第四層交換機是目前最常用的交換機之一，這里我們主要講解了第四層交換機的基礎知識及原理。Internet的迅猛發展，電子商務、電子政務、電子貿易、電子期貨等網絡交易方式的采用，在加速物流、資金流周轉的同時，也加速了信息急速驟增，給網絡信息中心服 務器增加了極大的壓力，從而使普遍需要緩解網絡核心系統壓力的需求一浪高過一浪。

一、 什么是第四層交換機

第四層交換的一個簡單定義是：它是一種功能，與其說第四層交換機是硬件網絡設備，還不如說它是軟件網絡管理系統，換句話說就是一類以軟件技術為主，以硬件技術為輔的網絡管理交換設備。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。第四層交換功能就像是虛擬IP，指向物理服務器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業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間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。

某些人認為所謂第四層交換機實際上就是在第三層交換機上增加了具有通過辨別第四層協議端口的能力，僅在第三層交換機上增加了一些增值軟件罷了，因而并非工作在傳輸層，而是仍然在第三層上進行交換操作，只不過是對第三層交換更加敏感而已，從根本上否定第四層交換的關鍵技術與作用。我們知道，數據包的第二層IEEE802.1P字段或第三層IP ToS字段可以用于區分數據包本身的優先級，我們說第四層交換機基于第四層數據包交換，這是說它可以根據第四層TCP/UDP端口號來分析數據包應用類型，即第四層交換機不僅完全具備第三層交換機的所有交換功能和性能，還能支持第三層交換機不可能擁有的網絡流量和服務質量控制的智能型功能。

二、第四層交換機技術原理

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之間協調通信。在IP協議棧中這是TCP（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議）所在的協議層。在第四層中，TCP和UDP標題包含端口號（port number），它們可以唯一區分每個數據包包含哪些應用協議（例如HTTP、FTP等）。端點系統利用這種信息來區分包中的數據，尤其是端口號使一個接收端計算機系統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）”。分配端口號的最近清單可以在RFC 1700“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地址被發送出去并在域名系統上注冊。

在發出一個服務請求時，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***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連接請求。所有后續包在客戶機與服務器之間重新影射和轉發，直到交換機發現會話為止。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。

三、第四層交換機產品推薦

第四層交換機在業界有一通用的名字叫做“應用交換機”，比較有名的有美國F5公司的BIG-IP 2400系列和Radware公司的Web Server Director。當然，這兩款應用交換機同時擁有不菲的價格。作為當今業界最出色的第四層交換機，BIG-IP 2400集成了F5全新的Packet Velocity ASIC，加速了站點響應速度，每秒可處理多達250000個第四層（IP地址和端口）請求。

BIG-IP硬件平臺上運行的BIG-IP 2400應用流量管理可為所有基于IP的應用和Web服務提供原來只有Web應用才能享有的流量管理功能。在任何網絡環境下，BIG-IP都能通過其功能強大的通用檢查引擎（Universal Inspection Engine）和iRules準確、安全、經濟高效地創建和提供所有基于IP的應用或Web服務。確保所有IP應用的高可用性和正常運行時間，創建一個可控的執行點以對所有流量進行前瞻性安全控制，使服務器和應用能夠及時準確地做出響應，無需額外硬件、軟件或其它IT資源。還能根據報頭或有效負載的值對應用和Web服務請求進行截取、檢查、轉換和引導，以確保業務連續性、安全性和出色性能。