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交换机技术简介及应用分析

时间：2023-10-18 07:48:47 其他范文收藏本文下载本文

交换机技术简介及应用分析（精选7篇）由网友“阿涛”投稿提供，下面就是小编给大家分享的交换机技术简介及应用分析，希望大家喜欢!

交换机技术简介及应用分析

篇1：交换机技术简介及应用分析

交换机的分类及功能

交换机是构建网络平台的“基石”，又称网络开关，它也属于集线器的一种，但是和普通的集线器功能上有较大区别。普通的集线器仅起到数据接收发送的作用，而交换机则可以智能的分析数据包，有选择的将其发送出去。举个例子来说：我们发出了一批专门发给某个人的数据包，如果是在使用普通集线器的网络环境中，则每个人都能看到这个数据包。而在使用了交换机的网络环境中，交换机将分析这个数据包是发送给谁的，之后将其进行打包加密，此时只有数据包的接收人才能收到。

从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数较少），也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。另一方面，从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。以下若不特殊说明，所提到的交换机指的都是局域网交换机。

众所周知，交换机工作在OSI参考模型的第二层——数据链路层上，主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。物理编址（相对应的是网络编址）定义了设备在数据链路层的编址方式；网络拓扑结构包括数据链路层的说明，定义了设备的物理连接方式，如星型拓扑结构或总线拓扑结构等；错误校验向发生传输错误的上层协议告警；数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧；流控可以延缓数据的传输能力，以使接收设备不会因为在某一时刻接收到了超过其处理能力的信息流而崩溃。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的具有防火墙的功能，这就是第三层交换机所具有的功能。所谓的第三层交换机就是在基于协议的VLAN划分时，增加了路由功能。

交换机技术现状及趋势分析

接口层包含了所有重要的局域网接口：10/100M以太网、千兆以太网、FDDI和 ATM。交换层集成了多种局域网接口并辅之以策略管理，同时还提供链路汇聚、VLAN和Tagging机制。路由层提供主要的 LAN路由协议：IP、IPX和 AppleTalk，并通过策略管理，提供传统路由或直通的第三层转发技术。策略管理和行政管理使网络管理员能根据企业的特定需求调整网络。

相对第三层，第二层被采用的程度决定了所谓的网络控制分类，一个纯第二层的解决方案，是最便宜的方案，但它在划分子网和广播限制等方面提供的控制也最少。而第三层交换机能为分类中的所有层次提供动态的集成支持。传统的通用路由器与外部的交换机一起使用也能达到此目的，但是与这种解决方案相比，第三层交换机需要更少的配置，更小的空间，更少的布线，价格更便宜，并能提供更高更可靠的性能。

第三层交换机基本上具有了传统交换机的所有功能，以第三层交换机为准，交换机具体技术实现包括：

1．可编程ASIC

ASIC是专用于优化第二层处理的专用集成电路，是当今联网解决方案的核心，它将多项功能集成在一个芯片上，具有设计简单、高可靠性、低电源消耗、更高的性能和成本更低等优点。

2．分布式流水线

有了分布式流水线，多个分布式的转发引擎能快速地独立传送数据包。在单个流水线中，多个 ASIC芯片同时处理多个帧。这种并发性和流水线可将转发性能提高到一个新高度：在所有的端口上实现点播（Unicast）、广播（Broadcast）和组播（Multicast）的线速性能。

3．动态可扩展的内存

对于先进的局域网交换产品，真实的性能是建立在智能化的存储器系统之上的。第三层交换机将存储器的一部分直接与转发引擎相关联。增加更多的接口模块，包括各自的转发引擎，存储器也相应地扩展了。并通过流水线式的ASIC处理，动态地构造缓存，增加了内存的使用率，系统也能够处理大的突发数据流而不丢包。

4．先进的队列机制

即使网络设备有突出性能，也会受到其所联接网段上的拥挤带来的损害。传统上，通过一个端口的流量必须在只有一个输出队列的缓存中保存，不论它的优先级是多大，也必须按照先进先出的方式被处理。当队列满的时候，任何超出的部分都将被丢弃。此外，当队列变长时，延时也增加了。这个特点使得在传统的以太网上运行实时的事务处理及多媒体应用变得非常困难。基于这种原因，许多网络设备厂商开发了新技术，可在一个以太网段上提供不同的服务级别，同时提供对延时和抖动的控制。这样就引进了每端口有不同级别队列的机制。

这种队列能更好地区分不同的流量级别，以便将网络更接近地与高性能应用匹配。像多媒体和实时数据流这样的数据包被放进高优先级队列。使用加权公平排队算法，可以更频繁地处理高优先级队列，但又不会置低优先级队列于不顾。传统应用的用户不会察觉到响应时间和吞吐量的变化，而那些使用紧急应用的用户则可得到及时的响应。

5．自动流量分类

有些数据流比其它数据流更重要。使用自动流量分类，第三层交换机可以指示数据包流水线区分用户指定的数据流，从而实现低延时、高优先级传输及避免拥塞。

6．智能许可权控制

第三层交换机提供多种安全机制，并使用流量分类器，管理员可以限制任何被识别的数据流，包括限制对服务器的访问及排除无用的协议广播，

这一点是网络技术领域里的突破性进展，即提供线速防火墙。

7．动态流量监督

流量的分类、优先化处理以及资源保留使企业网和Intranet管理员能将精力集中在更重要的事情上,即传统的和下一代的应用。但有一个事情还需要去做，那就是流量监督。流量监督不太算是一个策略机制，因为它实际上是一个保护机制。它监视流量和网络的拥塞情况，并对这些情况作出动态的响应，以保证所有的网络元素（终端用户和网络本身）都置于控制之下并能最佳运行。

为了在拥塞的局域网上进行优先化处理，许多第三层交换机使用了IEEE 802.1p的服务级别。为了避免拥塞，高性能第三层交换机甚至采用了更先进的技术来动态地监视输出队列的大小，以便发现一个端口是否将变得拥挤。通过控制队列的大小和拥塞，网络可以维持对延时敏感的数据流所需的极限。

8．可扩展的RMON实现

对RMON的支持已经成为进行主动和广泛的网络管理一个不可缺少的组成部分。RFC 1757定义的MIB含有物理层和MAC层的统计数据，RFC 定义的RMON 2将统计数据的采集扩展至网络层以上。

9．向量处理技术

向量处理技术用来加速数据帧的处理速度。第三层交换机的体系结构不仅在第二层之上增加了第三层的控制能力，而且还增加了多方位的多种向量控制，从而极大加强了向量处理功能。第三层交换机的向量处理有众多的优点：

*快速的帧处理速度。由于有了基于 ASIC的数据包分类、转发和解释技术，由软件进行帧解码的工作被降至最低的程度，与纯软件的设计相比，这种方法可以获得高得多的性能。

*具有高度适应性的功能控制。向量处理与可编程的ASIC相配合工作，从而能够以最小的开销支持未来的新标准。例如，对 IPv6的支持已经是向量逻辑的一部分。

*增强的管理功能。多方位的向量处理还包括内置的网络管理代理及RMON等。

10．多RISC处理机

在高可靠性的交换机中，一个专门的高性能 RISC处理机是绝对需要的。事实上，帧处理机(FP)与向量逻辑的结合所提供的性能是无与伦比的。

一个独立的应用处理机（AP）可辅助FP。象FP一样，AP也是一个高性能的 RISC处理机。AP控制除帧转发以外的所有操作：高层的桥接和路由，如生成树和 OSPF协议，以及SNMP操作和 HTTP操作等。使用AP和FP的好处是显而易见的，因为管理和计算方面的工作不影响数据转发，从而实现高吞吐量和低延时。

通过以上的技术分析，我们不难看出，高性能、安全性、易用性、可管理性、可堆叠性、服务质量及容错性是当前交换机的技术特点。随着视频会议、实时组播、网络电话、程控交换及自动呼叫转发等表明多媒体时代到来的新一代应用的出现，交换技术该向何处发展呢？有一点可以肯定的是，高带宽、安全性、服务质量及智能化应该是新一代交换机所应追求的技术方向。不过，值得一提的是，现在已经有厂家正朝着交换机分布式网络计算方向迈进。

Web交换机

Internet的发展瞬息万变，为应付不断增加的负载和新的应用需求，Web交换机应运而生，为数据中心设备（包括Internet服务器、防火墙、高速缓冲服务器和网关等）提供管理、路由和负载均衡传输。不同于传统网络设备的是，传统网络设备注重高速完成单个帧和数据包的交换，而Web交换侧重于跟踪和处理Web会话。除了由传统第二/三层交换机所提供的连接和封包路由外，Web交换机还可提供传统局域网交换机和路由器所缺乏的完备策略，将局部和全球服务器负载均衡、存取控制、服务质量保证（QoS）以及带宽管理等管理能力结合起来。目前，Web交换机已由纯粹的传输层（第四层）设备发展到具有基于内容（第七层）的交换的智能。利用内容或用户分类进行Web请求重定向是Web服务器的一项功能。不过，Internet传输和商业的发展远远超过计算机处理能力的提高。把内容分类卸到Web交换机可平衡整个网站的基础设施，下表以Alteon公司的产品为例介绍 Web交换机产品。

交换机应用分析

1.大型企业（500节点以上）：大型企业具有跨地域、跨行业、多层次和全方位等特点，业务内容覆盖面广，网络数据传输量大，数据交换能力强，首先要满足企业内部通信的需要，建立网络平台。并且要求网络系统不宕机，稳定可靠，不间断运行。要在注重考虑高性能、可管理性、高可靠性、适用性和性能价格比的基础上选择产品。

2.邮电行业：电信系统由于其经营特点和为公众服务的目的，决定了电信系统机构在地理位置上分布范围广，提供业务多而且不断更新。网络设备要求更是严格，一般网络设备选型为广域网产品。

3.铁路系统：铁路系统一般对广域网通信要求较高，各个站点的节点数不是特别多，所以各站点在建设局域网进行设备选型时可考虑选择部门级交换机或工作组级交换机。

4.银行业：该行业支行分布范围广，业务活动频繁，业务品种变化多，业务量增长快，因此对稳定性和响应时间要求比较高。由于该行业对数据敏感性特别高，因此要求有链路冗余，传输链路应具有备份功能，一旦主线路发生故障，备份线路可立即替换。所以要求网络设备处理能力强、容错性能好，并考虑好扩展性、可用性及可靠性。

5.证券业：该行业具有迅速、及时响应和稳定、安全、可靠、不间断运行的特点。设备选型要求背板速度快、冗余性能好、可管理及可堆叠，并充分考虑好设备的可开放性、可扩展性、可用性和可靠性。

6.教育行业：该行业对数据的关键性要求不是很高，涉及到多媒体教学、视频点播等主要应用，设备选型时要考虑到高带宽、高可用性及高扩展性。

7.中小型企业：对于企业的网络节点数少于500点的中小型企业，在创建企业Intranet时，由于企业内部数据流量不大，实时响应性不高，同时考虑到企业的可持续性发展，应注重网络设备的通用性、可靠性、可管理性、可扩充性及性能价格比。

总之，网络已经改变，用户却希望网络总是可以工作并且总是透明的。适应这种需求需要有弹性、速度和安全的控制。Internet 及Intranet已经使企业将注意力集中到最重要的东西——信息上，而不是基础结构上。通过策略控制网络是新的网络技术范例。控制方式使网络变得透明并保持配置 Intranet的灵活性。通过交换技术，能满足用户今天及未来的商业需求。而灵活的组网、线速性能以及完全的扩展性能使设备配置长期有效。

篇2：视点：第三层交换机技术简介

第三层交换机有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍第三层交换机技术的基础知识，交换机是构建网络平台的“基石”，又称网络开关，它也属于集线器的一种，但是和普通的集线器功能上有较大区别。普通的集线器仅起到数据接收发送的作用，而第三层交换机则可以智能的分析数据包，有选择的将其发送出去。

举个例子来说：我们发出了一批专门发给某个人的数据包，如果是在使用普通集线器的网络环境中，则每个人都能看到这个数据包。而在使用了交换机的网络环境中，第三层交换机将分析这个数据包是发送给谁的，之后将其进行打包加密，此时只有数据包的接收人才能收到。

众所周知，交换机工作在OSI参考模型的第二层――数据链路层上，主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。物理编址（相对应的是网络编址）定义了设备在数据链路层的编址方式；网络拓扑结构包括数据链路层的说明，定义了设备的物理连接方式，如星型拓扑结构或总线拓扑结构等；错误校验向发生传输错误的上层协议告警；数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧；流控可以延缓数据的传输能力，以使接收设备不会因为在某一时刻接收到了超过其处理能力的信息流而崩溃。目前第三层交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的具有防火墙的功能，这就是第三层交换机所具有的功能。所谓的第三层交换机就是在基于协议的VLAN划分时，增加了路由功能。

交换机技术现状及趋势分析

第三层交换是采用 Intranet的关键，它将第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，可在各个层次提供线速性能。这种集成化的结构还引进了策略管理属性，它不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供流量优先化处理、安全以及多种其它的灵活功能，如链路汇聚、VLAN和 Intranet的动态部署。第三层交换机分为接口层、交换层和路由层三部分。接口层包含了所有重要的局域网接口：10/100M以太网、千兆以太网、FDDI和 ATM。交换层集成了多种局域网接口并辅之以策略管理，同时还提供链路汇聚、VLAN和Tagging机制。路由层提供主要的 LAN路由协议：IP、IPX和 AppleTalk，并通过策略管理，提供传统路由或直通的第三层转发技术。策略管理和行政管理使网络管理员能根据企业的特定需求调整网络。

相对第三层，第二层被采用的程度决定了所谓的网络控制分类，一个纯第二层的解决方案，是最便宜的方案，但它在划分子网和广播限制等方面提供的控制也最少。而第三层交换机能为分类中的所有层次提供动态的集成支持，

传统的通用路由器与外部的交换机一起使用也能达到此目的，但是与这种解决方案相比，第三层交换机需要更少的配置，更小的空间，更少的布线，价格更便宜，并能提供更高更可靠的性能。第三层交换机基本上具有了传统交换机的所有功能，以第三层交换机为准，交换机具体技术实现包括：

1．可编程ASIC

2．分布式流水线

3．动态可扩展的内存

4．先进的队列机制

5．自动流量分类

6．智能许可权控制

第三层交换机提供多种安全机制，并使用流量分类器，管理员可以限制任何被识别的数据流，包括限制对服务器的访问及排除无用的协议广播。这一点是网络技术领域里的突破性进展，即提供线速防火墙。

7．动态流量监督

8．可扩展的RMON实现

对RMON的支持已经成为进行主动和广泛的网络管理一个不可缺少的组成部分。RFC 1757定义的MIB含有物理层和MAC层的统计数据，RFC 2021定义的RMON 2将统计数据的采集扩展至网络层以上。

篇3：全面讲解第四层交换机技术及应用

随着我国路由行业的发展，下面我们主要分析了第四层交换机技术及应用，随着百兆、千兆，甚至万兆局域网的逐渐普及，宽带城域网，甚至宽带广域网的广泛应用，不管是Intranet、Extranet、还小区智能网，日益扩张的海量信息量，正迫使着人们对网络系统中的音频、视频、数据等信息的传输量的要求越来越高。

Internet的迅猛发展，电子商务、电子政务、电子贸易、电子期货等网络交易方式的采用，在加速物流、资金流周转的同时，也加速了信息急速骤增，给网络信息中心服务器增加了极大的压力，从而使普遍需要缓解网络核心系统压力的需求一浪高过一浪。为此，业界不得不开始考虑第四层交换概念了，以满足基于策略联网、高级QoS（Quality of Service：服务质量）以及其它服务改进的要求。巨大的市场潜力，又大大刺激了广大厂商在网络关键设备方面的重大投入，以至于在极短的时间内出现了从传统的第二层交换机，到第四层交换机技术先进的第三层交换机，再到近期推出的第四层，甚至第七层交换机产品的喜人局面。

第四层交换机区别时第三层交换机的是，它不仅应用了第三层交换机中的IP第四层交换机技术，更重要的是它站在更高层次上，可以查看第三层数据包头源地址和目的地址的内容，可以通过基于观察到的信息采取相应的动作，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能。显然，第四层交换机在通过任务分配和负载均衡的同时，完全可以优化网络/服务器界面，提高服务器的可靠性和可扩充性，并提供详细的流量统计信息和记帐信息，从而在网络应用层水平上解决网络拥塞、网络安全和网络管理等问题，使网络更具“智能”性和可管理性。

组建一个高速、宽带、稳定、可靠，且能融合安全与保密等全新需求的内外联网络系统，是当前企业网络发展的趋势。高速局域网的应用，已轻松地将语音、视频等对延时、抖动、丢包要求非常苛刻的通信类型集成在同一数据网上传输。来自企业网络内部的安全威胁，最理想的防范措施，往往是采取对不同用户的限权控制，杜绝非授权通信。勿容至疑，这些都要求我们有全新的局域网交换机支持。另外，从提高服务质量方面看，虽然我们有不断增添网络带宽这种有效而又简单的方法，但无论交换机的背板带宽有多高，无论交换机的数据包转发率有多大，无论数据传输率有多快，网络拥塞却永远存在于网络中。这从一个侧面告诉我们，没有服务质量控制，同样将意味着数据包可能丢失、延迟可能增加。可见，工作在更高层次、支持质量服务、依靠软件运作和高层次管理的交换机，在现代企业网中具有多么重要的位置。下面我们就简单地介绍第四层交换机的相关性能、第四层交换机技术、应用领域和发展趋势。要想认识第四层交换机，先得对传统的第二层交换机和现在广泛应用的第三层交换机的基本工作原理和性能，有一些简单了解，只有通过比效，你才能真正鉴别第四层交换机。

众所周知，第二层交换机，是根据第二层数据链路层的MAC地址和通过站表选择路由来完成端到端的数据交换的。因为站表的建立与维护是由交换机自动完成，而路由器又是属于第三层设备，其寻址过程是根据IP地址寻址和通过路由表与路由协议产生的，

所以，第二层交换机的最大好处是数据传输速度快，因为它只须识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC地址产生选择转发端口的算法又十分简单，非常便于采用ASIC专用芯片实现。显然，第二层交换机的解决方案，实际上是一个“处处交换”的廉价方案，虽然该方案也能划分子网、限制广播、建立VLAN，但它的控制能力较小、灵活性不够，也无法控制各信息点的流量，缺泛方便实用的路由功能。

第三层交换机，是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的。表面上看，第三层交换机是第二层交换器与路由器的合二而一，然而这种结合并非简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合。其重要表现是，当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换后，其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，并将该表存储起来，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产生并保存的地址映射表，直接从第二层由源地址传输到目的地址，不再经过第三路由系统处理，从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。所以说，第三层交换机既可完成第二层交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。即第三层交换机的交换机方案，实际上是一个能够支持多层次动态集成的解决方案，虽然这种多层次动态集成功能在某些程度上也能由传统路由器和第二层交换机搭载完成，但这种搭载方案与采用三层交换机相比，不仅需要更多的设备配置、占用更大的空间、设计更多的布线和花费更高的成本，而且数据传输性能也要差得多，因为在海量数据传输中，搭载方案中的路由器无法克服路由传输速率瓶颈。

显然，第二层交换机和第三层交换机都是基于端口地址的端到端的交换过程，虽然这种基于MAC地址和IP地址的第四层交换机技术，能够极大地提高各节点之间的数据传输率，但却无法根据端口主机的应用需求来自主确定或动态限制端口的交换过程和数据流量，即缺乏第四层智能应用交换需求。第四层交换机不仅可以完成端到端交换，还能根据端口主机的应用特点，确定或限制它的交换流量。简单地说，第四层交换机是基于传输层数据包的交换过程的，是一类基于TCP/IP协议应用层的用户应用交换需求的新型局域网交换机。第四层交换机支持TCP/UDP第四层以下的所有协议，可识别至少80个字节的数据包包头长度，可根据TCP/UDP端口号来区分数据包的应用类型，从而实现应用层的访问控制和服务质量保证。所以，与其说第四层交换机是硬件网络设备，还不如说它是软件网络管理系统。也就是说，第四层交换机是一类以软件技术为主，以硬件第四层交换机技术为辅的网络管理交换设备。

最后值得指出的是，某些人在不同程度上还存在一些模糊概念，认为所谓第四层交换机实际上就是在第三层交换机上增加了具有通过辨别第四层协议端口的能力，仅在第三层交换机上增加了一些增值软件罢了，因而并非工作在传输层，而是仍然在第三层上进行交换操作，只不过是对第三层交换更加敏感而已，从根本上否定第四层交换的第四层交换机技术与作用。我们知道，数据包的第二层IEEE802.1P字段或第三层IP ToS字段可以用于区分数据包本身的优先级，我们说第四层交换机基于第四层数据包交换，这是说它可以根据第四层TCP/UDP端口号来分析数据包应用类型，即第四层交换机不仅完全具备第三层交换机的所有交换功能和性能，还能支持第三层交换机不可能拥有的网络流量和服务质量控制的智能型功能。

篇4：公路工程混凝土技术应用分析

公路工程混凝土技术应用分析

混凝土在公路施工作业中的'作生非常关键,其技术应用与发展亦关系到国家基础设施的建设质量.为提高混凝土的利用效率,以及加强混凝土在科学管理上的应用,为公路工程建设提供更多有利的参考依据,本文着重从公路工程的混凝土的技术应用方面加以阐述.

作者：陈宝祥作者单位：滦县宏大公路工程有限公司,河北唐山,063700 刊名：科技资讯英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(26) 分类号：U414 关键词：混凝土公路工程配合比强度

篇5：简介第四层交换机应用领域

随着时代的进步，科技的发达，第四层交换机技术也在为大家广泛使用，它可以通过基于观察到的信息采取相应的动作，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能，

随着百兆、千兆，甚至万兆局域网的逐渐普及，宽带城域网，甚至宽带广域网的广泛应用，不管是Intranet、Extranet、还小区智能网，日益扩张的海量信息量，正迫使着人们对网络系统中的音频、视频、数据等信息的传输量的要求越来越高。

Internet的迅猛发展，电子商务、电子政务、电子贸易、电子期货等网络交易方式的采用，在加速物流、资金流周转的同时，也加速了信息急速骤增，给网络信息中心服务器增加了极大的压力，从而使普遍需要缓解网络核心系统压力的需求一浪高过一浪。

为此，业界不得不开始考虑第四层交换概念了，以满足基于策略联网、高级QoS（Quality of Service：服务质量）以及其它服务改进的要求。巨大的市场潜力，又大大刺激了广大厂商在网络关键设备方面的重大投入，以至于在极短的时间内出现了从传统的第二层交换机，到技术先进的第三层交换机，再到近期推出的第四层，甚至第七层交换机产品的喜人局面。

第四层交换机区别时第三层交换机的是，它不仅应用了第三层交换机中的IP交换技术，更重要的是它站在更高层次上，可以查看第三层数据包头源地址和目的地址的内容，可以通过基于观察到的信息采取相应的动作，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制的关键功能。

显然，第四层交换机在通过任务分配和负载均衡的同时，完全可以优化网络/服务器界面，提高服务器的可靠性和可扩充性，并提供详细的流量统计信息和记帐信息，从而在网络应用层水平上解决网络拥塞、网络安全和网络管理等问题，使网络更具“智能”性和可管理性。

组建一个高速、宽带、稳定、可靠，且能融合安全与保密等全新需求的内外联网络系统，是当前企业网络发展的趋势。高速局域网的应用，已轻松地将语音、视频等对延时、抖动、丢包要求非常苛刻的通信类型集成在同一数据网上传输。

来自企业网络内部的安全威胁，最理想的防范措施，往往是采取对不同用户的限权控制，杜绝非授权通信。勿容至疑，这些都要求我们有全新的局域网交换机支持。另外，从提高服务质量方面看，虽然我们有不断增添网络带宽这种有效而又简单的方法，但无论交换机的背板带宽有多高.

无论交换机的数据包转发率有多大，无论数据传输率有多快，网络拥塞却永远存在于网络中。这从一个侧面告诉我们，没有服务质量控制，同样将意味着数据包可能丢失、延迟可能增加。

可见，工作在更高层次、支持质量服务、依靠软件运作和高层次管理的交换机，在现代企业网中具有多么重要的位置。下面我们就简单地介绍第四层交换机的相关性能、技术、应用领域和发展趋势。

一、什么是第四层交换机

要想认识第四层交换机，先得对传统的第二层交换机和现在广泛应用的第三层交换机的基本工作原理和性能，有一些简单了解，只有通过比效，你才能真正鉴别第四层交换机。

众所周知，第二层交换机，是根据第二层数据链路层的MAC地址和通过站表选择路由来完成端到端的数据交换的，

因为站表的建立与维护是由交换机自动完成，而路由器又是属于第三层设备，其寻址过程是根据IP地址寻址和通过路由表与路由协议产生的。

所以，第二层交换机的最大好处是数据传输速度快，因为它只须识别数据帧中的MAC地址，而直接根据MAC地址产生选择转发端口的算法又十分简单，非常便于采用ASIC专用芯片实现。

显然，第二层交换机的解决方案，实际上是一个“处处交换”的廉价方案，虽然该方案也能划分子网、限制广播、建立VLAN，但它的控制能力较小、灵活性不够，也无法控制各信息点的流量，缺泛方便实用的路由功能。

第三层交换机，是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的。表面上看，第三层交换机是第二层交换器与路由器的合二而一，然而这种结合并非简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合。

其重要表现是，当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换后，其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，并将该表存储起来，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产生并保存的地址映射表，直接从第二层由源地址传输到目的地址，不再经过第三路由系统处理。

从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。所以说，第三层交换机既可完成第二层交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。

即第三层交换机的交换机方案，实际上是一个能够支持多层次动态集成的解决方案，虽然这种多层次动态集成功能在某些程度上也能由传统路由器和第二层交换机搭载完成，但这种搭载方案与采用三层交换机相比。

不仅需要更多的设备配置、占用更大的空间、设计更多的布线和花费更高的成本，而且数据传输性能也要差得多，因为在海量数据传输中，搭载方案中的路由器无法克服路由传输速率瓶颈。

显然，第二层交换机和第三层交换机都是基于端口地址的端到端的交换过程，虽然这种基于MAC地址和IP地址的交换机技术，能够极大地提高各节点之间的数据传输率，但却无法根据端口主机的应用需求来自主确定或动态限制端口的交换过程和数据流量，即缺乏第四层智能应用交换需求。

第四层交换机不仅可以完成端到端交换，还能根据端口主机的应用特点，确定或限制它的交换流量。简单地说，第四层交换机是基于传输层数据包的交换过程的，是一类基于TCP/IP协议应用层的用户应用交换需求的新型局域网交换机。

第四层交换机支持TCP/UDP第四层以下的所有协议，可识别至少80个字节的数据包包头长度，可根据TCP/UDP端口号来区分数据包的应用类型，从而实现应用层的访问控制和服务质量保证。所以，与其说第四层交换机是硬件网络设备，还不如说它是软件网络管理系统。也就是说，第四层交换机是一类以软件技术为主，以硬件技术为辅的网络管理交换设备。

最后值得指出的是，某些人在不同程度上还存在一些模糊概念，认为所谓第四层交换机实际上就是在第三层交换机上增加了具有通过辨别第四层协议端口的能力，仅在第三层交换机上增加了一些增值软件罢了。

因而并非工作在传输层，而是仍然在第三层上进行交换操作，只不过是对第三层交换更加敏感而已，从根本上否定第四层交换的关键技术与作用。我们知道，数据包的第二层IEEE802.1P字段或第三层IP ToS字段可以用于区分数据包本身的优先级。

篇6：“透视”交换机故障的五种经典技术简介(一)

在一个交换网络里，您如何确定从哪里开始动手查找问题？想深入“透视”一个交换网络是非常困难的，首先，在2层交换的时候还是桥接转发方式，但到了3层交换却有了更高级的特性和转发规则，例如VLAN。

到了4层交换，就更加复杂了，出现了更高级的转发和负载均衡技术，故障诊断故障诊断和解决就需要更多的交换机配置知识。

在安装完一台交换机后，每个交换机的半双工端口就构成了一个冲突域。如果该端口连接了一个集线器，集线器下面连接若干站点，那么冲突域会扩大。但随着交换产品的价格下跌，现在大多数新建的网络每个交换端口都只连接一个站点。因此，在半双工连接情况下，冲突域仅针对一个单独的电缆链路。

交换机通常是一个独立广播域的一部分，包括串连或者并连的任意数目的其他交换机。如果使用了OSI模型3层的功能，就可以创建多广播域，广播域的数目与VLAN数目相等。最极限的情况，如果交换机功能允许，每个端口可以配置为一个独立的广播域。可以把这种情况描述为路由到桌面。为每个端口创建一个独立的广播域后，故障诊断就会严格受限。但是如果我们把每个端口设置为一个单独的广播域，交换机在转发流量的时候，每个端口都需要路由服务，这会占用交换机CPU的有限资源。在网络环境中，对每个单独的端口进行路由请求和应答是非常困难的，我们应该避免这样的配置。不幸的是，这种情况在实际情况中非常常见，网络中经常发现服务器全部在一个子网或者广播域中，所有的客户在另外的子网或者广播域中。在这种情况下，所有的请求都必须路由。如果维护行为限制在一个单独的服务器群里，那么考虑把服务器放进单独的VLAN里。然后把使用这台服务器的用户放到同一个VLAN。这样就可以使用2层交换的桥接方式来交换流量，只有很少的请求需要路由。如果服务器支撑多于一个用户区，可以在服务器上多装一块网卡来实现到用户的2层交换连接。

对交换机进行故障诊断的5种技术

可以采取5种基本方式来透视交换机。每一种方法都不同，都有积极或者消极的一面。类似在网络中遇到的其他问题一样，没有一个最好的答案。最合适的方案往往取决于您手中可以利用到的资源（什么工具可以使用或者以前安装过什么工具），而且使用这些技术有可能造成服务中断。

即使把这些方式组合起来，也不能监测到所连接的网络，在交换的环境里面，也不像集线器那样方便监测。我们几乎不可能看到通过一个交换机的全部流量。大多数的故障诊断会假设流量会在站点和所连接的服务器之间或经过故障诊断交换机uplink口通过。而实际上如果2台主机直接传输信息的话，就不会使用交换机的uplink口或者任何其他的端口来交换流量。除非你知道具体用到哪个端口，否则是监测不到的。

举个例子，如图1，一台服务器接入一台交换机。在反映有问题的用户中，一部分是直接与这台交换机相连，另外的一部分用户是由这台交换机的uplink口从其他路由器或者交换机连接上来的，

故障报告是访问服务器“慢”，这样的故障报告对技术支持工程师来说基本上没有任何价值。

一个最基本的交换机环境

方法1：通过TELNET或者串行口接入服务器

高级的网络技术支持工程师或其他知道交换机密码的人在进行故障诊断时可以选择通过TELENET或者交换机的串口登陆，来检查交换机的配置。

2、使用RS-232 控制端口

交换机配置可以通过上面提到的2种方法查看，虽然问题不一定是配置引起的。不管问题是操作系统有BUG还是配置不完善，都不能从配置列表中轻易的查看出。配置信息在定位交换机是否像预期的那样运行上比较有用，但针对故障诊断就不是了。为了验证交换机的配置，往往需要使用多种的交换机故障诊断方法配合。

很多交换机都带有实时的故障诊断工具，因为交换机生产厂家和型号的不同，这些故障解决工具的特征也各不相同。但是要使用好这些工具，必须依靠一定的理论知识和实际经验。

方法2：连接到一个空闲端口

最简单的故障诊断方法是在交换机的空闲端口接入一个监测工具，例如协议分析仪。

3、从任意端口监测

把监测工具接入交换机的一个空闲端口，不用中断服务就可以查看所属广播域。该监测工具与广播域里的其他站点一样有相同的权限。

不幸的是，交换机（做为一个多端口的桥接设备）几乎不转发流量到监测端口。因为桥接设备就是这样设计的，流量直转发到所属的目的端口，不会去其他的端口。协议分析仪因此几乎监测不到流量。

4、交换机在源端口和目的端口之间转发流量

非常少的流量会转到其他端口。站点和服务器之间可能每秒钟会转发几千个帧，但是监测端口每分钟只能看到几个帧。

转发到监测端口的流量几乎全部都是广播，包含一些零星的目的地址不明的帧。这些零星的帧是由于路由转发表老化的结果，经常是目的端口不明的帧。一些经验不够的技术人员看到这么高的广播（接近100％），却没有注意到端口利用率很低，就误判网络出现了广播风暴，其实不是。

这样查看交换网络几乎没有用，因为监测工具必须获取流量。获得的流量或者对广播域的查询对网络搜索和发现其他类型问题是有很有帮助的，但对解决用户连接慢的问题并没有多大的帮助。

对大多数交换机来说，都有一个更好的选择，可以把需要监测的端口流量备份到一个专门的空闲口。这种技术通常称为端口镜像。

大多数交换机厂家都提供备份或镜像流量的功能，可以把监测工具接入交换机一个专门配置过的端口。老的交换机必须指定一个专门的监测口做为镜像口，但现在大多数新的交换机可以指定任何一个端口做为镜像口。

虽然交换机厂家实现镜像的方式各不相同，但是有一些基本相同的监测选项。值得注意的是，几乎在所有的情况下，交换机在转发流量到镜像口的时候，同时把错误都过滤掉了。对于故障诊断来说，这意味着同时过滤掉了有用的信息。

篇7：激光焊接技术的应用简介

激光技术的竞争强化了激光焊接技术在汽车制造工业中的应用，新的激光焊接电源和更高的功率使得激光焊接进入了长期以来一直被传统焊接技术所垄断的汽车车身的制造领域，使得激光技术在汽车工业中得到了极为广泛的应用。利用激光混合焊接技术可大大提高冲压件缝隙的连接能力，更加充分地利用激光高速焊接时电弧焊接的工艺稳定性，

目前，激光及其复合焊接技术已在许多工业部门得到应用，而汽车是其中最重要的部门，最典型的例子是车身覆盖件剪裁激光拼焊以及顶盖与侧围的焊接。用激光将不同厚度、材质及性能的几块薄板拼焊起来，再冲压成形。不但提高了材料利用率，由40 % ～60 %提高到70 %～80 % ，而且减轻了重量，提高了综合力学性能。与单一的激光焊接技术相比，激光混合焊接技术具有显著的优点: 更大的熔深、较大缝隙的焊接能力及更好的焊缝韧性，通过焊丝可以影响焊缝组织结构及无焊缝背面下垂现象等。