)網際互訪；如單純的使用路由器，由于接口數(shù)量有限和路由轉發(fā)速度慢，將限制網絡的速度和網絡規(guī)模，采用具有路由功能的快速轉發(fā)的三層交換機就成為首選。

　　 一般來說，在內網數(shù)據流量大，要求快速轉發(fā)響應的網絡中，如全部由三層交換機來做這個工作，會造成三層交換機負擔過重，響應速度受影響，將網間的路由交由路由器去完成，充分發(fā)揮不同設備的優(yōu)點，不失為一種好的組網策略，當然，前提是客戶的腰包很鼓，不然就退而求其次，讓三層交換機也兼為網際互連。

　　 第四層交換的一個簡單定義是：它是一種功能，它決定傳輸不僅僅依據MAC地址(第二層網橋)或源/目標IP地址(第三層路由),而且依據TCP/UDP(第四層) 應用端口號。第四層交換功能就象是虛IP，指向物理服務器。它傳輸?shù)臉I(yè)務服從的協(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(yè)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(qū)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TCP SYN包）發(fā)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(qū)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。

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(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)據）
　　　　　　　　　　　　　? 21（控制）
　　　　 TELNET　　　　 23
　　　　 SMTP　　　　　 25
　　　　 HTTP　　　　　　 80
　　　　 NNTP　　　　　 119
　　　　 NNMP　　　　　 16
　　　　　　　　　　　　　　　　　 162（SNMP traps）
　　 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(lián)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(lián)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(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(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)量成正比。對第四層交換機，這個數(shù)量必須乘以網絡中使用的不同應用協(xié)議和會話的數(shù)量。因而發(fā)送表的大小隨端點設備和應用類型數(shù)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