一、概述

1、關于以太網交換機

以太網交換機（Ethernet Switch）實質上是支持以太網接口（應包括N（N=1、10、100、1000）兆以太網接口和N（N=1、10、40、100）吉以太網接口）的多端口網橋。交換機通常使用硬件實現過濾、學習和轉發數據幀。以太網交換機必須實現網橋功能中相應功能。而網橋（bridge）是一種功能單元，它將使用相同邏輯鏈路控制（LLC）協議但可能使用不同的媒體訪問控制（MAC）協議的兩個局域網（LAN）互連起來。鑒于此，網橋是工作于ISO規定的OSI/RM（7層參考模型）中的第二層，即數據鏈路層的MAC子層，通過轉發MAC幀實現網絡（LAN）互連。網橋的實現應當符合IEEE 802.1d《MAC網橋》標準的要求。網橋可以連接采用相同或不相同MAC技術的網絡，利用包含在MAC幀中的目的地址和源地址信息作智能轉發決定。在連接以太網時，網橋不但可以擴展物理網絡拓撲，還可以將端口上的子網隔離成獨立的沖突域。因此，網橋是以太網交換機的技術基礎。

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2、具有內容交換功能的以太網交換機

以太網交換機是基于網橋的功能發展而來，因此此時的以太網交換機，也是工作于OSI/RM中的第二層，即數據鏈路層，基于MAC地址完成數據幀的轉發。但隨著以太網交換機技術的發展，出現了可以工作在第二層以上的以太網交換機。如工作在網絡層（層3）的以太網交換機，稱為具有路由功能的以太網交換機，也稱為三層以太網交換機。三層以太網交換機除實現數據幀轉發功能外，能根據收到的數據包中網絡層地址以及交換機內部維護的路由表決定輸出端口以及下一條交換機地址或主機地址，并且重寫鏈路層數據包頭。

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那么，具有內容交換功能的以太網交換機則是指：能夠根據四至七層信息對發往業務服務器的數據流量進行交換及流量分配，并可基于各種應用層信息對業務會話進行控制的以太網交換機設備。若同時具備IPv4和IPv6協議處理能力的具有內容交換功能的以太網交換機則稱為具有雙棧內容交換功能的以太網交換機。

具有內容交換功能的以太網交換機一般位于服務器群和出口路由器之間，具備傳輸層到應用層的交換能力，可以根據傳輸層到應用層的內容為服務器進行用戶訪問的負載均衡和會話保持，并可以對服務器進行運行狀況的檢查。下表1-2列出了具有內容交換功能的以太網交換機（包括雙棧機）應具備的功能。

表 1-2：具有內容交換功能的以太網交換機（包括雙棧機）應具備的功能

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二、具有內容交換功能的以太網交換機的典型應用

1、具有內容交換功能的以太網交換機在運營商網絡中的接入點及Cache 節點上典型應用

具有內容交換功能的以太網交換機具有四至七層的交換能力，即可以根據數據流中的傳輸層至應用層的信息實現對數據流量的交換與分配，在運營商網絡中一般位于用戶接入點或Cache節點，以及IDC的出口處，用以完成負載均衡、會話保持，以及Cache重定向等功能，以合理分配網絡帶寬及服務器資源。

隨著用戶的不斷增加，為了滿足用戶快速訪問網絡的需要，運營商需要配置越來越多的AAA、DNS等服務器，或在用戶量較大的節點上設置Cache節點，但同時，服務器的處理能力也成為網絡的瓶頸，在用戶接入點為各種應用服務器以及Cache服務器設置具有內容交換功能的以太網交換機設備可以提高服務器的資源利用效率，防止出現單點故障，并有利于應用服務器集群的擴容。同時，具有全局服務器負載均衡（GSLB）功能的具有內容交換功能的以太網交換機還可以在CDN網絡中實現內容網絡的站點鏡像，將流量指向到那些正常工作的Cache服務器上，并在它們工作異常時及時將流量轉走，以保證用戶有效地分配到離其“邏輯上”最近、最健康的節點上。具有內容交換功能的以太網交換機在用戶接入點及Cache節點的應用如下圖2-1所示。

圖 2-1：具有內容交換功能的以太網交換機在運營商接入點及Cache 節點上的應用

2、具有內容交換功能的以太網交換機在運營商網絡的IDC中典型應用

在互聯網數據中心（IDC）中，用戶的訪問能力以及服務器的安全性是需要優先考慮的問題，具有內容交換功能的以太網交換機設備提供了虛擬IP地址（VIP）以供用戶進行訪問，屏蔽了服務器的真實地址，降低了服務器遭受攻擊的可能性；同時，具有內容交換功能的以太網交換機設備可以提供對防火墻以及應用服務器的負載均衡功能。具有內容交換功能的以太網交換機在IDC中的應用如下圖2-2所示。

圖 2-2：具有內容交換功能的以太網交換機在IDC 中的應用

3、具有內容交接功能的以太網交換機在企業網中的典型應用

具有內容交換功能的以太網交換機在企業網中一般位于網絡的出口處，其作用主要是對內部服務器進行負載均衡以及進行Cache重定向。如果企業網內部設置應用服務器或服務器群的情況下，為了提高服務器的利用率和系統的可靠性，并防止單點故障問題，可以在服務器群出口處設置具有內容交換功能的以太網交換機。企業網對外的訪問一般是租用的帶寬，為了節省租用帶寬，并提高本地用戶的訪問速度，可以設置Cache服務器，通過具有內容交換功能的以太網交換機將本地訪問重定向至Cache服務器。具有內容交換功能的以太網交換機在企業網中的應用如下圖2-3所示。

圖 2-3：具有內容交換功能的以太網交換機在企業網中的應用

另外，具有雙棧內容交換功能的以太網交換機，在滿足同時支持IPv4和IPv6協議的前提下，同樣適用于上述三種的應用。

三、具有內容交換功能的以太網交換機的技術要求

1、具有內容交換功能的以太網交換機

我國通信行業標準YD/T 1691《具有內容交換功能的以太網交換機設備技術要求》規定了具有內容交換功能的以太網交換機的功能、協議、安全、性能指標、管理維護以及環境等方面的技術要求。

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2、具有雙棧內容交換功能的以太網交換機

具有雙棧內容交換功能的以太網交換機同時具備IPv4和IPv6協議的處理能力，它的主要技術特征詳見下表3-2。我國通信行業標準YD/T 2957《具有雙棧內容交換功能的以太網交換機技術要求》規定了具有雙棧內容交換功能的以太網交換機支持IPv4和IPv6雙協議棧的技術要求，包括具有雙棧內容交換功能的以太網設備在功能、協議、性能、安全性、管理維護以及環境方面的技術要求。

表 3-2：具有雙棧內容交換功能的以太網交換機的主要技術特征

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