计算机➖网络往【wǎng luò wǎng】往由许多种不【duō zhǒng bú】同类型【tóng lèi xíng】🍳的网络【de wǎng luò】互连【hù lián】🛫连接而成。如果几【rú guǒ jǐ】🈵个计算机➖网络只【wǎng luò zhī】是在物理上🚆连接在🐋一起，它们之【tā men zhī】间并不能进行通信♟，那么这【nà me zhè】种“互连【hù lián】🛫”并没有什么实际意义。

因此通常在谈😑到【dào】🈁“互连【hù lián】”时，就已经暗示这【àn shì zhè】⛓些相互【xiē xiàng hù】连接的计【jì】算机🙉是可以进行通【jìn háng tōng】信的【xìn de】，也就是【yě jiù shì】🖼说，从功能上和逻辑上看，这些计【jì】算机🙉网络已经组成了一个【le yī gè】大型的【dà xíng de】计【jì】🅰算机网🏓络，或称为【huò chēng wéi】互联网🐐络，也可简🎷称为互联网🐐、互连【hù lián】网🐑。

将网络【jiāng wǎng luò】😓互相连接起来⛷要使用【yào shǐ yòng】📕一些中间设备(或中间系统【xì tǒng】🐪)，ISO的术语【de shù yǔ】称之为中继(relay)系统【xì tǒng】🐪。根据中继系统【xì tǒng】😴所在的【suǒ zài de】层次，可以有以下五🏕种中继系统【xì tǒng】😴:

1.物理层【wù lǐ céng】🥨(即常说的第一【de dì yī】🉑层【céng】🥨、层【céng】🥨L1)中继系🙉统，即转发器(repeater)。

2.数据链【shù jù liàn】🥫路层【lù céng】⛓(即第二层🔍，层🔍L2)，即网桥或桥接器【qì】(bridge)。

3.网络层【wǎng luò céng】(第三层，层L3)中继系【zhōng jì xì】🐧统，即路由【jí lù yóu】⏳器📥(router)。

4.网桥和路由器【yóu qì】👑的混合物桥路器【qì】🥄(brouter)兼有网【jiān yǒu wǎng】桥和路由器【yóu qì】👑的功能🙁。

5.在网络层以上的中继【de zhōng jì】系统💿，即网关【jí wǎng guān】🈴(gateway).

当中继【dāng zhōng jì】🥒系统是转发器【zhuǎn fā qì】🚵时【shí】，一般不【yī bān bú】称之为🤲网络互【wǎng luò hù】⛅联，因为这【yīn wéi zhè】仅仅是把一个【bǎ yī gè】⛺网络扩【wǎng luò kuò】大了【dà le】😭，而这仍然是一个网络【wǎng luò】。高层网🌸关由于🤸比较复杂，目前使用得较【yòng dé jiào】少🈴。因此一般讨论💧网络互【wǎng luò hù】⛅连时【shí】都是指用🛰交换机和路由器进行互联的网络【wǎng luò】。本文主要阐述【yào chǎn shù】交换机和路由器及其区别🎷。

交换机和路由器

“交换”是今天🕵网络里【wǎng luò lǐ】出现频率最高【lǜ zuì gāo】的一个【de yī gè】💸词，从桥接到路由【dào lù yóu】🍒到ATM直至电🦕话系统【huà xì tǒng】，无论何种场合都可将🚭其套用【qí tào yòng】，搞不清🏚到底什🙌么才是🐪真正的交换。其实交【qí shí jiāo】换一词【huàn yī cí】最早出🕴现于电🛎话系统【huà xì tǒng】，特指实现两个【xiàn liǎng gè】不同电【bú tóng diàn】话机之间话音【jiān huà yīn】信号的❎交换，完成该【wán chéng gāi】工作的设备就是电话🚕交换机。

所以从【suǒ yǐ cóng】本意上来讲，交换【jiāo huàn】⏰只是一【shì yī】种技术概🥢念，即完成信号由【xìn hào yóu】设备【shè bèi】📳入口到出口的转发🥃。因此，只要是和符合【hé fú hé】🙁该定义🧘的所有🎉设备【shè bèi】都🏩可被称为交换【wéi jiāo huàn】⏰设备【shè bèi】📳。由此可【yóu cǐ kě】🐓见，“交换【jiāo huàn】⏰”是一【shì yī】个👇涵义广泛的词【fàn de cí】⛪语【yǔ】，当它被🏷用来描【yòng lái miáo】述数据网络第【wǎng luò dì】二层的设备【shè bèi】📳时【shí】🚬，实际指⏹的是一【shì yī】🏷个桥接设备【shè bèi】📳;而当它被🏷用来描【yòng lái miáo】述数据网络第【wǎng luò dì】三层的【sān céng de】设备【shè bèi】📳时【shí】🚬，又指的是一【shì yī】🏷个路由设备【shè bèi】📳。

我们经👮常说到【cháng shuō dào】的以太⬇网交换机实际【jī shí jì】🎦是一个【shì yī gè】基于网【jī yú wǎng】桥技术【qiáo jì shù】的多端口第二层网络【céng wǎng luò】设备🖇，它为数🏺据帧从一个端口到另一个任🏰意端口的转发【de zhuǎn fā】🕕提供了低时延、低开销的通路。

由此可见，交换机内部核【nèi bù hé】心处应🔻该有一个【yǒu yī gè】交换🚩矩阵【zhèn】🌳，为任意📅两端口【liǎng duān kǒu】🛵间的通信提供【xìn tí gòng】通路😃，或是一【huò shì yī】个快速🎽交换总【jiāo huàn zǒng】🍯线【xiàn】，以使由任意端口接收😈的数据【de shù jù】帧从其【zhēn cóng qí】🔎他端口【tā duān kǒu】送出【sòng chū】。在实际设备中【shè bèi zhōng】，交换矩阵【zhèn】🌳的功能往往由专门的芯片✍(ASIC)完成🤼。另外，以太网🐱交换机在设计【zài shè jì】思想上有一个【yǒu yī gè】重要的假设，即交换核心的速度非【sù dù fēi】常之快，以致通常的大🤬流量数据不会【jù bú huì】使其产【shǐ qí chǎn】生拥塞，换句话说【shuō】，交换的🤔能力相对于所【duì yú suǒ】🕶传信息量而💠无穷大(与此相🦖反【fǎn】，ATM交换机在设计【zài shè jì】上的思路是😅，认为交🅾换的能【huàn de néng】力相对所传信息量而💠言有限【yán yǒu xiàn】)。

虽然以太网第二层交【èr céng jiāo】换机是🐷基于多⏮端口网【duān kǒu wǎng】桥发展而来，但毕竟【dàn bì jìng】交换有其更丰🕖富的特🚅性，使之不【shǐ zhī bú】⤵但是获得更多【dé gèng duō】带宽的最好途➗径，而且还【ér qiě hái】使网络更易管【gèng yì guǎn】🈹理。

而路由🐾器是OSI协议模👃型的网【xíng de wǎng】络层中的分组【de fèn zǔ】交换设🍔备(或网络【huò wǎng luò】层中继【céng zhōng jì】设备🎍)，路由器🖼的基本功能是把数据(IP报文)传送到正确的🕠网络【wǎng luò】，包括【bāo kuò】:

1.IP数据报的转发，包括数🔜据报的寻径和【xún jìng hé】⛎传送【chuán sòng】;

2.子网隔离，抑制广播风暴;

3.维护路由表【yóu biǎo】，并与其他路由🗓器交换【qì jiāo huàn】💂路由信💝息【xī】，这是IP报文转🍝发的基础【chǔ】。

4.IP数据报的差错【de chà cuò】🦏处理及🏅简单的【jiǎn dān de】拥塞控制;

5.实现对IP数据报的过滤和记帐。

对于不🤴同地规🌻模的网【mó de wǎng】络，路由器的作用【de zuò yòng】的侧重【de cè chóng】点有所🎽不同。

在主干【zài zhǔ gàn】💒网上，路由器【yóu qì】的主要【de zhǔ yào】作用是【zuò yòng shì】路由选🐣择。主干网🍕上的路【shàng de lù】由器【yóu qì】，必须知道到达🕙所有下层网络的路径。这需要【zhè xū yào】🔺维护庞【wéi hù páng】📞大的路🏄由表【yóu biǎo】🚀，并对连接状态💍的变化作出尽【zuò chū jìn】🏆可能迅速的反应。路由器【yóu qì】的故障将会导致严重的信息【de xìn xī】传输问题。

在地区网中，路由器【lù yóu qì】的主要【de zhǔ yào】作用是🦓网络连接和路由选择【yóu xuǎn zé】，即连接【jí lián jiē】下层各🗂个基层👤网络单【wǎng luò dān】🌮位--园区网🗃，同时负【tóng shí fù】责下层网络之🛵间的数据转发。

在园区【zài yuán qū】网【wǎng】⚡内部，路由器的主要作用是【zuò yòng shì】📲分隔子【fèn gé zǐ】网【wǎng】⚡。早期的【zǎo qī de】互连网【wǎng】⚡基层单位是局域网【wǎng】⚡(LAN)，其中所😨有主机🎒处于同一逻辑网【wǎng】⚡络中。随着网【suí zhe wǎng】⚡络规模的不断😴扩大，局域网【wǎng】⚡演变成【yǎn biàn chéng】📗以高速✡主干和🎪路由器连接【jiē】的多个子【duō gè zǐ】网所组【wǎng suǒ zǔ】🛢成的园区网【qū wǎng】⚡。在其中⛎，处个子【chù gè zǐ】网【wǎng】⚡在逻辑上独立【shàng dú lì】，而路由器就是【qì jiù shì】唯一能🐷够分隔它们的🧥设备【shè bèi】😔，它负责【tā fù zé】子网【wǎng】⚡间的报文转发和广播隔📑离⏯，在边界上的路🥜由器则负责与【fù zé yǔ】上层网【wǎng】⚡络的连😁接【jiē】。

第二层交换机和路由器的区别

传统交🤛换机从【huàn jī cóng】网桥发展而来，属于【shǔ yú】👱OSI第二层即数据链路层设备【céng shè bèi】🌃。它根据MAC地址寻【dì zhǐ xún】址，通过站表选择【biǎo xuǎn zé】路由，站表的👄建立和维护由【wéi hù yóu】📧交换机自动进行【háng】。路由器🎈属于【shǔ yú】👱OSI第三层即网络【jí wǎng luò】层设备【céng shè bèi】🌃，它根据IP地址进行【háng】寻址😑，通过路【tōng guò lù】🍔由表路由协议【yóu xié yì】💅产生。

交换机【jiāo huàn jī】最大的好处是快速，由于交换机【jiāo huàn jī】只🛹须识别帧中【zhēn zhōng】MAC地址【dì zhǐ】🥩，直接根据MAC地址【dì zhǐ】🥩产生选择🍄转发端口算法😆简单🐞，便于【biàn yú】ASIC实现，因此转㊙发速度⏺极高🛣。但交换【dàn jiāo huàn】👸机的工【jī de gōng】作机制也带来【yě dài lái】一些问【yī xiē wèn】题【tí】。

1.回路【huí lù】:根据交【gēn jù jiāo】换机地【huàn jī dì】📭址学习和站表建立算法【fǎ】，交换机之间不允许存【yǔn xǔ cún】在回路【huí lù】👪。一旦存【yī dàn cún】🌇在回路【huí lù】👪，必须启🌜动生成树算法【fǎ】🤦，阻塞掉产生回【chǎn shēng huí】路的端口👋。而路由【ér lù yóu】器📈的路由协议没【xié yì méi】有这➕个问题，路由器【lù yóu qì】📈之间可【zhī jiān kě】以有多条通路😱来平衡负载，提高可靠性。

2.负载集【fù zǎi jí】中:交换机之间只【zhī jiān zhī】能有一🏘条通路，使得信息集中【xī jí zhōng】在一条【zài yī tiáo】通信链【tōng xìn liàn】🤷路上，不能进行动态分配📊，以平衡负载。而路由【yóu】😀器的路【qì de lù】🕰由【yóu】😀协议算【xié yì suàn】法🐲可以避免这一点，OSPF路由【yóu】协🐺议算法【yì suàn fǎ】🐲不但能【bú dàn néng】产生多🏸条路由【yóu】😀，而且能为不同的【bú tóng de】网络💄应用选择各自不同的【bú tóng de】最佳路🎮由【yóu】😀。

3.广播【guǎng bō】🐜控制🎍:交换机只能缩小冲突【xiǎo chōng tū】域【yù】🛅，而不能【ér bú néng】缩小广播【guǎng bō】🐜域【yù】🛅。整个交🥎换式网🤰络【luò】😓就是一【jiù shì yī】个大的广播【guǎng bō】🐜域【yù】🛅，广播【guǎng bō】🐜报文散到🤸整个交🥎换式网🤰络【luò】😓。而路由⛄器可以隔离广【gé lí guǎng】播【bō】🐜域【yù】🛅，广播【guǎng bō】🐜报文不能通过【néng tōng guò】路由器继续进【jì xù jìn】行广播【guǎng bō】🐜。

4.子网🕕划分⏹:交换机🌤只能识别MAC地址【dì zhǐ】🚊。MAC地址【dì zhǐ】🚊是物理【shì wù lǐ】地址【dì zhǐ】🚊，而且【qiě】采用平坦🤢的地址【de dì zhǐ】🚊结构，因此不能根据【néng gēn jù】🤒 MAC地址【dì zhǐ】🚊来划分子👕网🕕。而路由【ér lù yóu】💧器识别IP地址【dì zhǐ】🚊，IP地址【dì zhǐ】🚊由网🕕络管理【luò guǎn lǐ】员分⏹配，是逻辑【shì luó jí】🤼地址【dì zhǐ】🚊且【qiě】IP地址【dì zhǐ】🚊具有层次结构，被划分📨成网络【chéng wǎng luò】🌎号和主【hào hé zhǔ】🌛机号【jī hào】，可以非常方便【cháng fāng biàn】😙地用于划分子👕网🕕，路由器的主要功能就【gōng néng jiù】是用于【shì yòng yú】连接不同的网🔽络。

5.保密问题💋:虽说交【suī shuō jiāo】🥢换机也可以根据帧的🆚源【yuán】🏏MAC地址【dì zhǐ】🦈、目的MAC地址【dì zhǐ】🦈和其他帧中内容对帧实施过【shí shī guò】滤【lǜ】，但路由【dàn lù yóu】🧣器根据【qì gēn jù】报文的⏺源【yuán】🏏IP地址【dì zhǐ】🦈、目的IP地址【dì zhǐ】🦈、TCP端口地址【dì zhǐ】🦈等内容对报🥉文实施过【shí shī guò】滤【lǜ】，更加直🍽观方便。

6.介质相关⚾:交换机作为桥👇接设备也能完🤩成不同🅰链路层【liàn lù céng】和物理层之间的转换【de zhuǎn huàn】🥕，但这种【dàn zhè zhǒng】转换过程比较复杂【fù zá】，不适合【bú shì hé】ASIC实现🔄，势必降低交换【dī jiāo huàn】🌔机的转【jī de zhuǎn】发速度【fā sù dù】。因此目前交换🏢机主要【jī zhǔ yào】完成相同或相似物理🛂介质和【jiè zhì hé】链路协【liàn lù xié】议的网【yì de wǎng】🍵络互连📆，而不会📕用来在物理介质和【jiè zhì hé】链路层【liàn lù céng】协议相差【yì xiàng chà】甚元的网络之🔊间进行互连📆。

而路由🛎器则不同，它主要用于不同网络【tóng wǎng luò】之间互【zhī jiān hù】连【lián】，因此能【yīn cǐ néng】连【lián】接不🌉同物理介质、链路层♟协议和网络层【wǎng luò céng】⛲协议的🏢网络【wǎng luò】。路由器在功能上虽然【shàng suī rán】🅱占据了🌝优势【yōu shì】，但价格【dàn jià gé】昂贵，报文转发速度💶低🐂。

近几年🔰，交换机为提高📜性能做了许多【le xǔ duō】改进【gǎi jìn】🥜，其中最突出的【tū chū de】🈶改进【gǎi jìn】🥜是虚拟网络和【wǎng luò hé】三层交换。

划分子【huá fèn zǐ】网可以【wǎng kě yǐ】缩小广播域【bō yù】🛋，减少广播风暴对网络【duì wǎng luò】的影响。路由器【lù yóu qì】🏚每一接🐉口连接一个子网，广播报💅文不能经过路👹由器广播出去，连接在🖱路由器【lù yóu qì】🏚不同接口的子【kǒu de zǐ】🎠网属于【wǎng shǔ yú】不同子网，子网范围由路【wéi yóu lù】💴由器物❓理划分【lǐ huá fèn】。

对交换🉐机而言🔢，每一个【měi yī gè】📻端口对应一个📠网段【wǎng duàn】，由于子【yóu yú zǐ】网📍由若干网段【wǎng duàn】构成，通过对交换🉐机端口【jī duān kǒu】的【de】🥉组合，可以逻【kě yǐ luó】辑划分【jí huá fèn】子网📍。广播报文只能🏂在子网📱内🔕广播，不能扩散到别【sàn dào bié】的【de】子网📍内🔕，通过合【tōng guò hé】🏃理划分逻辑子【luó jí zǐ】网📍，达到控制广播的目的【de mù de】。

由于逻【yóu yú luó】辑子网【jí zǐ wǎng】🌃由交换🌗机端口💟任意组合➰，没有物【méi yǒu wù】理上的相关性，因此称【yīn cǐ chēng】为虚拟【nǐ】子网【wǎng】🌃，或叫虚拟【nǐ】网【wǎng】🤙。虚拟【nǐ】网【wǎng】🤙技术不🌤用路由器就解决了广【jué le guǎng】😅播报文【bō bào wén】的隔离问题🍤，且虚拟【qiě xū nǐ】🎽网【wǎng】内网【wǎng】🔁段与其物理位【wù lǐ wèi】置无关，即相邻网【wǎng】段可以属于【yǐ shǔ yú】不同虚拟【tóng xū nǐ】🦗网【wǎng】，而相隔甚远的两个网【wǎng】📞段可能【duàn kě néng】属于不同虚拟【tóng xū nǐ】🦗网【wǎng】，而相隔甚远的两个网【wǎng】📞段可能【duàn kě néng】属于同【shǔ yú tóng】🐅一个虚拟【nǐ】网【wǎng】🤙。不同虚拟【tóng xū nǐ】🦗网【wǎng】内的终端之【zhōng duān zhī】间不🔁能相互通信，增强了对网络【duì wǎng luò】内数据🆓的访问📹控制🐲。

交换机【jiāo huàn jī】和路由😊器是性能和功能的矛【néng de máo】盾体，交换机【jiāo huàn jī】交换速【jiāo huàn sù】度快【dù kuài】🎠，但控制🍉功能弱，路由器控制性能强，但报文转发速【zhuǎn fā sù】💴度慢。解决这【jiě jué zhè】个矛盾🤞的技术是三层交换【jiāo huàn】，既有交换机【jiāo huàn jī】线速转发【sù zhuǎn fā】👃报文能⚫力，又有路【yòu yǒu lù】🐮由器良🌎好的控制功能✏。

第三层交换机和路由器的区别

在第三⏪层交换【céng jiāo huàn】🎶技术出现之前，几乎没有必要将路由功能【néng】器👳件和路🎺由器区【yóu qì qū】别开来🧔，他们完全是相同的:提供路由功能【néng】正在路由器的😄工作，然而【rán ér】📯，现在第三⏪层交换【céng jiāo huàn】🎶机完全【jī wán quán】能够执【néng gòu zhí】行传统【háng chuán tǒng】路由🤽器的大【qì de dà】多数功【duō shù gōng】🔎能【néng】。作为网【zuò wéi wǎng】😟络互连的设备，第三层交换【céng jiāo huàn】🎶机具有以【yǐ】⚓下特征【xià tè zhēng】:

1.转发基于第三层地址的业务流;

2.完全交换功能;

3.可以完成特殊😃服务，如报文【rú bào wén】😯过滤或【guò lǜ huò】认证;

4.执行或不执行路由处理。

第三层交换机【jiāo huàn jī】与传统路由器【lù yóu qì】🥌相比有【xiàng bǐ yǒu】🛫如下优🔜点:

1.子网间【zǐ wǎng jiān】传输带🖕宽可任意分配:传统路【chuán tǒng lù】由器每个接口连接一个子网，子网通【zǐ wǎng tōng】过路由😅器进行传输的速率被【sù lǜ bèi】🏹接口的带宽所限制【xiàn zhì】🍗。而三层交换机【jiāo huàn jī】😤则不同，它可以【tā kě yǐ】⏸把多个【bǎ duō gè】🏕端口定🚐义成一个虚拟网【nǐ wǎng】🧕，把多个【bǎ duō gè】🏕端口组【duān kǒu zǔ】成的虚【chéng de xū】拟网【nǐ wǎng】🧕作为虚【zuò wéi xū】拟🍡网接口【wǎng jiē kǒu】，该虚拟网【nǐ wǎng】🧕内信息【nèi xìn xī】可通过组成虚拟网【nǐ wǎng】🧕的端口送给三💦层交换机【jiāo huàn jī】😤，由于端口数可【kǒu shù kě】任意指👴定📯，子网间【zǐ wǎng jiān】传输带🖕宽没有🏗限制【xiàn zhì】🍗。

2.合理配🚱置信息🦓资源【zī yuán】:由于访问子网【wèn zǐ wǎng】内资源【zī yuán】速率和⛱访问全【fǎng wèn quán】🔓局网中【jú wǎng zhōng】资源【zī yuán】速率没有【lǜ méi yǒu】区别【qū bié】🆔，子网设置单独【zhì dān dú】服务器【fú wù qì】😫的意义📦不大，通过在全局网🐳中设置服务器【fú wù qì】😫群不仅节省费用【yòng】，更可以合理配🚱置信息🦓资源【zī yuán】。

3.降低成本【běn】:通常的📸网络设计【jì】🏂用交换【yòng jiāo huàn】机【jī】😭构成子【gòu chéng zǐ】网💅，用路由器进行【qì jìn háng】子网间互连。目前采【mù qián cǎi】用三层交换机【jiāo huàn jī】😭进行网络设计【jì】🏂，既可以【jì kě yǐ】😘进行任意虚拟😕子网划分，又可以【yòu kě yǐ】➗通过交换机【jiāo huàn jī】😭三层路由🤡功能完成子网💅间通信【jiān tōng xìn】，为此节省了价🔸格昂贵的路由🐇器。

4.交换机之间连【zhī jiān lián】接灵活:作为交换机，它们之🥡间不允许存在🐠回路，作为路【zuò wéi lù】由器【yóu qì】，又可有🤣多条通🍍路来提【lù lái tí】🍠高可靠性、平衡负载【zǎi】。三层交【sān céng jiāo】换机用生成树【shēng chéng shù】算法阻塞造成【sāi zào chéng】回路的端口🛥，但进行路由选🚖择时【zé shí】👇，依然把👳阻塞掉【zǔ sāi diào】的通路【de tōng lù】作为可选路径参与路📞由选择🖌。

结论

综上所述，交换机🌥一般用🌆于【yú】LAN-WAN的连接【de lián jiē】📋，交换机🌥归于网【guī yú wǎng】桥，是数据链路层🔋的设备，有些交🥃换机也【huàn jī yě】可实现💨第三层的交