浅谈第四层交换机技术及应用

四、高层交换机发展趋势

IT行业长期追寻的“以内容识别网络”，其实就是指在传输层到应用层的第四到七层中进行的网络管理。如果一台交换机能够逐层解开通过的每一个数据包的每层封装，并识别其中最深层的信息，那么它就具备了内容识别功能。显然，要解决区分应用、动态分配资源和用户计费等人们希望的高层应用问题，用网络识别设备分发业务流量，是高层交换机一个很有发展潜力的重要途径。最初出现在市场上的这类网管系统，是一些用软件来实现的内容识别设备，虽然这些设备没有达到人们的预期效果，但却为今天采用硅硬件技术支持的高层应用交换机提供了坚实的技术基础，虽然这项技术正处于发展中，但它真正解决了四～七层交换机在性能方面的技术困难。

目前，用软件来实现内容识别网络的设备有三种类型，即构筑在PC平台上的设备、加装通用CPU的第三层交换机，以及基于网络处理器的系统。如果只是完成简单的流量交换功能，这些产品的性能还是能够为用户所接受。但这些简单的网络管理功能，无论如何也不能让网管通过调整网络，得到有利润价值的应用管理。问题的关键在于，完成这些功能所需的信息是深埋在数据包的内部，而这些信息只有在网络会话建立时才出现一次。这就要求基于软件的内容识别设备，能够窥视到每个会话的每个数据包的内部，结果就造成了严重的延迟和性能恶化。所以，依靠通用CPU或者网络处理器实现的、基于软件的内容识别设备，不能以任何接近实时的方式调动运算能力来完成交换任务，它很快成为一个新的瓶颈。

在高层交换设备的发展方向上，还有另一项值得关注的应用技术，Extreme应用交换技术（Application Technology）。所谓Extreme应用交换技术，其实就是一项以PxSilicon为基础的新技术，而PxSilicon实际上就是一个独特的、性能卓越的芯片组，即前面所提到的硅技术。与传统的软件技术相比，PxSilicon的性能要高出几个数量级，因为用软件来实现内容识别的解决方案，只能依靠复杂的软件与通用CPU或者网络处理器配合，才能完成同样的负载均衡任务。利用Extreme应用交换技术，则可以全面实现网络功能，包括线速千兆比特的TCP会话分析、终结、发起、甚至修改，都可全部用硬件来实现，从而去掉了复杂的软件、通用CPU和网络处理器。

网络智能管理功能从软件向硬件硅技术的转移，这并非新思路。九十年代后期从基于软件的路由器，向今天正在推广的基于ASIC的第四层交换机的转移就是一个很好的证明。并且，在任何情况下，当网络技术被集成到硅片中去时，性能都会得到显著提高，而相应的总体拥有成本则会大幅度降低。硬件硅技术的应用，其结果是服务提供商和企业用户可以在不牺牲线速的千兆比特性能的前提下，就可以自由地设置网络应用和业务所要求的相关规则。

第一次应用硬件硅技术的平台，是Extreme的SummitPx1应用交换机。从结构和功能上讲，SummitPx1应用交换机是一类支持一种完全互补的第七层应用层交换功能的第七层交换机，该交换机具有支持包括对网页请求进行语法分析的能力，以及按照请求的内容和服务器能力向最合适的网页服务器进行连接重定向的能力。在SummitPx1第七层应用交换机上，无论你设置多少有关内容的转发规则，都能保持设备线速的千兆比特性能。另外，SummitPx1第七层应用交换机的服务器选择算法，还包括循环、加权循环、最少连接和加权的最少连接等，它还可以追踪客户机的IP记录、对客户机的状态设置（cookie）做运算、自动检测和追踪cookie、处理用于服务器识别的cookie，以及支持持续的安全套接层（SSL）会话标识（ID）等新技术。

总之，高层交换机的发展势头将会越来越猛，其结果是由专用的硬件新技术代替目前的高层软件交换技术，或是软硬件技术相结合的新技术。也就是说，在未来的高层交换机上，将会集中体现ISO的七层标准，将传统的网络分立设备统一起来，这不仅可以极大地提高网络系统的数据分发、传输和交换能力与速率，还能够降低设备成本、简化网络管理、优化组网过程，使高层交换机在管理与控制功能方面直接在第七层应用层上发挥重要作用。