路由器和二級(jí)交換機(jī)的本質(zhì)區(qū)別

1、路由器和二級(jí)交換機(jī)的本質(zhì)區(qū)別 n將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備（或中間系統(tǒng)），將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備（或中間系統(tǒng)）， 的術(shù)語(yǔ)稱之為中繼（的術(shù)語(yǔ)稱之為中繼（relay）系統(tǒng)。根據(jù)中繼系統(tǒng)）系統(tǒng)。根據(jù)中繼系統(tǒng) 所在的層次，可以有以下五種中繼系統(tǒng)：所在的層次，可以有以下五種中繼系統(tǒng)： n1.物理層（即常說(shuō)的第一層、層物理層（即常說(shuō)的第一層、層1）中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)）中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn) 發(fā)器（發(fā)器（repeater）。）。 n2.數(shù)據(jù)鏈路層（即第二層，層數(shù)據(jù)鏈路層（即第二層，層2），即網(wǎng)橋或橋接器），即網(wǎng)橋或橋接器 （bridge）。）。 n3.網(wǎng)絡(luò)層（第三層，層網(wǎng)絡(luò)層（第三層，層3）中繼

2、系統(tǒng)，即路由器）中繼系統(tǒng)，即路由器 （router）。）。 n4.網(wǎng)橋和路由器的混合物網(wǎng)橋和路由器的混合物橋路器（橋路器（brouter）兼有網(wǎng)橋）兼有網(wǎng)橋 和路由器的功能和路由器的功能。 n5.在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)（在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)（gateway）. n當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，一般不稱之為網(wǎng)絡(luò) 互聯(lián)，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而 這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。高層網(wǎng)關(guān)由于比較復(fù)雜， 目前使用得較少。因此一般討論網(wǎng)絡(luò)互連時(shí) 都是指用交換機(jī)和路由器進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。 本文主要闡述交換機(jī)和路由器及其區(qū)別。 交換機(jī)和路由器 n“交換”是今天網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)頻率最高的一個(gè)詞， 從橋接到路由到直

3、至電話系統(tǒng)，無(wú)論 何種場(chǎng)合都可將其套用，搞不清到底什么才 是真正的交換。 n其實(shí)交換一詞最早出現(xiàn)于電話系統(tǒng)，特指實(shí)其實(shí)交換一詞最早出現(xiàn)于電話系統(tǒng)，特指實(shí) 現(xiàn)兩個(gè)不同電話機(jī)之間話音信號(hào)的交換，完現(xiàn)兩個(gè)不同電話機(jī)之間話音信號(hào)的交換，完 成該工作的設(shè)備就是電話交換機(jī)。成該工作的設(shè)備就是電話交換機(jī)。 n所以從本意上來(lái)講，所以從本意上來(lái)講，交換只是一種技術(shù)概念交換只是一種技術(shù)概念， 即完成信號(hào)由設(shè)備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，即完成信號(hào)由設(shè)備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此， 只要是和符合該定義的所有設(shè)備都可被稱為只要是和符合該定義的所有設(shè)備都可被稱為 交換設(shè)備。交換設(shè)備。 n由此可見，由此可見，“交換交換”是一個(gè)涵

4、義廣泛的詞語(yǔ)是一個(gè)涵義廣泛的詞語(yǔ)， 當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)備時(shí)，當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)備時(shí)， 實(shí)際指的是一個(gè)實(shí)際指的是一個(gè)橋接橋接設(shè)備；而設(shè)備；而當(dāng)它被用來(lái)描當(dāng)它被用來(lái)描 述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時(shí)，又指的是一個(gè)述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時(shí)，又指的是一個(gè) 路由設(shè)備路由設(shè)備。 n我們經(jīng)常說(shuō)到的我們經(jīng)常說(shuō)到的以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)際是以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)際是 一個(gè)基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)一個(gè)基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備絡(luò)設(shè)備，它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口到另，它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口到另 一個(gè)任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、一個(gè)任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、 低開銷的通路。低開銷的通路。 n由此可見，由

5、此可見，交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個(gè)交交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個(gè)交 換矩陣換矩陣，為任意兩端口間的通信提供通路，為任意兩端口間的通信提供通路， 或是一個(gè)快速交換總線，以使由任意端口接或是一個(gè)快速交換總線，以使由任意端口接 收的數(shù)據(jù)幀從其他端口送出。在實(shí)際設(shè)備中，收的數(shù)據(jù)幀從其他端口送出。在實(shí)際設(shè)備中， 交換矩陣的功能往往由專門的芯片（交換矩陣的功能往往由專門的芯片（ ）完成。）完成。 n另外，以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計(jì)思想上有一個(gè)重另外，以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計(jì)思想上有一個(gè)重 要的假設(shè)，即交換核心的速度非常之快，以要的假設(shè)，即交換核心的速度非常之快，以 致通常的大流量數(shù)據(jù)不會(huì)使其產(chǎn)生擁塞，換致通常的大流量數(shù)據(jù)

6、不會(huì)使其產(chǎn)生擁塞，換 句話說(shuō)，句話說(shuō)，交換的能力相對(duì)于所傳信息量而無(wú)交換的能力相對(duì)于所傳信息量而無(wú) 窮大（與此相反，交換機(jī)在設(shè)計(jì)上的窮大（與此相反，交換機(jī)在設(shè)計(jì)上的 思路是，認(rèn)為交換的能力相對(duì)所傳信息量而思路是，認(rèn)為交換的能力相對(duì)所傳信息量而 言有限）言有限）。 n雖然以太網(wǎng)第二層交換機(jī)是基于多端口網(wǎng)橋 發(fā)展而來(lái)，但畢竟交換有其更豐富的特性， 使之不但是獲得更多帶寬的最好途徑，而且 還使網(wǎng)絡(luò)更易管理。而路由器是協(xié)議 模型的網(wǎng)絡(luò)層中的分組交換設(shè)備（或網(wǎng)絡(luò)層 中繼設(shè)備），路由器的基本功能是把數(shù)據(jù) （報(bào)文）傳送到正確的網(wǎng)絡(luò) n1.數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報(bào)的尋徑和 傳送； n2.子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴

7、； n3.維護(hù)路由表，并與其他路由器交換路由信 息，這是報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。 n4.數(shù)據(jù)報(bào)的差錯(cuò)處理及簡(jiǎn)單的擁塞控制； n5.實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)濾和記帳。 第二層交換機(jī)和路由器的區(qū)別 n傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來(lái)，屬于第 二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)地址 尋址，通過(guò)站表選擇路由，站表的建立和維 護(hù)由交換機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。 n路由器屬于第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，它 根據(jù)地址進(jìn)行尋址，通過(guò)路由表路由協(xié) 議產(chǎn)生。 交換機(jī)的缺點(diǎn) n交換機(jī)最大的好處是快速，由于交換機(jī)只須交換機(jī)最大的好處是快速，由于交換機(jī)只須 識(shí)別幀中地址，直接根據(jù)地址識(shí)別幀中地址，直接根據(jù)地址 產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡(jiǎn)單，便于產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡(jiǎn)單，便于

8、 實(shí)現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作實(shí)現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作 機(jī)制也帶來(lái)一些問(wèn)題。機(jī)制也帶來(lái)一些問(wèn)題。 n1. 回路：根據(jù)交換機(jī)地址學(xué)習(xí)和站表建立算法，回路：根據(jù)交換機(jī)地址學(xué)習(xí)和站表建立算法， 交換機(jī)之間不允許存在回路交換機(jī)之間不允許存在回路。一旦存在回路，必。一旦存在回路，必 須啟動(dòng)生成樹算法，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而須啟動(dòng)生成樹算法，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而 路由器的路由協(xié)議沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，路由器之間可路由器的路由協(xié)議沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，路由器之間可 以有多條通路來(lái)平衡負(fù)載，提高可靠性。以有多條通路來(lái)平衡負(fù)載，提高可靠性。 n2.負(fù)載集中：交換機(jī)之間只能有一條通路，負(fù)載集中：交換

9、機(jī)之間只能有一條通路， 使得信息集中在一條通信鏈路上，使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進(jìn)行不能進(jìn)行 動(dòng)態(tài)分配，以平衡負(fù)載動(dòng)態(tài)分配，以平衡負(fù)載。而路由器的路由協(xié)。而路由器的路由協(xié) 議算法可以避免這一點(diǎn)，路由協(xié)議議算法可以避免這一點(diǎn)，路由協(xié)議 算法不但能產(chǎn)生多條路由，而且能為不同的算法不但能產(chǎn)生多條路由，而且能為不同的 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇各自不同的最佳路由。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇各自不同的最佳路由。 n3.廣播控制：交換機(jī)只能縮小沖突域，而不廣播控制：交換機(jī)只能縮小沖突域，而不 能縮小廣播域。整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)大能縮小廣播域。整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)大 的廣播域，廣播報(bào)文散到整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)。的廣播域，廣播報(bào)文

10、散到整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)。 而而路由器可以隔離廣播域路由器可以隔離廣播域，廣播報(bào)文不能通，廣播報(bào)文不能通 過(guò)路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。過(guò)路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。 n4.子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識(shí)別地址。子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識(shí)別地址。 地址是物理地址，而且采用平坦的地地址是物理地址，而且采用平坦的地 址結(jié)構(gòu)，因此不能根據(jù)地址來(lái)劃分子址結(jié)構(gòu)，因此不能根據(jù)地址來(lái)劃分子 網(wǎng)。網(wǎng)。而路由器識(shí)別地址，地址由網(wǎng)而路由器識(shí)別地址，地址由網(wǎng) 絡(luò)管理員分配，是邏輯地址且地址具有絡(luò)管理員分配，是邏輯地址且地址具有 層次結(jié)構(gòu)，被劃分成網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)，可以層次結(jié)構(gòu)，被劃分成網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)，可以 非常方便地用于劃分子網(wǎng)非常方便地用于劃分子網(wǎng)

11、，路由韉鬧饕，路由韉鬧饕 芫褪怯糜諏芫褪怯糜諏硬煌硬煌耐耐紜紜 n5.保密問(wèn)題：雖說(shuō)交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源 地址、目的地址和其他幀中內(nèi) 容對(duì)幀實(shí)施過(guò)濾，但路由器根據(jù)報(bào)文的源 地址、目的地址、端口地址等 內(nèi)容對(duì)報(bào)文實(shí)施過(guò)濾，更加直觀方便。 n6.介質(zhì)相關(guān)：交換機(jī)作為橋接設(shè)備也能完成 不同鏈路層和物理層之間的轉(zhuǎn)換，但這種轉(zhuǎn) 換過(guò)程比較復(fù)雜，不適合實(shí)現(xiàn)，勢(shì) 必降低交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)速度。因此目前交換機(jī) 主要完成相同或相似物理介質(zhì)和鏈路協(xié)議的 網(wǎng)絡(luò)互連，而不會(huì)用來(lái)在物理介質(zhì)和鏈路層 協(xié)議相差基元的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互連。而路由 器則不同，它主要用于不同網(wǎng)絡(luò)之間互連， 因此能連接不同物理介質(zhì)、鏈路層協(xié)議和網(wǎng) 絡(luò)層協(xié)

12、議的網(wǎng)絡(luò)。路由器在功能上雖然占據(jù) 了優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格昂貴，報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度低。 n近幾年，交換機(jī)為提高性能做了許多改進(jìn)， 其中最突出的改進(jìn)是虛擬網(wǎng)絡(luò)和三層交換。 劃分子網(wǎng)可以縮小廣播域，減少?gòu)V播風(fēng)暴對(duì) 網(wǎng)絡(luò)的影響。 n路由器每一接口連接一個(gè)子網(wǎng)，廣播報(bào)文不 能經(jīng)過(guò)路由器廣播出去，連接在路由器不同 接口的子網(wǎng)屬于不同子網(wǎng)，子網(wǎng)范圍由路由 器物理劃分。 n對(duì)交換機(jī)而言，每一個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)段，由于子 網(wǎng)由若干網(wǎng)段構(gòu)成，通過(guò)對(duì)交換機(jī)端口的組合，可 以邏輯劃分子網(wǎng)。廣播報(bào)文只能在子網(wǎng)內(nèi)廣播，不 能擴(kuò)散到別的子網(wǎng)內(nèi)，通過(guò)合理劃分邏輯子網(wǎng)，達(dá) 到控制廣播的目的。由于邏輯子網(wǎng)由交換機(jī)端口任 意組合，沒(méi)有物理上的相關(guān)

13、性，因此稱為虛擬子網(wǎng)， 或叫虛擬網(wǎng)。虛擬網(wǎng)技術(shù)不用路由器就解決了廣播 報(bào)文的隔離問(wèn)題，且虛擬網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)段與其物理位置無(wú) 關(guān)，即相鄰網(wǎng)段可以屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔甚遠(yuǎn) 的兩個(gè)網(wǎng)段可能屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔甚遠(yuǎn)的兩 個(gè)網(wǎng)段可能屬于同一個(gè)虛擬網(wǎng)。不同虛擬網(wǎng)內(nèi)的終 端之間不能相互通信，增強(qiáng)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問(wèn) 控制。 n交換機(jī)和路由器是性能和功能的矛盾體交換機(jī)和路由器是性能和功能的矛盾體，交，交 換機(jī)交換速度快，但控制功能弱，路由器控?fù)Q機(jī)交換速度快，但控制功能弱，路由器控 制性能強(qiáng)，但報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。解決這個(gè)矛制性能強(qiáng)，但報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。解決這個(gè)矛 盾的最新技術(shù)是三層交換，既有交換機(jī)線速盾的最新技術(shù)是三層

14、交換，既有交換機(jī)線速 轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力，又有路由器良好的控制功能。轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力，又有路由器良好的控制功能。 第三層交換機(jī)和路由器的區(qū)別 n在第三層交換技術(shù)出現(xiàn)之前，幾乎沒(méi)有 必要將路由功能器件和路由器區(qū)別開來(lái)，他 們完全是相同的：提供路由功能正在路由器 的工作，然而，現(xiàn)在第三層交換機(jī)完全能夠 執(zhí)行傳統(tǒng)路由器的大多數(shù)功能。 作為網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備，第三層交 換機(jī)具有以下特征： n1.轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流； n2.完全交換功能； n3.可以完成特殊服務(wù)，如報(bào)文過(guò)濾或認(rèn)證； n4.執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理。 第三層交換機(jī)與傳統(tǒng)路由器相比 有如下優(yōu)點(diǎn)： n1.子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配：傳統(tǒng)路由器 每個(gè)接口連

15、接一個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)通過(guò)路由器進(jìn) 行傳輸?shù)乃俾时唤涌诘膸捤拗啤６龑?交換機(jī)則不同，它可以把多個(gè)端口定義成一 個(gè)虛擬網(wǎng)，把多個(gè)端口組成的虛擬網(wǎng)作為虛 擬網(wǎng)接口，該虛擬網(wǎng)內(nèi)信息可通過(guò)組成虛擬 網(wǎng)的端口送給三層交換機(jī)，由于端口數(shù)可任 意指定，子網(wǎng)間傳輸帶寬沒(méi)有限制。 n2.合理配置信息資源：由于訪問(wèn)子網(wǎng)內(nèi)資源 速率和訪問(wèn)全局網(wǎng)速率沒(méi)有區(qū)別，子網(wǎng)設(shè)置 單獨(dú)服務(wù)器的意義不大，通過(guò)在全局網(wǎng)中設(shè) 置服務(wù)器群不僅節(jié)省費(fèi)用，更可以合理配置 信息資源。 n3.降低成本：通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)用交換機(jī)構(gòu)成 子網(wǎng)，用路由器進(jìn)行子網(wǎng)間互連。目前采用 三層交換機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，既可以進(jìn)行任意 虛擬子網(wǎng)劃分，又可以通過(guò)交換機(jī)三層路

16、由 功能完成子網(wǎng)間通信，為此節(jié)省了價(jià)格昂貴 的路由器。 n4.交換機(jī)之間連接靈活：作為交換機(jī)，它們 之間不允許存在回路，作為路由器，又可有 多條通路來(lái)提高可靠性、平衡負(fù)載。三層交 換機(jī)用生成樹算法阻塞造成回路的端口，但 進(jìn)行路由選擇時(shí)，依然把阻塞掉的通路作為 可選路徑參與路由選擇。 結(jié)論 n綜上所述，綜上所述，交換機(jī)一般用于的連接交換機(jī)一般用于的連接， 交換機(jī)歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，有些交換交換機(jī)歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，有些交換 機(jī)也可實(shí)現(xiàn)第三層的交換。機(jī)也可實(shí)現(xiàn)第三層的交換。路由器用于路由器用于 之間的連接之間的連接，可以解決異性網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組，可以解決異性網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組， 作用于網(wǎng)絡(luò)層。作用于網(wǎng)絡(luò)層。他們只是從一條