交換機與路由器有什么區(qū)別
交換機和路由器都是現(xiàn)在連接網(wǎng)絡常用的設備，我們也要相應掌握一些相關(guān)知識，以下是學習啦小編為大家收集整理的相關(guān)文章，希望對大家有所幫助。
交換機與路由器有什么區(qū)別?
計算機網(wǎng)絡往往由許多種不同類型的網(wǎng)絡互連連接而成。如果幾個計算機網(wǎng)絡只是在物理上連接在一起，它們之間并不能進行通信，那么這種“互連”并沒有什么實際意義。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是可以進行通信的，也就是說，從功能上和邏輯上看，這些計算機網(wǎng)絡已經(jīng)組成了一個大型的計算機網(wǎng)絡，或稱為互聯(lián)網(wǎng)絡，也可簡稱為互聯(lián)網(wǎng)、互連網(wǎng)。
將網(wǎng)絡互相連接起來要使用一些中間設備(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)絡層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)(gateway).
當中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器時，一般不稱之為網(wǎng)絡互聯(lián)，因為這僅僅是把一個網(wǎng)絡擴大了，而這仍然是一個網(wǎng)絡。高層網(wǎng)關(guān)由于比較復雜，目前使用得較少。因此一般討論網(wǎng)絡互連時都是指用交換機和路由器進行互聯(lián)的網(wǎng)絡。本文主要闡述交換機和路由器及其區(qū)別。
交換機和路由器
“交換”是今天網(wǎng)絡里出現(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)兩個不同電話機之間話音信號的交換，完成該工作的設備就是電話交換機。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備都可被稱為交換設備。由此可見，“交換”是一個涵義廣泛的詞語，當它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡第二層的設備時，實際指的是一個橋接設備;而當它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡第三層的設備時，又指的是一個路由設備。
我們經(jīng)常說到的以太網(wǎng)交換機實際是一個基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)絡設備，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，交換機內(nèi)部核心處應該有一個交換矩陣，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。在實際設備中，交換矩陣的功能往往由專門的芯片(ASIC)完成。另外，以太網(wǎng)交換機在設計思想上有一個重要的假設，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交換機在設計上的思路是，認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)絡更易管理。
而路由器是OSI協(xié)議模型的網(wǎng)絡層中的分組交換設備(或網(wǎng)絡層中繼設備)，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，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，抑制廣播風暴;
3.維護路由表，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。
4.IP數(shù)據(jù)報的差錯處理及簡單的擁塞控制;
5.實現(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，路由器的作用的側(cè)重點有所不同。
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，必須知道到達所有下層網(wǎng)絡的路徑。這需要維護龐大的路由表，并對連接狀態(tài)的變化作出盡可能迅速的反應。路由器的故障將會導致嚴重的信息傳輸問題。
在地區(qū)網(wǎng)中，路由器的主要作用是網(wǎng)絡連接和路由選擇，即連接下層各個基層網(wǎng)絡單位--園區(qū)網(wǎng)，同時負責下層網(wǎng)絡之間的數(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)，其中所有主機處于同一邏輯網(wǎng)絡中。隨著網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大，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)在邏輯上獨立，而路由器就是唯一能夠分隔它們的設備，它負責子網(wǎng)間的報文轉(zhuǎn)發(fā)和廣播隔離，在邊界上的路由器則負責與上層網(wǎng)絡的連接。
第二層交換機和路由器的區(qū)別
傳統(tǒng)交換機從網(wǎng)橋發(fā)展而來，屬于OSI第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設備。它根據(jù)MAC地址尋址，通過站表選擇路由，站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬于OSI第三層即網(wǎng)絡層設備，它根據(jù)IP地址進行尋址，通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。交換機最大的好處是快速，由于交換機只須識別幀中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實現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。
1.回路：根據(jù)交換機地址學習和站表建立算法，交換機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載，提高可靠性。
2.負載集中：交換機之間只能有一條通路，使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進行動態(tài)分配，以平衡負載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點，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)絡應用選擇各自不同的最佳路由。
3.廣播控制：交換機只能縮小沖突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網(wǎng)絡就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡。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)進行廣播。
4.子網(wǎng)劃分：交換機只能識別MAC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)絡號和主機號，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。
5.保密問題：雖說交換機也可以根據(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)容對報文實施過濾，更加直觀方便。
6.介質(zhì)相關(guān)：交換機作為橋接設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)換過程比較復雜，不適合ASIC實現(xiàn)，勢必降低交換機的轉(zhuǎn)發(fā)速度。因此目前交換機主要完成相同或相似物理介質(zhì)和鏈路協(xié)議的網(wǎng)絡互連，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)絡之間進行互連。而路由器則不同，它主要用于不同網(wǎng)絡之間互連，因此能連接不同物理介質(zhì)、鏈路層協(xié)議和網(wǎng)絡層協(xié)議的網(wǎng)絡。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，交換機為提高性能做了許多改進，其中最突出的改進是虛擬網(wǎng)絡和三層交換。
劃分子網(wǎng)可以縮小廣播域，減少廣播風暴對網(wǎng)絡的影響。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。對交換機而言，每一個端口對應一個網(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，不能擴散到別的子網(wǎng)內(nèi)，通過合理劃分邏輯子網(wǎng)，達到控制廣播的目的。由于邏輯子網(wǎng)由交換機端口任意組合，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)，而相隔甚遠的兩個網(wǎng)段可能屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔甚遠的兩個網(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，增強了對網(wǎng)絡內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問控制。
交換機和路由器是性能和功能的矛盾體，交換機交換速度快，但控制功能弱，路由器控制性能強，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)絡互連的設備，第三層交換機具有以下特征：
1.轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務流;
2.完全交換功能;
3.可以完成特殊服務，如報文過濾或認證;
4.執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理。
第三層交換機與傳統(tǒng)路由器相比的優(yōu)點
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)通過路由器進行傳輸?shù)乃俾时唤涌诘膸捤拗?。而三層交換機則不同，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，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)設置單獨服務器的意義不大，通過在全局網(wǎng)中設置服務器群不僅節(jié)省費用，更可以合理配置信息資源。
3.降低成本：通常的網(wǎng)絡設計用交換機構(gòu)成子網(wǎng)，用路由器進行子網(wǎng)間互連。目前采用三層交換機進行網(wǎng)絡設計，既可以進行任意虛擬子網(wǎng)劃分，又可以通過交換機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.交換機之間連接靈活：作為交換機，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、平衡負載。三層交換機用生成樹算法阻塞造成回路的端口，但進行路由選擇時，依然把阻塞掉的通路作為可選路徑參與路由選擇。
5 結(jié)論
綜上所述，交換機一般用于LAN-WAN的連接，交換機歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設備，有些交換機也可實現(xiàn)第三層的交換。路由器用于WAN-WAN之間的連接，可以解決異性網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)發(fā)分組，作用于網(wǎng)絡層。他們只是從一條線路上接受輸入分組，然后向另一條線路轉(zhuǎn)發(fā)。這兩條線路可能分屬于不同的網(wǎng)絡，并采用不同協(xié)議。相比較而言，路由器的功能較交換機要強大，但速度相對也慢，價格昂貴，第三層交換機既有交換機線速轉(zhuǎn)發(fā)報文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以廣播應用。
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1、交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層，路有其工作在網(wǎng)絡層。
2、交換機利用物理地址來確定是否轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù);而路由則利用尋址方法來確定是否轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
3、交換機只能分割沖突域，而無法分割廣播域;
而路由則可以分割廣播域。
4、交換機主要用來連接網(wǎng)絡中的各個段;而路由則可以通過端到端的方式來連接兩個不同的網(wǎng)絡。
交換機的英文名稱之為“Switch”，它是集線器的升級換代產(chǎn)品，從外觀上來看，它與集線器基本上沒有多大區(qū)別，都是帶有多個端口的長方體。交換機是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g(shù)統(tǒng)稱。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備。
“交換”和“交換機”最早起源于電話通訊系統(tǒng)PSTN。我們以前經(jīng)常在電影或電視中看到一些老的影片時?？吹接腥嗽陔娫挋C旁狂搖幾下(注意不是撥號)，然后就說：給我接XXX，話務員接到要求后就會把相應端線頭插在要接的端子上，即可通話。其實這就是最原始的電話交換機系統(tǒng)，只不過它是一種人工電話交換系統(tǒng)，不是自動的，也不是我們所指的計算機交換機，但是今天的交換機也就是在這個電話交換機技術(shù)上發(fā)展而來的。
交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、錯誤校驗、幀序列以及流量控制。目前一些高檔交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN(虛擬局域網(wǎng))的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有路由和防火墻的功能。
交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上?？刂齐娐肥盏綌?shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的MAC地址(網(wǎng)卡的硬件地址)對照表以確定目的MAC的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣直接將數(shù)據(jù)迅速包傳送到目的節(jié)點，而不是所有節(jié)點，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口。這種方式我們可以明顯地看出一方面效率高，不會浪費網(wǎng)絡資源，只是對目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡堵塞;另一個方面數(shù)據(jù)傳輸安全，因為它不是對所有節(jié)點都同時發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)時其它節(jié)點很難偵聽到所發(fā)送的信息。這也是交換機為什么會很快取代集線器的重要原因之一。
交換機與集線器的區(qū)別主要體現(xiàn)在如下幾個方面：
(1)在OSI/RM(OSI參考模型)中的工作層次不同
交換機和集線器在OSI/RM開放體系模型中對應的層次就不一樣，集線器是同時工作在第一層(物理層)和第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)，而交換機至少是工作在第二層，更高級的交換機可以工作在第三層(網(wǎng)絡層)和第四層(傳輸層)。
(2)交換機的數(shù)據(jù)傳輸方式不同
集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播(broadcast)方式，而交換機的數(shù)據(jù)傳輸是有目的的，數(shù)據(jù)只對目的節(jié)點發(fā)送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式發(fā)送，然后因為交換機具有MAC地址學習功能，第二次以后就不再是廣播發(fā)送了，又是有目的的發(fā)送。這樣的好處是數(shù)據(jù)傳輸效率提高，不會出現(xiàn)廣播風暴，在安全性方面也不會出現(xiàn)其它節(jié)點偵聽的現(xiàn)象。
(3)帶寬占用方式不同
在帶寬占用方面，集線器所有端口是共享集線器的總帶寬，而交換機的每個端口都具有自己的帶寬，這樣就交換機實際上每個端口的帶寬比集線器端口可用帶寬要高許多，也就決定了交換機的傳輸速度比集線器要快許多。
(4)傳輸模式不同
集線器只能采用半雙工方式進行傳輸?shù)?，因為集線器是共享傳輸介質(zhì)的，這樣在上行通道上集線器一次只能傳輸一個任務，要么是接收數(shù)據(jù)，要么是發(fā)送數(shù)據(jù)。而交換機則不一樣，它是采用全雙工方式來傳輸數(shù)據(jù)的，因此在同一時刻可以同時進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，這不但令數(shù)據(jù)的傳輸速度大大加快，而且在整個系統(tǒng)的吞吐量方面交換機比集線器至少要快一倍以上，因為它可以接收和發(fā)送同時進行，實際上還遠不止一倍，因為端口帶寬一般來說交換機比集線器也要寬許多倍。
總之，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡設備。目前，主流的交換機廠商以國外的CISCO(思科)、3COM、安奈特為代表，國內(nèi)主要有華為、D-LINK等。
路由器:(Router)是用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡，所謂邏輯網(wǎng)絡是代表一個單獨的網(wǎng)絡或者一個子網(wǎng)。當數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)時，可通過路由器來完成。因此，路由器具有判斷網(wǎng)絡地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡互聯(lián)環(huán)境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)，路由器只接受源站或其他路由器的信息，屬網(wǎng)絡層的一種互聯(lián)設備。事實上，路由器除了上述的路由選擇這一主要功能外，還具有網(wǎng)絡流量控制功能。