随着Internet网络技术的发展,网站内容的增加和功能的增多,用户对网站系统性能的要求越来越高,对访问的响应时间、网站内容和服务提供的可靠性能等的要求越来越高,使得支撑网站的服务器数量开始增多,以单台服务器支援整个网站的日子已经一去不复返.网站系统必须有一套智能的解决方案来保证其服务器的高可靠性,保证每个访问用户都以最快的速度得到想要的信息.为了解决上述的各种问题,人们对交换技术的研究也越来越多,交换技术得到了高速的发展.在传统的第二层,第三层交换技术基础上,出现了第四层交换;随着网络技术的进一步发展,又出现了基于内容的应用层交换.传统的交换技术有很多缺点,即使第四层交换也有一些不足之处.比如,仅仅依靠第四层交换技术并不能有效识别数据流的具体应用类型.以端口80为例,除了一般类型的Web传输流之外,还有其他类型的传输流通过此端口.最多具有第四层功能的设备无法识别流过此端口的不同类型的传输流,因此它们对所有通过该端口的传输流同等对待,然而这些传输流并不都是相同的,这就会导致一些性能上的问题.另一方面,有时服务器网络协议栈工作正常,但由于高层协议的故障,网络得不到故障信息内容,在这种情况下,基于内容的应用层交换技术就能提供更为精确的处理.而且,对于网络服务器而言,用户申请一个文本文件和访问一个大型的图像数据库也是有很大差别的.这就依赖于应用层交换技术加以区分,把它们分配给最合适的服务器.应用层交换技术透明地将用户的请求重新定向到某一台服务器,从而使系统能够以最好的方式来完成该交易.客户的访问不会因为个别服务器的超载而使客户无法得到服务.该论文以军工"863"项目的一个子课题为背景,以目前应用层交换技术为基础,参考国外主流的高层交换产品功能,重点研究了具有高可用性、可伸缩性和高性能的应用层交换技术及其实现方法.为该军工"863"项目最终产品的实现做了必要而充分的前期工作.该文提出的应用层交换技术方案不仅适合项目需求,而且能够解决目前网络服务领域面临的很多问题.作为项目第一阶段的工作,该课题完成了总体方案的设计,软件原型的开发,并提出了相应的硬件方案,用以解决将来产品实现时的软硬件结合问题.该应用层交换系统基于当前交换式硬件体系结构,设计为控制功能和转发功能相分离的两层模型,采用模块化设计方法,结构合理,利于系统的开发、维护和移植;使用网络地址转换机制,提高系统可靠性和可扩展性;提出一种两层模型多字段数据包分类算法,具有较高的查找速度;实时监测服务器健康状态,确保服务的连续性和高可用性;对TCP连接接合的问题进行了深入的研究.该系统采用PC机+Linux操作系统开发平台,通过修改Linux内核中的TCP/IP协议栈和Linux下的网络编程来完成软件原型的功能.该论文详细描述了应用层交换系统的实现过程,介绍了交换技术的发展,并比较了该领域的相关研究;对设计原理和技术基础进行了详尽的说明;给出了测试的实验结果;最后,对下一步工作也做了清晰的分析和展望.