路由器和二級交換機(jī)的本質(zhì)區(qū)別

1、路由器和二級交換機(jī)的本質(zhì)區(qū)別 n將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來要使用一些中間設(shè)備（或中間系統(tǒng)），將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來要使用一些中間設(shè)備（或中間系統(tǒng)）， 的術(shù)語稱之為中繼（的術(shù)語稱之為中繼（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（即常說的第一層、層物理層（即常說的第一層、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，一般不稱之為網(wǎng)絡(luò) 互聯(lián)，因為這僅僅是把一個網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而 這仍然是一個網(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 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)頻率最高的一個詞， 從橋接到路由到直

3、至電話系統(tǒng)，無論 何種場合都可將其套用，搞不清到底什么才 是真正的交換。 n其實交換一詞最早出現(xiàn)于電話系統(tǒng)，特指實其實交換一詞最早出現(xiàn)于電話系統(tǒng)，特指實 現(xiàn)兩個不同電話機(jī)之間話音信號的交換，完現(xiàn)兩個不同電話機(jī)之間話音信號的交換，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所以從本意上來講，所以從本意上來講，交換只是一種技術(shù)概念交換只是一種技術(shù)概念， 即完成信號由設(shè)備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，即完成信號由設(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”是一個涵

4、義廣泛的詞語是一個涵義廣泛的詞語， 當(dāng)它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)備時，當(dāng)它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)備時， 實際指的是一個實際指的是一個橋接橋接設(shè)備；而設(shè)備；而當(dāng)它被用來描當(dāng)它被用來描 述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時，又指的是一個述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時，又指的是一個 路由設(shè)備路由設(shè)備。 n我們經(jīng)常說到的我們經(jīng)常說到的以太網(wǎng)交換機(jī)實際是以太網(wǎng)交換機(jī)實際是 一個基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)一個基于網(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)幀從一個端口到另，它為數(shù)據(jù)幀從一個端口到另 一個任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時延、一個任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時延、 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)該有一個交交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個交 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， 或是一個快速交換總線，以使由任意端口接或是一個快速交換總線，以使由任意端口接 收的數(shù)據(jù)幀從其他端口送出。在實際設(shè)備中，收的數(shù)據(jù)幀從其他端口送出。在實際設(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)計思想上有一個重另外，以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計思想上有一個重 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)不會使其產(chǎn)生擁塞，換致通常的大流量數(shù)據(jù)

6、不會使其產(chǎn)生擁塞，換 句話說，句話說，交換的能力相對于所傳信息量而無交換的能力相對于所傳信息量而無 窮大（與此相反，交換機(jī)在設(shè)計上的窮大（與此相反，交換機(jī)在設(shè)計上的 思路是，認(rèn)為交換的能力相對所傳信息量而思路是，認(rèn)為交換的能力相對所傳信息量而 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，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) （報文）傳送到正確的網(wǎng)絡(luò) n1.數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報的尋徑和 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，這是報文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。 n4.數(shù)據(jù)報的差錯處理及簡單的擁塞控制； n5.實現(xiàn)對數(shù)據(jù)報的過濾和記帳。 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，屬于第 二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)地址 尋址，通過站表選擇路由，站表的建立和維 護(hù)由交換機(jī)自動進(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，通過路由表路由協(xié) 議產(chǎn)生。 交換機(jī)的缺點 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 識別幀中地址，直接根據(jù)地址識別幀中地址，直接根據(jù)地址 產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單，便于產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單，便于

8、 實現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作實現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作 機(jī)制也帶來一些問題。機(jī)制也帶來一些問題。 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 須啟動生成樹算法，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而須啟動生成樹算法，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而 路由器的路由協(xié)議沒有這個問題，路由器之間可路由器的路由協(xié)議沒有這個問題，路由器之間可 以有多條通路來平衡負(fù)載，提高可靠性。以有多條通路來平衡負(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 動態(tài)分配，以平衡負(fù)載動態(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，路由協(xié)議議算法可以避免這一點，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。整個交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個大能縮小廣播域。整個交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個大 的廣播域，廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡(luò)。的廣播域，廣播報文

10、散到整個交換式網(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，廣播報文不能通，廣播報文不能通 過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。 n4.子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識別地址。子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識別地址。 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)地址來劃分子址結(jié)構(gòu)，因此不能根據(jù)地址來劃分子 網(wǎng)。網(wǎng)。而路由器識別地址，地址由網(wǎng)而路由器識別地址，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)號和主機(jī)號，可以層次結(jié)構(gòu)，被劃分成網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號，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.保密問題：雖說交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源 地址、目的地址和其他幀中內(nèi) 容對幀實施過濾，但路由器根據(jù)報文的源 地址、目的地址、端口地址等 內(nèi)容對報文實施過濾，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) 換過程比較復(fù)雜，不適合實現(xiàn)，勢 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，而不會用來在物理介質(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，但價格昂貴，報文轉(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，減少廣播風(fēng)暴對 網(wǎng)絡(luò)的影響。 n路由器每一接口連接一個子網(wǎng)，廣播報文不 能經(jīng)過路由器廣播出去，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對交換機(jī)而言，每一個端口對應(yīng)一個網(wǎng)段，由于子 網(wǎng)由若干網(wǎng)段構(gòu)成，通過對交換機(jī)端口的組合，可 以邏輯劃分子網(wǎng)。廣播報文只能在子網(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 報文的隔離問題，且虛擬網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)段與其物理位置無 關(guān)，即相鄰網(wǎng)段可以屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔甚遠(yuǎn) 的兩個網(wǎng)段可能屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔甚遠(yuǎn)的兩 個網(wǎng)段可能屬于同一個虛擬網(wǎng)。不同虛擬網(wǎng)內(nèi)的終 端之間不能相互通信，增強(qiáng)了對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問 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)，但報文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。解決這個矛制性能強(qiáng)，但報文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。解決這個矛 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)報文能力，又有路由器良好的控制功能。轉(zhuǎn)發(fā)報文能力，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，幾乎沒有 必要將路由功能器件和路由器區(qū)別開來，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)，如報文過濾或認(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： n1.子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配：傳統(tǒng)路由器 每個接口連

15、接一個子網(wǎng)，子網(wǎng)通過路由器進(jìn) 行傳輸?shù)乃俾时唤涌诘膸捤拗啤６龑?交換機(jī)則不同，它可以把多個端口定義成一 個虛擬網(wǎng)，把多個端口組成的虛擬網(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)間傳輸帶寬沒有限制。 n2.合理配置信息資源：由于訪問子網(wǎng)內(nèi)資源 速率和訪問全局網(wǎng)速率沒有區(qū)別，子網(wǎng)設(shè)置 單獨服務(wù)器的意義不大，通過在全局網(wǎng)中設(shè) 置服務(wù)器群不僅節(jié)省費用，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，既可以進(jìn)行任意 虛擬子網(wǎng)劃分，又可以通過交換機(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，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)也可實現(xiàn)第三層的交換。機(jī)也可實現(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