深入了解路由器與交換機(jī)的功能和區(qū)別

1、深入了解路由器與交換機(jī)的功能和區(qū)別 （ 1）2009-06-08 12:30 中國 IT 實(shí)驗(yàn)室安琪關(guān)鍵字： 交換機(jī)路由器最近看到很多人在詢問 交換機(jī) 、 路由器 是什么，功能如何， 有何 區(qū)別，筆者就這些問題簡單的做些解答。首先說交換機(jī)（又名交換式集線器 ）作用可以簡單的理解為將一些機(jī)器連接起來組成一個局域網(wǎng) 。 而路由器與交換機(jī)有明顯區(qū)別， 它的作用在于連接不同的網(wǎng)段并且找到網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸最合適的路徑 ，可以說一般情況下個人用戶需求不大。 路由器是產(chǎn)生于交換機(jī)之后， 就像交換機(jī)產(chǎn)生于集線器之后， 所以路由器與交換機(jī)也有一定聯(lián)系， 并不是完全獨(dú)立的兩種設(shè)備。 路由器主要克服了交換機(jī)不能路由轉(zhuǎn)

2、發(fā)數(shù)據(jù)包的不足。目前個人比較多寬帶接入方式就是ADSL ，因此筆者就ADSL 的接入來簡單的說明一下?，F(xiàn)在購買的 ADSL 貓大多具有路由功能（ 很多的時候廠家在出廠時將路由功能屏蔽了，因?yàn)殡娦虐惭b時大多是不啟用路由功能的，啟用 DHCP 。打開 ADSL 的路由功能） ，如果個人上網(wǎng)或少數(shù)幾臺通過ADSL 本身就可以了，如果電腦比較多你只需要再購買一個或多個集線器或者交換機(jī)?？紤]到如今集線器與交換機(jī)的價格相差十分小， 不是特殊的原因， 請購買一個交換機(jī)。 不必去追求高價， 因?yàn)槿缃癞a(chǎn)品同質(zhì)化十分嚴(yán)重， 我最便宜的交換機(jī)現(xiàn)在沒有任 何問題。給你一個參考報價，建議你購買一個8 口的，以滿足擴(kuò)充需

3、求，一般的價格 100 元左右。接上交換機(jī)，所有電腦再接到交換機(jī)上就行了。余下所要做的事情就只有把各個機(jī)器的網(wǎng)線插入交換機(jī)的接口， 將貓的網(wǎng)線插入uplink 接口。然后設(shè)置路由功能， DHCP 等， 就可以共享上網(wǎng)了。看完以上的解說讀者應(yīng)該對交換機(jī)、 路由器有了一些了解， 目前的使用主要還是以交換機(jī)、 路由器的組合使用為主， 具體的組合方式可根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)情況和需求來確定。交換機(jī)與路由器的區(qū)別計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)往往由許多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連連接而成。 如果幾個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)只是在物理上連接在一起， 它們之間并不能進(jìn)行通信 ， 那么這種 “互連 ”并沒有什么實(shí)際意義。 因此通常在談到 “互連 ”時， 就已

4、經(jīng)暗示這些相互連接的計算機(jī)是可以進(jìn)行通信的， 也就是說， 從功能上和邏輯上看， 這些計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)組成了一個大型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，或稱為 互聯(lián)網(wǎng) 絡(luò)，也可簡稱為互聯(lián)網(wǎng)、互連網(wǎng)。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)) ， ISO 的術(shù)語稱之為中繼 (relay) 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)：1. 物理層 (即常說的第一層、層L1) 中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater) 。2. 數(shù)據(jù)鏈路層 ( 即第二層，層L2) ，即網(wǎng)橋或橋接器(bridge) 。3. 網(wǎng)絡(luò)層 ( 第三層，層L3) 中繼系統(tǒng)，即路由器(router) 。4. 網(wǎng)橋和路由器的混合物橋路器(bro

5、uter) 兼有網(wǎng)橋和路由器的功能。5. 在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān) (gateway)。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?yàn)檫@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。深入了解路由器與交換機(jī)的功能和區(qū)別 ( 2)2009-06-08 12:34 中國 IT 實(shí)驗(yàn)室安琪關(guān)鍵字： 交換機(jī)路由器交換機(jī) 和 路由器的應(yīng)用“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ATM 直至電話系統(tǒng)， 無論何種場合都可將其套用， 搞不清到底什么

6、才是真正的交換。 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)。所以從本意上來講，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， 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。由此可見， “交換 ”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，實(shí)際指的是一個橋接設(shè)備; 而當(dāng)它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時，又指的是一個路由設(shè)備。我們經(jīng)常說到的以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)際是一個基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 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、 低開銷的通路。由此可見， 交換機(jī)內(nèi)部

7、核心處應(yīng)該有一個交換矩陣， 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 （ASIC） 完成。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， 以致通常的大流量數(shù)據(jù)不會使其產(chǎn)生擁塞， 換句話說， 交換的能力相對于所傳信息量而無窮大 （與此相反， ATM 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言有限） 。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OSI

8、 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)（IP 報文 ）傳送到正確的網(wǎng)絡(luò)，包括：1.1 P 數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報的尋徑和傳送;2. 子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴;3. 維護(hù)路由表，并與其他路由器交換路由信息，這是IP 報文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。4.IP 數(shù)據(jù)報的差錯處理及簡單的擁塞控制 ;5. 實(shí)現(xiàn)對 IP 數(shù)據(jù)報的過濾和記帳。對于不同地規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，路由器的作用的側(cè)重點(diǎn)有所不同。在主干網(wǎng)上， 路由器的主要作用是路由選擇。 主干網(wǎng)上的路由器， 必須知道到達(dá)所有下層網(wǎng)絡(luò)的路徑。 這需要維護(hù)龐大的路由表， 并對連接狀態(tài)的變化作出盡可能迅速的反應(yīng)。路由器的故障將會導(dǎo)致嚴(yán)

9、重的信息傳輸問題。在地區(qū)網(wǎng)中， 路由器的主要作用是網(wǎng)絡(luò)連接和路由選擇， 即連接下層各個基層網(wǎng)絡(luò)單位 - 園區(qū)網(wǎng)，同時負(fù)責(zé)下層網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在園區(qū)網(wǎng)內(nèi)部， 路由器的主要作用是分隔子網(wǎng)。 早期的互連網(wǎng)基層單位是局域網(wǎng) (LAN) ，其中所有主機(jī)處于同一邏輯網(wǎng)絡(luò)中。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，局域網(wǎng)演變成以高速主干和路由器連接的多個子網(wǎng)所組成的園區(qū)網(wǎng)。 在其中， 處個子網(wǎng)在邏輯上獨(dú)立， 而路由器就是唯一能夠分隔它們的設(shè)備， 它負(fù)責(zé)子網(wǎng)間的報文轉(zhuǎn)發(fā)和廣播隔離，在邊界上的路由器則負(fù)責(zé)與上層網(wǎng)絡(luò)的連接。深入了解路由器與交換機(jī)的功能和區(qū)別 ( 3)2009-06-08 12:37 中國 IT 實(shí)驗(yàn)室安琪關(guān)

10、鍵字： 交換機(jī)路由器第二層 交換機(jī) 和 路由器 的區(qū)別傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來，屬于 OSI 第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)MAC 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。路由器屬于 OSI 第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備， 它根據(jù) IP 地址進(jìn)行尋址， 通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。交換機(jī)最大的好處是快速，由于交換機(jī)只須識別幀中 MAC 地址，直接根據(jù) MAC 地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單，便于 ASIC 實(shí)現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作機(jī)制也帶來一些問題。1. 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。一旦存在回路， 必須啟動生成樹算法， 阻塞掉產(chǎn)生回

11、路的端口。 而路由器的路由協(xié)議沒有這個問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負(fù)載，提高可靠性。2. 負(fù)載集中： 交換機(jī)之間只能有一條 通路， 使得信息集中在一條通信 鏈路上，不能進(jìn)行動態(tài)分配，以平衡負(fù)載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點(diǎn)，OSPF 路由協(xié)議算法不但能產(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。3. 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)就是一個大的廣播域， 廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡(luò)。 而路由器可以隔離廣播域， 廣播報文不能通過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。4. 子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識別 MAC 地址。 MAC 地址是物理地址，而且采用

12、平坦的地址結(jié)構(gòu)，因此不能根據(jù)MAC 地址來劃分子網(wǎng)。而路由器識別 IP 地址， IP 地址由網(wǎng)絡(luò)管理員分配，是邏輯地址且IP 地址具有層次結(jié)構(gòu)，被劃分成網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號， 可以非常方便地用于劃分子網(wǎng)， 路由器的主要功能就是用于連 接不同的網(wǎng)絡(luò)。5. 保密問題：雖說交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源 MAC 地址、目的 MAC 地址和其他幀中內(nèi)容對幀實(shí)施過濾，但路由器根據(jù)報文的源IP 地址、目的 IP 地址、TCP 端口地址等內(nèi)容對報文實(shí)施過濾，更加直觀方便。6. 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 ASIC 實(shí)現(xiàn)， 勢必降低交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)速度。

13、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)議相差甚元的網(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)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。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。 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。 對交換機(jī)而言， 每一個端口對應(yīng)一個網(wǎng)段， 由

14、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)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。交換機(jī)和路由器是性能和功能的矛盾體， 交換機(jī)交換速度快， 但控制功能弱

15、，路由器控制性能強(qiáng)， 但報文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。 解決這個矛盾的技術(shù)是三層交換， 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。深入了解路由器與交換機(jī)的功能和區(qū)別 （ 4）2009-06-08 12:38 中國 IT 實(shí)驗(yàn)室安琪關(guān)鍵字： 交換機(jī)路由器第三層 交換機(jī) 和 路由器 的區(qū)別在第三層交換技術(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：1. 轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流;2. 完全交換功能;3. 可以完成特殊服務(wù)，如報文過

16、濾或認(rèn)證 ;4. 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)：1. 子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配： 傳統(tǒng)路由器每個接口連接一個子網(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?而三層交換機(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。2. 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) 中資源 速率沒有區(qū)別， 子網(wǎng)設(shè)置單獨(dú) 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(fèi)用，更可以合理配置信息資源。3. 降低

17、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。4. 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。最近看到很多人在詢問交換機(jī)、路由器是什么，功能如何， 有何 區(qū)別，筆者就這些問題簡單的做些解答。首先說交換機(jī)（又名交換式集線器 ）作用可以簡單的理解為將一些機(jī)器連

18、接起來組成一個局域網(wǎng) 。 而路由器與交換機(jī)有明顯區(qū)別， 它的作用在于連接不同的網(wǎng)段并且找到網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸最合適的路徑 ，可以說一般情況下個人用戶需求不大。 路由器是產(chǎn)生于交換機(jī)之后， 就像交換機(jī)產(chǎn)生于集線器之后， 所以路由器與交換機(jī)也有一定聯(lián)系， 并不是完全獨(dú)立的兩種設(shè)備。 路由器主要克服了交換機(jī)不能路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的不足。目前個人比較多寬帶接入方式就是ADSL ，因此筆者就ADSL 的接入來簡單的說明一下?，F(xiàn)在購買的 ADSL 貓大多具有路由功能（ 很多的時候廠家在出廠時將路由功能屏蔽了，因?yàn)殡娦虐惭b時大多是不啟用路由功能的，啟用 DHCP 。打開 ADSL 的路由功能） ，如果個人上網(wǎng)或少數(shù)

19、幾臺通過ADSL 本身就可以了，如果電腦比較多你只需要再購買一個或多個集線器或者交換機(jī)。考慮到如今集線器與交換機(jī)的價格相差十分小， 不是特殊的原因， 請購買一個交換機(jī)。 不必去追求高價， 因?yàn)槿缃癞a(chǎn)品同質(zhì)化十分嚴(yán)重， 我最便宜的交換機(jī)現(xiàn)在沒有任 何問題。給你一個參考報價，建議你購買一個8 口的，以滿足擴(kuò)充需求，一般的價格 100 元左右。接上交換機(jī)，所有電腦再接到交換機(jī)上就行了。余下所要做的事情就只有把各個機(jī)器的網(wǎng)線插入交換機(jī)的接口， 將貓的網(wǎng)線插入uplink 接口。然后設(shè)置路由功能， DHCP 等， 就可以共享上網(wǎng)了?？赐暌陨系慕庹f讀者應(yīng)該對交換機(jī)、 路由器有了一些了解， 目前的使用主要還

20、是以交換機(jī)、 路由器的組合使用為主， 具體的組合方式可根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)情況和需求來確定。交換機(jī)與路由器的區(qū)別計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)往往由許多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連連接而成。 如果幾個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)只是在物理上連接在一起， 它們之間并不能進(jìn)行通信， 那么這種 “互連 ”并沒有什么實(shí)際意義。 因此通常在談到 “互連 ”時， 就已經(jīng)暗示這些相互連接的計算機(jī)是可以進(jìn)行通信的， 也就是說， 從功能上和邏輯上看， 這些計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)組成了一個大型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，或稱為 互聯(lián)網(wǎng) 絡(luò)，也可簡稱為互聯(lián)網(wǎng)、互連網(wǎng)。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)) ， ISO 的術(shù)語稱之為中繼 (relay) 系統(tǒng)。根據(jù)中繼系統(tǒng)所在的

21、層次，可以有以下五種中繼系統(tǒng)：1. 物理層 (即常說的第一層、層L1) 中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater) 。2. 數(shù)據(jù)鏈路層 ( 即第二層，層L2) ，即網(wǎng)橋或橋接器(bridge) 。3. 網(wǎng)絡(luò)層 ( 第三層，層L3) 中繼系統(tǒng)，即路由器(router) 。4. 網(wǎng)橋和路由器的混合物橋路器(brouter) 兼有網(wǎng)橋和路由器的功能。5. 在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即 網(wǎng)關(guān) (gateway)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?yàn)檫@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

22、文主要闡述交換機(jī)和路由器及其區(qū)別。交換機(jī)和路由器的應(yīng)用“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 ATM 直至電話系統(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。 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)。所以從本意上來講，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， 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。由此可見， “交換 ”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，實(shí)際指的是一個橋接設(shè)備; 而當(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

23、個路由設(shè)備。我們經(jīng)常說到的以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)際是一個基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 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、 低開銷的通路。由此可見， 交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個交換矩陣， 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 （ASIC） 完成。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， 以致通常的大流量數(shù)據(jù)不會使其產(chǎn)生擁塞， 換句話說， 交換的能力相對于所傳信息量而無窮大（與此相反，ATM 交換機(jī)在設(shè)計上的思路是，認(rèn)為交換的能力相對

24、所傳信息量而言有限） 。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OSI 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)（IP 報文 ）傳送到正確的網(wǎng)絡(luò)，包括：1.IP 數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報的尋徑和傳送2. 子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴;3. 維護(hù)路由表，并與其他路由器交換路由信息，這是IP 報文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。4.IP 數(shù)據(jù)報的差錯處理及簡單的擁塞控制 ;5. 實(shí)現(xiàn)對 IP 數(shù)據(jù)報的過濾和記帳。對于不同地規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，路由器的作用的側(cè)重點(diǎn)有所不同。在主干網(wǎng)上， 路

25、由器的主要作用是路由選擇。 主干網(wǎng)上的路由器， 必須知道到達(dá)所有下層網(wǎng)絡(luò)的路徑。 這需要維護(hù)龐大的路由表， 并對連接狀態(tài)的變化作出盡可能迅速的反應(yīng)。路由器的故障將會導(dǎo)致嚴(yán)重的信息傳輸問題。在地區(qū)網(wǎng)中， 路由器的主要作用是網(wǎng)絡(luò)連接和路由選擇， 即連接下層各個基層網(wǎng)絡(luò)單位 - 園區(qū)網(wǎng)，同時負(fù)責(zé)下層網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在園區(qū)網(wǎng)內(nèi)部， 路由器的主要作用是分隔子網(wǎng)。 早期的互連網(wǎng)基層單位是局域網(wǎng) (LAN) ，其中所有主機(jī)處于同一邏輯網(wǎng)絡(luò)中。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，局域網(wǎng)演變成以高速主干和路由器連接的多個子網(wǎng)所組成的園區(qū)網(wǎng)。 在其中， 處個子網(wǎng)在邏輯上獨(dú)立， 而路由器就是唯一能夠分隔它們的設(shè)備， 它負(fù)責(zé)

26、子網(wǎng)間的報文轉(zhuǎn)發(fā)和廣播隔離，在邊界上的路由器則負(fù)責(zé)與上層網(wǎng)絡(luò)的連接。第二層交換機(jī)和路由器的區(qū)別傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來，屬于 OSI 第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)MAC 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。路由器屬于 OSI 第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備， 它根據(jù) IP 地址進(jìn)行尋址， 通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。交換機(jī)最大的好處是快速，由于交換機(jī)只須識別幀中 MAC 地址，直接根據(jù) MAC 地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單，便于 ASIC 實(shí)現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作機(jī)制也帶來一些問題。1. 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。一旦存在回

27、路， 必須啟動生成樹算法， 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，路由器之間可以有多條通路來平衡負(fù)載，提高可靠性。2. 負(fù)載集中： 交換機(jī)之間只能有一條 通路， 使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進(jìn)行動態(tài)分配，以平衡負(fù)載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點(diǎn)，OSPF 路由協(xié)議算法不但能產(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。3. 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)就是一個大的廣播域， 廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡(luò)。 而路由器可以隔離廣播域， 廣播報文不能通過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。4. 子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識別 MAC

28、地址。 MAC 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)MAC 地址來劃分子網(wǎng)。而路由器識別 IP 地址， IP 地址由網(wǎng)絡(luò)管理員分配，是邏輯地址且IP 地址具有層次結(jié)構(gòu)，被劃分成網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號， 可以非常方便地用于劃分子網(wǎng)， 路由器的主要功能就是用于連 接不同的網(wǎng)絡(luò)。5. 保密問題：雖說交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源 MAC 地址、目的 MAC 地址和 其他幀中內(nèi)容對幀實(shí)施過濾，但路由器根據(jù)報文的源IP 地址、目的 IP 地址、TCP 端口地址等內(nèi)容對報文實(shí)施過濾，更加直觀方便。6. 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 A

29、SIC 實(shí)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)議相差甚元的網(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)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。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。 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。 對

30、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)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。交換機(jī)和路由器是性能和功能的矛盾體， 交換機(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。 解決這個矛盾的技術(shù)是三層交換， 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。第三層交換機(jī)和路由器的區(qū)別在第三層交換技術(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：1. 轉(zhuǎn)發(fā)基