三层交【sān céng jiāo】💔换机与【huàn jī yǔ】路由器的比较 在大型局域网【jú yù wǎng】中【zhōng】，这种功🏨能🕷体现很完美，对掌握三层交【sān céng jiāo】💔换机很🎪有帮助🥢，但现在有些厂家的交【jiā de jiāo】换机也【huàn jī yě】可以直接接【jiē jiē】Internet提供路【tí gòng lù】⛽由器功📴能🕷。

三层交换机与路由器的比较

为了适应网络🎲应用深【yīng yòng shēn】💅化带来的挑战，网络在规模和【guī mó hé】🗒速度方向都在【xiàng dōu zài】急剧发展🏇，局域网的速度已从最【yǐ cóng zuì】👓初的10Mbit/s 提高到100Mbit/s,目前千兆以太【zhào yǐ tài】🤚网技术🤙已得到【yǐ dé dào】普遍应用【yòng】。

在网络【zài wǎng luò】😬结构方【jié gòu fāng】面也从早期的【zǎo qī de】🦒共享介质的局【zhì de jú】域网🥗发展到【fā zhǎn dào】目前的交换【huàn】式局📞域网。交换【huàn】式局📞域网技术使🛶专用的【zhuān yòng de】带宽为【dài kuān wéi】用户所独享👫，极大的【jí dà de】提高了局域网🥗传输的效率🐿。可以 说🌠，在网络【zài wǎng luò】😬系统集【xì tǒng jí】成的技术中🎌，直接面向用户的第一【de dì yī】🧠层接口和第二层交【céng jiāo】🤜换【huàn】技术方🤙面已得到令人➰满意的答案【dá àn】。但是，作为网络核心【luò hé xīn】、起到网间互连作用的路由器【yóu qì】🖖技术却【jì shù què】 没有质的突破🥝。在这种【zài zhè zhǒng】情况下，一种新【yī zhǒng xīn】的路由技术应【jì shù yīng】运而生【yùn ér shēng】🥥，这就是【zhè jiù shì】💢第三层【dì sān céng】交换【huàn】🐎技术：说它是【shuō tā shì】🈸路由器【yóu qì】🖖，因为它可操作在网络【zài wǎng luò】😬协议的🐨第三层【dì sān céng】，是一种路由理😧解设备😕并可👚 起到路由决定💨的作用;说它是【shuō tā shì】🈸交换器【jiāo huàn qì】，是因为【shì yīn wéi】它的速【tā de sù】度【dù】🍎极快，几乎达到第二⛑层交换【céng jiāo huàn】🐎的速度【dù】🍎。二层交【céng jiāo】🤜换【huàn】机、三层交换【céng jiāo huàn】🐎机和路【jī hé lù】由器【yóu qì】🖖这三种技术究竟谁优【jìng shuí yōu】谁劣🗺，它们各【tā men gè】自适 用在什【yòng zài shí】么环境?为了解🗺答这问💁题，我们先从这三种技术的工作原理入【yuán lǐ rù】手🗓：

1.二层交换技术

二层交换机是数据【shù jù】🎬链路层的🛐设备，它能够读取数【dú qǔ shù】据【jù】🎬包中的【bāo zhōng de】MAC地址信【dì zhǐ xìn】➕息并根🤮据【jù】🎬MAC地址来📻进行交换。

交换机【jiāo huàn jī】内部有🎙一个地址【dì zhǐ】🏞表，这个地址【dì zhǐ】🏞表标明了MAC地址【dì zhǐ】🏞和交换机【jiāo huàn jī】端口【kǒu】的【de】🙏对应关✂系。当交换机【jiāo huàn jī】从某个端口【gè duān kǒu】⛽收到一个数据【gè shù jù】包【bāo】，它首先🖱读取包【bāo】♌头中的【tóu zhōng de】🏪源MAC地址【dì zhǐ】🏞，这 样它就【yàng tā jiù】知道源【zhī dào yuán】🎦MAC地址【dì zhǐ】的【de】🐯机器是🏉连在哪【lián zài nǎ】个端口【gè duān kǒu】⛽上的【shàng de】🚌，它再去读取包【bāo】♌头中的【tóu zhōng de】🏪目的【de】MAC地址【dì zhǐ】🏞，并在地址【dì zhǐ】🏞表中查找相应【zhǎo xiàng yīng】的端口【de duān kǒu】🚃，如果表中有与【zhōng yǒu yǔ】这目的【de】MAC地址【dì zhǐ】对🥖应的【de】 端口【kǒu】🚃，则把数【zé bǎ shù】🔮据包【bāo】直接复制到这端🕌口上【kǒu shàng】，如果在表中找【biǎo zhōng zhǎo】不到相【bú dào xiàng】应的端口【de duān kǒu】🚃则把数【zé bǎ shù】🔮据包【bāo】广播到所有端口【kǒu】🚃上，当目的【dāng mù de】机器对源机器回应时，交换机【jiāo huàn jī】又可以学习一【xué xí yī】目的【de】MAC 地址【dì zhǐ】与👚哪个端口【gè duān kǒu】⛽对应，在下次传送数👻据时就🦍不再需【bú zài xū】❇要对所🐁有端口【kǒu】🚃进行广播了💧。

二层交换机【huàn jī】👔就是【shì】这样建立和【hé】🔏维护它📦自己的地址表。由于二👀层交换 机一般【jī yī bān】🙀具有很⛩宽的交换总线带宽，所以可🎬以同时为很多🚼端口【kǒu】进行数据交换。如果二层交换机【huàn jī】👔有N个端口【gè duān kǒu】🚓，每个端口【gè duān kǒu】🚓的带宽【de dài kuān】是【shì】M,而它的交换机【huàn jī】👔总线带宽超过N×M, 那么这【nà me zhè】交换机【huàn jī】👔就可以实现线【shí xiàn xiàn】速交换⛱。二层交换机【huàn jī】👔对广播包【bāo】🗻是不做【shì bú zuò】🤾限制的【xiàn zhì de】，把广播【bǎ guǎng bō】包【bāo】🗻复制到所有🍏端口【kǒu】上。

二层交换机一【huàn jī yī】般都含🍐有专门🧝用于处【yòng yú chù】理数据包转发的【de】🐉ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片🎣，因此转【yīn cǐ zhuǎn】发速度【fā sù dù】可以做到非常快🌷。

2.路由技术

路由器👓是在【shì zài】🌂OSI七层网络模型中的第【zhōng de dì】🔒三层【sān céng】--网络层操作的。

路由器✒内部有🐸一个【gè】路由表，这表标明了如🌤果要去【guǒ yào qù】🍩某个【gè】地方，下一步应该往【yīng gāi wǎng】哪走【nǎ zǒu】。路由器✒从某个【cóng mǒu gè】端口收【duān kǒu shōu】到一个【dào yī gè】数据包，它首先把链路🗾层的包🔷头去掉🕠(拆包)，读取目【dú qǔ mù】 的🍭IP地址【dì zhǐ】🤤，然后查找路由表，若能确定【néng què dìng】下一步往哪【bù wǎng nǎ】送，则再加上链路🚌层的包🔷头(打包)，把该数【bǎ gāi shù】🛒据包转发出去【fā chū qù】✅;如果不【rú guǒ bú】能确定【néng què dìng】下一步的🍭地址【dì zhǐ】🤤，则向源😏地址【dì zhǐ】🤤返回一个【gè】 信息🕧，并把这【bìng bǎ zhè】🤘个【gè】数据包丢掉🤮。

路由技术和二【shù hé èr】层🕣交换看【jiāo huàn kàn】起来有点相似🐛，其实路由和交【yóu hé jiāo】换之间【huàn zhī jiān】🎤的主要⛵区别就是交换【shì jiāo huàn】🏦发生在【fā shēng zài】🌌OSI参考模型的第【xíng de dì】二层🕣(数据链路层【lù céng】)，而路由【ér lù yóu】🍡发生在【fā shēng zài】🌌第三层【dì sān céng】。这一区别决定🚣了路由和交【yóu hé jiāo】换在传送🚷数据的过程中需要使用不同的控制⭕信息，所以两者实现【zhě shí xiàn】😼各自功【gè zì gōng】能的方式是不🤩同的。

路由技术其实是由两【shì yóu liǎng】🌒项最基本的活【běn de huó】⌛动组成，即决定🕔最优路径和传【jìng hé chuán】输数据【shū shù jù】包【bāo】🏢。其中😛，数据包【shù jù bāo】🏢的传输相对较为简单【wéi jiǎn dān】和直接，而路由的确定【de què dìng】则更加【zé gèng jiā】⏳复杂一些。路由算【lù yóu suàn】法在 路由表中写入各种不同的信【tóng de xìn】息，路由器【lù yóu qì】📙会根据【huì gēn jù】数据包【shù jù bāo】🏢所要到达的目的地选择最佳路径把数据包【shù jù bāo】🏢发送到可以到【kě yǐ dào】🔢达该目【dá gāi mù】⛹的地的下一台🆎路由器【lù yóu qì】📙处🕕。当下一🏖台路由器【lù yóu qì】📙接收到该【gāi】👕 数据包【shù jù bāo】🏢时，也会查看其目标地址，并使用【bìng shǐ yòng】🕠合适的✝路径继【lù jìng jì】续传送🧟给后面的路由【de lù yóu】器📙。依次类【yī cì lèi】🙉推，直到数据包【shù jù bāo】🏢到达最终【zhōng】🌃目的地。

路由器【lù yóu qì】🎀之间可【zhī jiān kě】以进行【yǐ jìn háng】🧖 相互通🔝讯【xùn】，而且可以通过传送不🈁同类型【tóng lèi xíng】的信息【xìn xī】维护各🥖自的路由【lù yóu】表。路由【lù yóu】更新信息【xìn xī】主是这样一种🃏信息【xìn xī】，一般是由部分或全部路由【lù yóu】表组成。通过分析其它路由【lù yóu】🧕器发出【qì fā chū】的🤧路 由更新信息【xìn xī】，路由器【lù yóu qì】🎀可以掌握整个💅网络的【wǎng luò de】拓扑结【tuò pū jié】构。链路状【zhuàng】🐳态广播是另外一种在【yī zhǒng zài】⏭路由器【lù yóu qì】🎀之间传【zhī jiān chuán】💅递的信🎠息，它可以🍾把信息【bǎ xìn xī】✝发送方【fā sòng fāng】⛩的链路【de liàn lù】状【zhuàng】🐳态及进【tài jí jìn】的通知给其它路由【lù yóu】🧕器。

3.三层交换技术

一个具有第三🏅层交换📋功能的设备是🍡一个带有第三🏅层路由📵功能的第二层【dì èr céng】交换📋机【jī】，但它是二者的🐰有机【jī】结合【hé】🌾，并不是【bìng bú shì】简单的把路由【bǎ lù yóu】器设备的硬件【de yìng jiàn】及软件💛简单地叠加在【dié jiā zài】局域网【jú yù wǎng】交换机【jiāo huàn jī】上。

从硬【yìng】件上看【shàng kàn】，第二层交换【jiāo huàn】㊙机的接口模块都是通过🎢高速背【gāo sù bèi】🙅板🥖/总线(速率可高达几十Gbit/s)交换数【jiāo huàn shù】🗨据的【jù de】，在第三【zài dì sān】层交换【jiāo huàn】㊙机中🈸，与路由器有关🤝的第三🎛层路由【céng lù yóu】硬【yìng】 件模块也插接在高速🏘背板🥖/总线上【zǒng xiàn shàng】，这种方【zhè zhǒng fāng】式使得路由模块可以【kuài kě yǐ】与需要路由的其他模块间高【kuài jiān gāo】🥫速的交【sù de jiāo】换数🗨据，从而突【cóng ér tū】📓破了传统的外接路由🛰器接口🍤速率的【sù lǜ de】限制。在软件方【fāng】 面🗣，第三层【dì sān céng】交换【jiāo huàn】㊙机也有重大的举措【jǔ cuò】🦏，它将传统的基【tǒng de jī】于软件的路由器软件进行了😘界定🏅。

其做法是：

对于数据包的【jù bāo de】转发【zhuǎn fā】👜：如【rú】IP/IPX包的转发【zhuǎn fā】👜，这些规🛡律的过🥧程通过硬件得➰以高速实现【shí xiàn】。

对于第【duì yú dì】🚎三层路【sān céng lù】由软件：如路由🗒信息的🐘更新🚽、路由表🤞维护【wéi hù】、路由计算、路由的【lù yóu de】🕌确定等功能，用优化、高效的【gāo xiào de】软件实现【xiàn】。

假设两个🔥使用IP协议的【xié yì de】🍖机器【jī qì】通🐙过第三层交【sān céng jiāo】🦒换【huàn】⏸机【jī】进行【háng】通信的【tōng xìn de】📻过程【guò chéng】，机器【jī qì】🔀A在开始【zài kāi shǐ】发送时【fā sòng shí】，已知目【yǐ zhī mù】的【de】🎴IP地址【dì zhǐ】🥨，但尚不知道在局域网上发送所需要的【de】📻MAC地址【dì zhǐ】🥨。要 采用地【cǎi yòng dì】址🥨解析(ARP)来确定目的【mù de】🐱MAC地址【dì zhǐ】🥨。机器【jī qì】🔀A把自己【bǎ zì jǐ】的【de】📻IP地址【dì zhǐ】与【yǔ】👣目的【mù de】🎴IP地址【dì zhǐ】🥨比较📥，从其软【cóng qí ruǎn】💃件中配⏸置的【de】子🚆网掩码🗡提取出【tí qǔ chū】网络地址【dì zhǐ】🥨来确定目的【mù de】🐱机器【jī qì】🔀是否与【yǔ】🌉 自己在同一【zài tóng yī】📡子网内【zǐ wǎng nèi】。若目的【mù de】🎴机器【jī qì】🔀B与【yǔ】😡机器【jī qì】🔀A在同一【zài tóng yī】📡子网内【zǐ wǎng nèi】，A广播一个【yī gè】🔥ARP请求【qǐng qiú】🚇，B返回其🥇MAC地址【dì zhǐ】🥨，A得到目【dé dào mù】的【de】🎴机器【jī qì】🔀B的【de】📻MAC地址【dì zhǐ】后㊗将这一地址【dì zhǐ】🥨缓存起来🔟， 并用此🎅MAC地址封【dì zhǐ fēng】📪包【bāo】转发🚇数据【shù jù】，第二层交换【céng jiāo huàn】模块👝查找MAC地址【dì zhǐ】🥨表确定将数据【shù jù】包【bāo】🛤发向目【fā xiàng mù】的【de】🎴端口。若两个🔥机器【jī qì】不🔽在同一【zài tóng yī】📡子网内【zǐ wǎng nèi】，如发送【rú fā sòng】机【jī】😐器【qì】A要与【yào yǔ】😡目的【mù de】🎴机器【jī qì】🔀C通信， 发送机【jī】😐器【qì】A要向😐“缺省网【quē shěng wǎng】🚲关✡”发出ARP包【bāo】，而【ér】❕“缺省网【quē shěng wǎng】🚲关✡”的【de】📻IP地址【dì zhǐ】已😾经在系统软件中设置【zhōng shè zhì】。这个🔥IP地址【dì zhǐ】🥨实际上对应第【duì yīng dì】三【sān】💁层交换【céng jiāo huàn】⏸机【jī】的【de】第💚三层交【sān céng jiāo】🦒换模块【huàn mó kuài】👝。所以当【suǒ yǐ dāng】 发送机【jī】😐器【qì】A对【duì】“缺省网【quē shěng wǎng】🚲关✡”的【de】📻IP地址【dì zhǐ】🥨广播出一个【yī gè】🔥ARP请求【qǐng qiú】🚇时，若第三层交【sān céng jiāo】🦒换模块【huàn mó kuài】👝在以往【zài yǐ wǎng】的【de】📻通信过【tōng xìn guò】程中已🕢得到目【dé dào mù】的【de】🎴机器【jī qì】🔀C的【de】📻MAC地址【dì zhǐ】🥨，则向发送机【jī】😐器【qì】A回复C的【de】📻 MAC地址【dì zhǐ】🥨;否则第👰三层交【sān céng jiāo】🦒换模块【huàn mó kuài】👝根据路【gēn jù lù】由信息向目的【mù de】🎴机器广【jī qì guǎng】📒播一个【yī gè】🔥ARP请求【qǐng qiú】🚇，目的【mù de】🎴机器【jī qì】🔀C得到此ARP请示后向第三【sān】🐑层交换【céng jiāo huàn】模块👝回复其【huí fù qí】MAC地址【dì zhǐ】🥨，第三层交【sān céng jiāo】🦒换【huàn】⏸ 模块保存此地址【dì zhǐ】🥨并回复给发送机【jī】😐器【qì】A.以后，当再进行【háng】A与【yǔ】😡C之间数🔇据包【bāo】转发🚇进，将用最终的【de】目🚅的【de】📻机器【jī qì】🔀的【de】📻MAC地址封【dì zhǐ fēng】📪装，数据转【shù jù zhuǎn】发过程【guò chéng】全部交【jiāo】给第二层交换【céng jiāo huàn】⏸处理， 信息得🦗以高速🎪交【jiāo】换【huàn】⏸。既所谓的【de】📻一次选路，多次交【jiāo】换【huàn】⏸。

第三层交换具有以下突出特点：

有机的硬件结合使得数据交换加速;

优化的路由软件使 得路由过程效率提高;

除了必要的路由决定💜过程外【guò chéng wài】，大部分🏅数据转【shù jù zhuǎn】发过程由第二【yóu dì èr】🎣层交换处理;

多个子网互连时只是👤与第三🤨层交换模块的【mó kuài de】逻辑连【luó jí lián】🐜接，不象传统的外接路由【jiē lù yóu】🦀器那样🔰需增加【xū zēng jiā】端口，保护了【bǎo hù le】用户的【yòng hù de】投资🅱。

4.三种技术的对比

可以看【kě yǐ kàn】♏出，二层交【èr céng jiāo】🕑换机主要用在小型局域网中😘，机器【qì】数量在二【liàng zài èr】、三十台以下，这样的网络环【wǎng luò huán】境下🍈，广播包🏮影响不【yǐng xiǎng bú】🐅大，二层交【èr céng jiāo】🕑换机的快速交换功能、多个接入端口【rù duān kǒu】🚂和 低廉价👋格为小型网【xiǎo xíng wǎng】络用户提【yòng hù tí】供了很【gòng le hěn】⏹完善的解决方🤦案【àn】。在这种🤣小型网【xiǎo xíng wǎng】络中根【luò zhōng gēn】本没必【běn méi bì】🍠要引入路由功能从而增加管🖥理的难🎸度和费用，所以没有🥛必要使【bì yào shǐ】用路由器【qì】，当然也没有🥛 必要使【bì yào shǐ】用三层【yòng sān céng】🕺交换机【jiāo huàn jī】。

三层交【jiāo】🔷换机是🌉为IP设计的【shè jì de】，接口类【jiē kǒu lèi】型简单【xíng jiǎn dān】🆔，拥有很强二层【qiáng èr céng】💯包处理能力【néng lì】，所以适用于大型局域【xíng jú yù】网🧛，为了减【wéi le jiǎn】小广播【xiǎo guǎng bō】风暴的👖 危害🐜，必须把大型局域【xíng jú yù】网🧛按功能或地域等因素【děng yīn sù】划他成一🌺个一个的小局【de xiǎo jú】域网【yù wǎng】🧛，也就是⏺一个一个的小网🐰段，这样必【zhè yàng bì】🕵然导致【rán dǎo zhì】不同网🍴段这间🦏存在大量的互【liàng de hù】访【fǎng】🔆，单纯使用二层🥌交【jiāo】 换机没🎭办法实现网🐰间的互访【fǎng】🔆而单纯使用路由器🍙，则由于端口数量有限【liàng yǒu xiàn】，路由速🥢度较慢，而限制【ér xiàn zhì】🤭了网🐰络的规模和访【mó hé fǎng】🔆问速度【wèn sù dù】，所以这种环境下，由二层交换【céng jiāo huàn】技术和路由技🥄 术有机结合而🏰成的三💜层交换【céng jiāo huàn】机就最【jī jiù zuì】为适合。

路由器端口类【duān kǒu lèi】型多，支持的【zhī chí de】三层协🔡议多【yì duō】🔵，路由能🐎力强，所以适合于在大型网🍮络之间【luò zhī jiān】的互连【de hù lián】，虽然不🈳 少三层🌞交换【jiāo huàn】机【jī】🙆甚至二【shèn zhì èr】层交换【jiāo huàn】机【jī】🙆都有异质网络的互连【de hù lián】端口，但一般大型网🍮络的互连【de hù lián】端口不多，互连设【hù lián shè】🌽备的主要功能【yào gōng néng】不在于【bú zài yú】在端口🌏之间进🧝行快速交换【jiāo huàn】🏏，而是要【ér shì yào】🤧选择最【xuǎn zé zuì】🎄佳路【jiā lù】🆖 径，进行负【jìn háng fù】🏭载分担，链路备【liàn lù bèi】份和最重要的与其它网络进【wǎng luò jìn】🤫行路由信息交🦂换🏏，所有这些都是路由完成的功能。

在这种情况下【kuàng xià】，自然不🕐可能使【kě néng shǐ】🧡用二层【yòng èr céng】🌙 交换机【jiāo huàn jī】，但是否使用三🍻层交换【céng jiāo huàn】机【jī】，则视具【zé shì jù】体情况而下【ér xià】。影响的【de】因素主要有网【yào yǒu wǎng】💄络流量【luò liú liàng】、响应速【yīng sù】📊度要求【dù yào qiú】🧣和投资⚽预算等。三层交【sān céng jiāo】👤换机的【huàn jī de】最重要【zuì chóng yào】目的【de】是加快大【jiā kuài dà】🙍型局域网内部【wǎng nèi bù】的【de】 数据交【shù jù jiāo】换，揉合进去的【de】路🦋由功能🤶也是为📊这目的【de】服务的【de】🏫，所以它的路由【de lù yóu】Ⓜ功能没有同一档次的【de】专业路【zhuān yè lù】由器强。在网络🤗流量很【liú liàng hěn】大的【de】情况下【kuàng xià】，如果三层交【sān céng jiāo】👤换机【jī】既做网内【zuò wǎng nèi】的【de】🎉交 换，又做网间的路由【de lù yóu】Ⓜ，必然会【bì rán huì】大大加重了它的负担【de fù dān】🌀，影响响应速【yīng sù】📊度。在网络🤗流量很【liú liàng hěn】大，但又要【dàn yòu yào】求响应🐖速度很😅高的【de】情况下由【kuàng xià yóu】三层🕧交换机【jiāo huàn jī】做网内【zuò wǎng nèi】的【de】🎉交换，由路由器专门负 责网间的路由【de lù yóu】Ⓜ工作🈲，这样可【zhè yàng kě】以充分🥉发挥不【fā huī bú】同设备🐷的【de】优势，是一个🔲很好的【de】配合。当然【dāng rán】，如果受🌹到投资预算的【de】🎽限制【xiàn zhì】，由三层🕧交换机【jiāo huàn jī】兼做网间互连🍛，也是个🕶不错的【de】选择。