描述MOXA摩莎交換機層數有哪些區別

       首先講解下MOXA摩莎交換機（Switch）意為“開(kāi)關(guān)”是一種用于電（光）信號轉發(fā)的網(wǎng)絡(luò )設備。它可以為接入交換機的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)提供獨享的電信號通路。最常見(jiàn)的交換機是以太網(wǎng)交換機。其他常見(jiàn)的還有電話(huà)語(yǔ)音交換機、光纖交換機等。

接下來(lái)我為大家帶來(lái)MOXA摩莎交換機層數有哪些區別內容如下：

二層交換機，三層交換機及四層交換機的區別

二層交換

二層交換技術(shù)的發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數據鏈路層設備，可以識別數據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進(jìn)行轉發(fā)，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內部的一個(gè)地址表中。 [3] 

具體的工作流程如下：

1) 當交換機從某個(gè)端口收到一個(gè)數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個(gè)端口上的；

2) 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口；

3) 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數據包直接復制到這端口上；

4) 如表中找不到相應的端口則把數據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時(shí)，交換機又可以記錄這一目的MAC地址與哪個(gè)端口對應，在下次傳送數據時(shí)就不再需要對所有端口進(jìn)行廣播了。不斷的循環(huán)這個(gè)過(guò)程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學(xué)習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

從二層交換機的工作原理可以推知以下三點(diǎn)：

1) 由于交換機對多數端口的數據進(jìn)行同時(shí)交換，這就要求具有很寬的交換總線(xiàn)帶寬，如果二層交換機有N個(gè)端口，每個(gè)端口的帶寬是M，交換機總線(xiàn)帶寬超過(guò)N×M，那么這交換機就可以實(shí)現線(xiàn)速交換

2) 學(xué)習端口連接的機器的MAC地址，寫(xiě)入地址表，地址表的大?。ㄒ话銉煞N表示方式：一為BEFFER RAM，一為MAC表項數值），地址表大小影響交換機的接入容量

3) 還有一個(gè)就是二層交換機一般都含有專(zhuān)門(mén)用于處理數據包轉發(fā)的ASIC（Application specific Integrated Circuit，專(zhuān)用集成電路）芯片，因此轉發(fā)速度可以做到非?？?。由于各個(gè)廠(chǎng)家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能。

以上三點(diǎn)也是評判二、三層交換機性能優(yōu)劣的主要技術(shù)參數，這一點(diǎn)請大家在考慮設備選型時(shí)注意比較。 [3] 

三層交換

下面先來(lái)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )來(lái)看看三層交換機的工作過(guò)程。

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)送數據，已知目的IP，那么A就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡(luò )地址，判斷目的IP是否與自己在同一網(wǎng)段。如果在同一網(wǎng)段，但不知道轉發(fā)數據所需的MAC地址，A就發(fā)送一個(gè)ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數據包并發(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(wǎng)段的，那么A要實(shí)現和B的通訊，在流緩存條目中沒(méi)有對應MAC地址條目，就將第一個(gè)正常數據包發(fā)送向一個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)，這個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)一般在操作系統中已經(jīng)設好，這個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)的IP對應第三層路由模塊，所以對于不是同一子網(wǎng)的數據，最先在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址（由源主機A完成）；然后就由三層模塊接收到此數據包，查詢(xún)路由表以確定到達B的路由，將構造一個(gè)新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關(guān)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(guò)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(guān)系，并記錄進(jìn)流緩存條目表，以后的A到B的數據（三層交換機要確認是由A到B而不是到C的數據，還要讀取幀中的IP地址。），就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說(shuō)的一次路由多次轉發(fā)。 [3] 

以上就是三層交換機工作過(guò)程的簡(jiǎn)單概括，可以看出三層交換的特點(diǎn)：

1）由硬件結合實(shí)現數據的高速轉發(fā)。這就不是簡(jiǎn)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(xiàn)上，突破了傳統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(gè)重要參數。 [3] 

2）簡(jiǎn)潔的路由軟件使路由過(guò)程簡(jiǎn)化。大部分的數據轉發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是由二層模塊高速轉發(fā)，路由軟件大多都是經(jīng)過(guò)處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡(jiǎn)單照搬路由器中的軟件。

二層和三層交換機的選擇

二層交換機用于小型的局域網(wǎng)絡(luò )。這個(gè)就不用多言了，在小型局域網(wǎng)中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個(gè)接入端口和低廉價(jià)格為小型網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)提供了很完善的解決方案。

三層交換機的優(yōu)點(diǎn)在于接口類(lèi)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(wǎng)絡(luò )間的路由，它的優(yōu)勢在于選擇*佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行路由信息的交換等等路由器所具有功能。 [3] 

三層交換機的最重要的功能是加快大型局域網(wǎng)絡(luò )內部的數據的快速轉發(fā)，加入路由功能也是為這個(gè)目的服務(wù)的。如果把大型網(wǎng)絡(luò )按照部門(mén)、地域等等因素劃分成一個(gè)個(gè)小局域網(wǎng)，這將導致大量的網(wǎng)際互訪(fǎng)，單純的使用二層交換機不能實(shí)現網(wǎng)際互訪(fǎng)；如單純的使用路由器，由于接口數量有限和路由轉發(fā)速度慢，將限制網(wǎng)絡(luò )的速度和網(wǎng)絡(luò )規模，采用具有路由功能的快速轉發(fā)的三層交換機就成為。

一般來(lái)說(shuō)，在內網(wǎng)數據流量大，要求快速轉發(fā)響應的網(wǎng)絡(luò )中，如全部由三層交換機來(lái)做這個(gè)工作，會(huì )造成三層交換機負擔過(guò)重，響應速度受影響，將網(wǎng)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(diǎn)，不失為一種好的組網(wǎng)策略，當然，前提是客戶(hù)的腰包很鼓，不然就退而求其次，讓三層交換機也兼為網(wǎng)際互連。 [3] 

四層交換

第四層交換的一個(gè)簡(jiǎn)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(wǎng)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(wù)器。它所傳輸的業(yè)務(wù)服從各種各樣的協(xié)議，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協(xié)議。這些業(yè)務(wù)在物理服務(wù)器基礎上，需要復雜的載量平衡算法。 [3] 

在IP世界，業(yè)務(wù)類(lèi)型由終端TCP或UDP端口地址來(lái)決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。在第四層交換中為每個(gè)供搜尋使用的服務(wù)器組設立虛IP地址（VIP），每組服務(wù)器支持某種應用。在域名服務(wù)器（DNS）中存儲的每個(gè)應用服務(wù)器地址是VIP，而不是真實(shí)的服務(wù)器地址。當某用戶(hù)申請應用時(shí)，一個(gè)帶有目標服務(wù)器組的VIP連接請求（例如一個(gè)TCP SYN包）發(fā)給服務(wù)器交換機。服務(wù)器交換機在組中選取好的服務(wù)器，將終端地址中的VIP用實(shí)際服務(wù)器的IP取代，并將連接請求傳給服務(wù)器。這樣，同一區間所有的包由服務(wù)器交換機進(jìn)行映射，在用戶(hù)和同一服務(wù)器間進(jìn)行傳輸。 [3] 

特點(diǎn)：

OSI模型的第四層是傳輸層。傳輸層負責端對端通信，即在網(wǎng)絡(luò )源和目標系統之間協(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(hù)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（port number），它們可以區分每個(gè)數據包包含哪些應用協(xié)議（例如HTTP、FTP等）。端點(diǎn)系統利用這種信息來(lái)區分包中的數據，尤其是端口號使一個(gè)接收端計算機系統能夠確定它所收到的IP包類(lèi)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(chēng)作"插口（socket）"。1和255之間的端口號被保留，他們稱(chēng)為"熟知"端口，也就是說(shuō)，在所有主機TCP/I P協(xié)議棧實(shí)現中，這些端口號是相同的。除了"熟知"端口外，標準UNIX服務(wù)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。分配端口號的清單可以在RFC1700 "Assigned Numbers"上找到。 [3] 

TCP/UDP端口號提供的附加信息可以為網(wǎng)絡(luò )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(wù)器相連接的"虛擬IP"(VIP)前端的作用。每臺服務(wù)器和支持單一或通用應用的服務(wù)器組都配置一個(gè)VIP地址。這個(gè)VIP地址被發(fā)送出去并在域名系統上注冊。在發(fā)出一個(gè)服務(wù)請求時(shí)，第四層交換機通過(guò)判定TCP開(kāi)始，來(lái)識別一次會(huì )話(huà)的開(kāi)始。然后它利用復雜的算法來(lái)確定處理這個(gè)請求的*佳服務(wù)器。一旦做出這種決定，交換機就將會(huì )話(huà)與一個(gè)具體的IP地址聯(lián)系在一起，并用該服務(wù)器真正的IP地址來(lái)代替服務(wù)器上的VIP地址。 [3] 

每臺第四層交換機都保存一個(gè)與被選擇的服務(wù)器相配的源IP地址以及源TCP端口相關(guān)聯(lián)的連接表。然后第四層交換機向這臺服務(wù)器轉發(fā)連接請求。所有后續包在客戶(hù)機與服務(wù)器之間重新影射和轉發(fā)，直到交換機發(fā)現會(huì )話(huà)為止。在使用第四層交換的情況下，接入可以與真正的服務(wù)器連接在一起來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)制定的規則，諸如使每臺服務(wù)器上有相等數量的接入或根據不同服務(wù)器的容量來(lái)分配傳輸流。 [3] 

1) 速度

為了在企業(yè)網(wǎng)中行之有效，第四層交換必須提供與第三層線(xiàn)速路由器可比擬的性能。也就是說(shuō)，第四層交換必須在所有端口以全介質(zhì)速度操作，即使在多個(gè)千兆以太網(wǎng)連接上亦如此。千兆以太網(wǎng)速度等于以每秒1488000 個(gè)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(wǎng)定義的最小尺寸，長(cháng)64字節)。 [3] 

2)服務(wù)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(wù)器的算法有很多種，有簡(jiǎn)單的檢測環(huán)路最近的連接、檢測環(huán)路時(shí)延或檢測服務(wù)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(wù)器現有業(yè)務(wù)量的精確的檢測。 [3] 

3) 表容量

應注意的是，進(jìn)行第四層交換的交換機需要有區分和存貯大量發(fā)送表項的能力。交換機在一個(gè)企業(yè)網(wǎng)的核心時(shí)尤其如此。許多第二/三層交換機傾向發(fā)送表的大小與網(wǎng)絡(luò )設備的數量成正比。對第四層交換機，這個(gè)數量必須乘以網(wǎng)絡(luò )中使用的不同應用協(xié)議和會(huì )話(huà)的數量。因而發(fā)送表的大小隨端點(diǎn)設備和應用類(lèi)型數量的增長(cháng)而迅速增長(cháng)。第四層交換機設計者在設計其產(chǎn)品時(shí)需要考慮表的這種增長(cháng)。大的表容量對制造支持線(xiàn)速發(fā)送第四層流量的高性能交換機至關(guān)重要。 [3] 

4) 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(wǎng)卡容錯連接時(shí)，就可能建立從一個(gè)服務(wù)器到網(wǎng)卡，鏈路和服務(wù)器交換器的冗余系統。