随着百兆、万兆局域网的普及和宽带城域网、宽带广域网的广泛应用，无论是内网、外网还是社区智能网，不断膨胀的信息量正迫使人们对网络系统中音频、视频、数据等信息的传输有越来越高的要求。基于此，提出了第四层交换的概念，以满足基于策略的网络、高级QoS和其他服务改进的要求。那么你了解第4层交换机吗？四层交换机的作用是什么？第二层交换机和第三层交换机有什么区别？如何选购四层交换机？

什么是四层交换机？四层交换机的作用是什么？

四层交换机不仅可以完成端到端的交换，还可以根据其应用特点确定或限制端口主机的交换流量。简单来说，四层交换机是基于传输层的分组交换过程，是一种基于TCP/IP协议应用层的新型局域网交换机。四层交换机支持TCP/UDP第四层以下的所有协议，可以识别至少80字节的包头长度，并可以根据TCP/UDP端口号区分数据包的应用类型，实现应用层的访问控制和服务质量保证。因此，四层交换机与其说是硬件网络设备，不如说是软件网络管理系统。也就是说，四层交换机是一种以软件技术为主，硬件技术为辅的网络管理交换设备。

众所周知，数据包的第二层IEEE802.1P字段或第三层IP ToS字段可以用来区分数据包本身的优先级。第四层交换机以第四层分组交换为基础，表示可以根据第四层TCP/UDP端口号分析分组应用类型，即第四层交换机不仅具有第三层交换机的所有交换功能和性能，还可以支持第三层交换机所不具备的网络流量和QoS控制的智能功能。

四层交换机和二层或三层交换机有什么区别？

详细介绍了四层交换机及其功能。为了方便区分四层交换机与二层交换机和三层交换机，首先对二层交换机和三层交换机进行了详细的理解。

1.什么是第2层交换机？

二层交换机根据二层数据链路层的MAC地址，通过站表路由，完成端到端的数据交换。由于站表的建立和维护是由交换机自动完成的，而路由器属于第三层设备，其寻址过程是由IP地址寻址和路由表以及路由协议生成的。所以二层交换机最大的优势就是数据传输速度快，因为只需要识别数据帧中的MAC地址，直接根据MAC地址选择转发端口的算法非常简单，用ASIC芯片实现非常方便。

2.什么是第3层交换机？

第三层交换机直接根据第三层网络层的IP地址交换端到端的数据。虽然三层交换机相当于二层交换机和路由器的组合，但这种组合不是简单的物理组合，而是各有所长的逻辑组合。它的重要性能是当一个信息源的第一个数据流在第三层交换时，路由系统会生成一个MAC地址和IP地址的映射表，并存储起来。当同一信息源的后续数据流再次进入交换环境时，交换机将根据第一次生成并存储的地址映射表，直接从第二层从源地址向目的地址传输，而不需要经过第三路由系统的处理，从而消除了路由带来的网络延迟，提高了数据包的转发效率。因此，三层交换机不仅可以完成二层交换机的端口交换功能，还可以完成部分路由器的路由功能。

3.第2层、第3层和第4层交换机之间的区别

通过上面的详细介绍可以发现，四层交换机与二层交换机、三层交换机的区别在于它们的工作模式和应用模式不同。

第二层交换机的解决方案实际上是一种廉价的“无处不在的交换机”解决方案。二层交换机的解决方案虽然也可以划分子网，限制广播，建立VLAN，但是控制能力小，灵活性不够，不能控制所有信息点的流量。缺乏方便实用的路由功能，只适用于小型局域网。

三层交换机的交换方案实际上是一种可以支持多级动态集成的解决方案。虽然这种多级动态融合功能在一定程度上可以由传统路由器和二层交换机承载，但与三层交换机相比，这种承载方案不仅需要更多的设备配置，占用更多的空空间，设计更多的布线，成本更高，而且数据传输性能也要差很多，因为在海量数据传输中。

四层交换机在网络中的应用非常灵活，即可以作为网络中心的汇接设备，也可以应用于局域网分布层的边缘接入，甚至可以切换到桌面作为工作组支撑。

如何选购四层交换机？

目前市场上的交换机分为两层、三层和四层，其中二层交换机和三层交换机是最常见的交换机类型。如何选购二层交换机和三层交换机这里不做解释，作为一个新人才如何选购四层交换机？四层交换机可以从以下四个点购买:

1.速度

在选择第4层交换机时，为了使其在企业网络中有效，第4层交换机必须提供与第3层线速路由器相当的性能。也就是说，第4层交换必须在所有端口上以全速运行，甚至在多个千兆以太网连接上也是如此。千兆以太网速度等于每秒1，488，000个包的最大速度，这是假设的最坏情况，也就是为以太网定义的所有包的最小大小，长度为64字节。

2.服务器容量平衡算法

根据期望的容量平衡区间大小，第四层交换机向服务器分配应用的算法有很多，比如简单地检测环路的最近连接，检测环路延迟或者检测服务器本身的闭环反馈。在所有预测中，闭环反馈提供了反映服务器现有流量的最准确的检测。

3.桌子容量

用户在选购时，要注意区分和存储交换机中大量发送条目的能力，用于第四层交换。当交换机处于企业网络的核心时尤其如此。许多第2/3层交换机倾向于使发送表的大小与网络设备的数量成比例。对于第4层交换机，这个数字必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话的数量。因此，发送表的大小随着端点设备和应用类型数量的增加而快速增加。第4层交换机需要考虑这种表的增长，因此大表容量对于制造能够以线速发送第4层流量的高性能交换机至关重要。

4.裁员

另外，注意四层交换机是否支持冗余拓扑也很重要。因为双链路网卡容错时，从一台服务器到网卡、链路、服务器交换机建立完全冗余的系统是可能的。

摘要

目前，四层交换机的主要技术包括包过滤、服务质量、主备连接等，此外还有网络负载均衡。随着信息应用水平的不断提高，其对网络的需求也越来越高、越来越复杂，四层交换机以及类似的高级网络设备将在未来的网络环境中发挥更重要的作用。