5.負載平衡主流技術
5.1鏈路聚合
為了支持與日俱增的高帶寬應用，越來越多的PC機使用更加快速的鏈路連入網絡。而網絡中的業務量分布是不平衡的，核心高、邊緣低，關鍵部門高、一般部門低。伴隨計算機處理能力的大幅度提高，人們對多工作組局域網的處理能力有了更高的要求。當企業內部對高帶寬應用需求不斷增大時（例如Web訪問、文檔傳輸及內部網連接），局域網核心部位的數據接口將產生瓶頸問題，瓶頸延長了客戶應用請求的響應時間。并且局域網具有分散特性，網絡本身并沒有針對服務器的保護措施，一個無意的動作（像一腳踢掉網線的插頭）就會讓服務器與網絡斷開。
通常，解決瓶頸問題采用的對策是提高服務器鏈路的容量，使其超出目前的需求。例如可以由快速以太網升級到千兆以太網。對于大型企業來說，采用升級技術是一種長遠的、有前景的解決方案。然而對于許多企業，當需求還沒有大到非得花費大量的金錢和時間進行升級時，使用升級技術就顯得大材小用了。在這種情況下，鏈路聚合技術為消除傳輸鏈路上的瓶頸與不安全因素提供了成本低廉的解決方案。鏈路聚合技術，將多個線路的傳輸容量融合成一個單一的邏輯連接。當原有的線路滿足不了需求，而單一線路的升級又太昂貴或難以實現時，就要采用多線路的解決方案了。目前有4種鏈路聚合技術可以將多條線路“捆綁”起來。同步IMUX系統工作在T1/E1的比特層，利用多個同步的DS1信道傳輸數據，來實現負載均衡。IMA是另外一種多線路的反向多路復用技術，工作在信元級，能夠運行在使用ATM路由器的平臺上。用路由器來實現多線路是一種流行的鏈路聚合技術，路由器可以根據已知的目的地址的緩沖（cache）大小，將分組分配給各個平行的鏈路，也可以采用循環分配的方法來向線路分發分組。多重鏈路PPP，又稱MP或MLP，是應用于使用PPP封裝數據鏈路的路由器負載平衡技術。MP可以將大的PPP數據包分解成小的數據段，再將其分發給平行的多個線路，還可以根據當前的鏈路利用率來動態地分配撥號線路。這樣做盡管速度很慢，因為數據包分段和附加的緩沖都增加時延，但可以在低速的線路上運行得很好。
鏈路聚合系統增加了網絡的復雜性，但也提高了網絡的可靠性，使人們可以在服務器等關鍵LAN段的線路上采用冗余路由。對于IP系統，可以考慮采用VRRP（虛擬路由冗余協議）。VRRP可以生成一個虛擬缺省的網關地址，當主路由器無法接通時，備用路由器就會采用這個地址，使LAN通信得以繼續�？傊�，當主要線路的性能必需提高而單條線路的升級又不可行時，可以采用鏈路聚合技術。
5.2 三層交換
第三層交換將二層交換機和三層路由器兩者的優勢有機而智能化地結合成一個靈活的解決方案，可在各個層次提供線速性能。隨著三層交換機在市場的不斷推廣和應用，三層交換技術及其產品在企業網/校園網建設、寬帶IP網絡建設（如城域網、智能社區接入）中得到了大量的應用，市場的需求和技術的發展雙重拉動這種應用的縱深發展。三層交換的應用在從最初骨干層、中間的匯聚層一直滲透到邊緣的接入層。
第三層交換技術具有速度快、可靠性高等特點，并可以通過智能化帶寬控制技術來滿足網絡發展的需要。極進網絡的第三層交換技術，就充分體現了這一思路。它充分考慮到以太網和因特網各自的優勢，并結合第三層的線速交換，能夠使企業迅速部署網絡，開展各種服務。其基于第三層交換的城域網解決方案，可以面向電信服務提供商、應用服務提供商、內容供應商和企業，構建一個簡單、擴展性強并具有一定服務質量保證功能的網絡體系。該方案引入了電信級交換機，配置靈活，具有高容錯性，支持熱插拔模塊、元件和交換管理模塊完全冗余；其基于策略的服務質量保證體系，可以實現優先級設定、帶寬管理和擁塞控制。此外，該交換機還能夠進行線速服務器負載均衡、網頁緩存重定向等。值得一提的是，以太網帶寬分配服務能力是檢驗一個網絡功能優劣的關鍵因素。極進網絡的方案可以實現音頻和視頻的固定延遲傳輸，具有高可靠性，服務供應商可以根據客戶帶寬使用量收費。該方案適用于城域網中的中長距離的光設備，可以集成波分復用技術，進行帶寬擴展，在同一城域網中支持虛擬局域網服務。
下一代網絡將更加智能化，假如引入第四到第七層交換，那么網絡就可識別網絡上每一個數據包所屬的應用和服務，然后應用這種信息把數據包傳送到正確的路徑。因此，在第三層交換技術走向成熟的基礎上，第四到第七層交換技術也開始逐步被接受，并在一定的范圍內獲得了應用。
從技術角度來說，目前三層交換機雖然具備了企業級路由器的大多數功能，但路由器較三層交換機功能更為強大，如網絡地址轉換等，仍然無法由三層交換完全替代。但是隨著技術的發展，三層交換機的功能肯定會越來越豐富。另外，從國內的情況來看，三層交換機雖然發展勢頭良好，但想取代企業級路由器還要經歷一個漫長的過程。
業務的高速持續增長，需要更大的網絡帶寬來滿足要求。三層技術中的光交換能有效解決帶寬問題，但隨之而來的是光纖中信道數量急劇增加，需要大容量的光交換機。密集波分復用（DWDM）能充分利用光纖的巨大帶寬，使得“光纖耗盡”問題得到有效解決。近年來，DWDM技術已經從長途干線系統滲透到城域網。由于復用的波長信道數急劇增加，光纖的傳輸容量可以以指數形式增長。
目前光交換機的市場規模并不大，這是因為光交換機技術上的相對不成熟，是限制光交換機市場迅速增大的主要因素。其主要體現在光交換矩陣技術的研究和開發上的不成熟。但是，隨著技術的發展，光交換機的市場規模將日益壯大�？梢灶A測，在未來的十年中，具有路由選擇和出錯恢復等功能的全光交換機將在交換機中逐漸占據主要地位。在以低于1Gb/s速率傳輸的網絡（如局域網）中，OEO還是有著明顯的優勢，這種可靠性高且成本較低的光電光(OEO)光交換機在低速網絡中仍會得以廣泛應用。
另外一個值得的一提的三層技術就是 ATM與IP結合 技術了。盡管ATM作為一種全能技術的神話已經破滅，但迄今為止，ATM仍然是最適于多業務、多比特率應用環境的通信協議，因而作為多業務平臺，匯接各種業務是其未來的主要角色。 而且，IP技術也會面臨大量的問題。比如，IP的QoS問題。目前解決方案的思想很多都是借鑒于電信網絡，但是實現起來難度很大。 所以，ATM與IP結合是其另一重要的發展方向。IP與ATM的結合是面向連接的ATM與無連接IP的統一，也是選路與交換的優化組合。
目前，還沒有哪一種像ATM那樣具有多業務高速率支持能力。因而對于電信網而言，在一段時間內，ATM作為多業務平臺是比較理想的。即使在可預見的未來，在網絡邊緣地帶，ATM作為業務匯集點仍然是不可缺少的。為此不少ATM廠家仍然在努力改進ATM交換機的性能和容量，使其在下一代電信網中占據一席之地。
ATM與IP的結合有兩種方式，第一是兩者重迭，這樣雖然可以保證QoS，但是會增加協議的復雜度;第二是兩者綜合，這種方案能夠最大限度地同時利用ATM與IP的優點。ATM技術能夠提供二層的高速交換，ATM標準已逐漸被完善，其產品也已基本成熟，廣泛地推向市場。但是ATM和IP的結合仍然在不斷演變中，工業標準的一致化也需要相當的時間。因此，ATM與IP技術相結合的交換機會成為以后市場的主流。
MPLS交換機則是順應ATM與IP結合這個潮流而產生的。多協議標記交換（Multiprotocol Label Switching，MPLS）是一種介于第二層和第三層之間的標記交換技術，是專門為IP設計的，可以將第二層的高速交換能力和第三層的靈活特性結合起來，使IP網具備高速交換、流量控制、QoS等性能。它的產生伴隨著網絡的發展。
隨著MPLS應用的不斷升溫，無論是產品還是網絡，對MPLS的支持已不再是額外的要求，而應該是必備的功能。此外，MPLS從骨干網走向邊緣網也是一種越來越明顯的趨勢，這一進程將給邊緣網帶來更多的帶寬、更高的智能和更多的服務。在接入網中，利用MPLS的技術承載以太網，會使網絡更易升級和富有彈性。普通的以太網在每個骨干網中只能處理4000個VLAN，MPLS能使每個路由器支持最多100萬個標記。因此，核心路由器廠商支持MPLS自然是毫無疑問的，如華為 Quidway NetEngine系列產品等等;邊緣路由器廠商也開始關注MPLS。
從整個網絡發展方向來看，在未來的核心網上，所有新的運營商在第一時間內建立的骨干Inte.net網都是光結點。MPLS不再單一存在，它將與底層的光設備相輔相成。以前的IP是第一層、第二層、第三層在一起，現在，利用MPLS的基礎，IP與底層的光設備結合起來，讓光去識別IP路由，即光是基于IP來驅動，將來的網絡核心是波長路由，外面是一種大路由，這是以后大網核心的必然。對運營商來講，今天的網絡與以后的網絡的關系是，所有今天的電信的其他網，如DDN專線網、ATM的中繼網等，都是將來整個大網絡的接入結點。這個網不會摒棄以前所有的技術和產品，而是把它們結合進來，只是所有的應用都要以IP的形式來做，所有的東西都會以IP的形式終結在Internet和路由階層中去。
以千兆比特的速度處理100萬個URL模式規則的能力使人們重新考慮數據中心的網絡設計。這也要求人們實現某些我們正在努力研發的功能。這些新功能包括：
- 具有內容識別能力的骨干網。在數據中心的網絡體系中，基于千兆比特的吞吐能力，應用交換技術置于更高的層次而不是直接置于服務器的前面是有意義的。把應用交換機放置在核心層或者分配層，使得網絡管理者能夠以更低的成本更好地分配網絡資源。這樣，網絡需要移動、添加和變更涉及的設備更少，需要購置的設備也少得多，并且設備的放置也更加集中。
- 虛擬負載均衡（vLB）。無論用戶是一個大企業還是一個提供增值網站業務的供應商，下面的規則是同樣適用的：設計和運營網絡的人不會永遠是最理解服務器站點的人。虛擬負載均衡將用戶的網絡可擴展到一個前所未有的水平，可以實現在一個網絡中管理幾個站點。
- 盡管線速負載均衡功能和會話保持功能的優勢是無可辯駁的，然而網絡管理者為了充分利用網站，就必須具備有關網站的知識。Extreme正在為應用交換機開發一種層次化的能力，這種能力在實現網絡管理員所需的更廣泛的管理能力的同時，允許網站管理員管理針對網站的域、與之關聯的URL查找和cookie保持規則。
- 隨著三層交換機所支持的協議越來越多，路由器不可替代的神話將被打破。一些低速連接的設備逐漸被淘汰，路由器的路由功能將會完全被交換機代替。將來，有了真正的能以硬件實現的路由交換機以后，傳統路由器達不到的功能，路由交換機也有了，這樣，路由器和交換機的界限可能就會被重新劃分了。
5.3第四層交換
端到端性能和服務質量要求對所有連網設備進行負載均衡，以保證客戶機與服務器之間數據平滑地流動。二層與三層交換產品在解決局域網和互聯網絡的帶寬及容量問題上發揮了很好的作用，但是，這可能還不夠，還需要更多的性能，而這正是四層交換的用武之地。四層交換技術利用第三層和第四層包頭中的信息來識別應用數據流會話，這些信息包括TCP/UDP端口號、標記應用會話開始與結束的“SYN/FIN”位以及IP源／目的地址。利用這些信息，四層交換機可以做出向何處轉發會話傳輸流的智能決定。 對于使用多種不同系統來支持一種應用的大型企業數據中心、Internet服務提供商或內容提供商，以及在很多服務器上進行復制功能的時候，四層交換的作用就尤為重要。四層交換機是設計用于高速Intranet應用的，它支持100Mbps或千兆位接口。
四層交換除了負載均衡功能外還支持其它功能，如基于應用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。采用多級排隊技術，第四層交換機可以根據應用來標記傳輸流以及為傳輸流分配優先級。此外，四層交換機直接安放在服務器前端，它了解應用會話內容和用戶權限，因而使它成為防止非授權訪問服務器的理想平臺。
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