交換機和路由器

路由器的一個做用是連通不一樣的網絡，另外一個做用是選擇信息傳送的線路

[url]http://www.zznet.com.cn/fwsq/wnfb/shownews.asp?newsid=555[/url]

計算機網絡每每由許多種不一樣類型的網絡互連鏈接而成。若是幾個計算機網絡只是在物理上鍊接在一塊兒，它們之間並不能進行通訊，那麼這種「互連」並無什麼實際意義。所以一般在談到「互連」時，就已經暗示這些相互鏈接的計算機是能夠進行通訊的，也就是說，從功能上和邏輯上看，這些計算機網絡已經組成了一個大型的計算機網絡，或稱爲互聯網絡，也可簡稱爲互聯網、互連網。

將網絡互相鏈接起來要使用一些中間設備（或中間系統），ISO的術語稱之爲中繼（relay）系統。根據中繼系統所在的層次，能夠有如下五種中繼系統：

1.物理層（即常說的第一層、層L1）中繼系統，即轉發器（repeater）。

2.數據鏈路層（即第二層，層L2），即網橋或橋接器（bridge）。

3.網絡層（第三層，層L3）中繼系統，即路由器（router）。

4.網橋和路由器的混合物橋路器（brouter）兼有網橋和路由器的功能。

5.在網絡層以上的中繼系統，即網關（gateway）.

當中繼系統是轉發器時，通常不稱之爲網絡互聯，由於這僅僅是把一個網絡擴大了，而這仍然是一個網絡。高層網關因爲比較複雜，目前使用得較少。所以通常討論網絡互連時都是指用交換機和路由器進行互聯的網絡。本文主要闡述交換機和路由器及其區別。

 

交換機和路由器

「交換」是今天網絡裏出現頻率最高的一個詞，從橋接到路由到ATM直至電話系統，不管何種場合均可將其套用，搞不清到底什麼纔是真正的交換。其實交換一詞最先出現於電話系統，特指實現兩個不一樣電話機之間話音信號的交換，完成該工做的設備就是電話交換機。因此從本意上來說，交換隻是一種技術概念，即完成信號由設備入口到出口的轉發。所以，只要是和符合該定義的全部設備均可被稱爲交換設備。因而可知，「交換」是一個涵義普遍的詞語，當它被用來描述數據網絡第二層的設備時，實際指的是一個橋接設備；而當它被用來描述數據網絡第三層的設備時，又指的是一個路由設備。咱們常常說到的以太網交換機實際是一個基於網橋技術的多端口第二層網絡設備，它爲數據幀從一個端口到另外一個任意端口的轉發提供了低時延、低開銷的通路。

因而可知，交換機內部核心處應該有一個交換矩陣，爲任意兩端口間的通訊提供通路，或是一個快速交換總線，以使由任意端口接收的數據幀從其餘端口送出。在實際設備中，交換矩陣的功能每每由專門的芯片（ASIC）完成。另外，以太網交換機在設計思想上有一個重要的假設，即交換核心的速度很是之快，以至一般的大流量數據不會使其產生擁塞，換句話說，交換的能力相對於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，認爲交換的能力相對所傳信息量而言有限）。雖然以太網第二層交換機是基於多端口網橋發展而來，但畢竟交換有其更豐富的特性，使之不可是得到更多帶寬的最好途徑，並且還使網絡更易管理。

而路由器是OSI協議模型的網絡層中的分組交換設備（或網絡層中繼設備），路由器的基本功能是把數據（IP報文）傳送到正確的網絡，包括：

1.IP數據報的轉發，包括數據報的尋徑和傳送；

2.子網隔離，抑制廣播風暴；

3.維護路由表，並與其餘路由器交換路由信息，這是IP報文轉發的基礎。

4.IP數據報的差錯處理及簡單的擁塞控制；

5.實現對IP數據報的過濾和記賬。

對於不一樣地規模的網絡，路由器的做用的側重點有所不一樣。

在主幹網上，路由器的主要做用是路由選擇。主幹網上的路由器，必須知道到達全部下層網絡的路徑。這須要維護龐大的路由表，並對鏈接狀態的變化做出儘量迅速的反應。路由器的故障將會致使嚴重的信息傳輸問題。

在地區網中，路由器的主要做用是網絡鏈接和路由選擇，即鏈接下層各個基層網絡單位－－園區網，同時負責下層網絡之間的數據轉發。

在園區網內部，路由器的主要做用是分隔子網。早期的互連網基層單位是局域網（LAN），其中全部主機處於同一邏輯網絡中。隨着網絡規模的不斷擴大，局域網演變成以高速主幹和路由器鏈接的多個子網所組成的園區網。在其中，處個子網在邏輯上獨立，而路由器就是惟一可以分隔它們的設備，它負責子網間的報文轉發和廣播隔離，在邊界上的路由器則負責與上層網絡的鏈接。

 

第二層交換機和路由器的區別

傳統交換機從網橋發展而來，屬於OSI第二層即數據鏈路層設備。它根據MAC地址尋址，經過站表選擇路由，站表的創建和維護由交換機自動進行。路由器屬於OSI第三層即網絡層設備，它根據IP地址進行尋址，經過路由表路由協議產生。交換機最大的好處是快速，因爲交換機只須識別幀中MAC地址，直接根據MAC地址產生選擇轉發端口算法簡單，便於ASIC實現，所以轉發速度極高。但交換機的工做機制也帶來一些問題。

1.迴路：根據交換機地址學習和站表創建算法，交換機之間不容許存在迴路。一旦存在迴路，必須啓動生成樹算法，阻塞掉產生迴路的端口。而路由器的路由協議沒有這個問題，路由器之間能夠有多條通路來平衡負載，提升可靠性。

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訊鏈路上，不能進行動態分配，以平衡負載。而路由器的路由協議算法能夠避免這一點，OSPF路由協議算法不但能產生多條路由，並且能爲不一樣的網絡應用選擇各自不一樣的最佳路由。

3.廣播控制：交換機只能縮小衝突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網絡就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網絡。而路由器能夠隔離廣播域，廣播報文不能經過路由器繼續進行廣播。

4.子網劃分：交換機只能識別MAC地址。MAC地址是物理地址，並且採用平坦的地址結構，所以不能根據MAC地址來劃分子網。而路由器識別IP地址，IP地址由網絡管理員分配，是邏輯地址且IP地址具備層次結構，被劃分紅網絡號和主機號，能夠很是方便地用於劃分子網，路由器的主要功能就是用於鏈接不一樣的網絡。

5.保密問題：雖然說交換機也能夠根據幀的源MAC地址、目的MAC地址和其餘幀中內容對幀實施過濾，但路由器根據報文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內容對報文實施過濾，更加直觀方便。

6.介質相關：交換機做爲橋接設備也能完成不一樣鏈路層和物理層之間的轉換，但這種轉換過程比較複雜，不適合ASIC實現，勢必下降交換機的轉發速度。所以目前交換機主要完成相同或類似物理介質和鏈路協議的網絡互連，而不會用來在物理介質和鏈路層協議相差甚元的網絡之間進行互連。而路由器則不一樣，它主要用於不一樣網絡之間互連，所以能鏈接不一樣物理介質、鏈路層協議和網絡層協議的網絡。路由器在功能上雖然佔據了優點，但價格昂貴，報文轉發速度低。近幾年，交換機爲提升性能作了許多改進，其中最突出的改進是虛擬網絡和三層交換。

劃分子網能夠縮小廣播域，減小廣播風暴對網絡的影響。路由器每一接口鏈接一個子網，廣播報文不能通過路由器廣播出去，鏈接在路由器不一樣接口的子網屬於不一樣子網，子網範圍由路由器物理劃分。對交換機而言，每個端口對應一個網段，因爲子網由若干網段構成，經過對交換機端口的組合，能夠邏輯劃分子網。廣播報文只能在子網內廣播，不能擴散到別的子網內，經過合理劃分邏輯子網，達到控制廣播的目的。因爲邏輯子網由交換機端口任意組合，沒有物理上的相關性，所以稱爲虛擬子網，或叫虛擬網。虛擬網技術不用路由器就解決了廣播報文的隔離問題，且虛擬網內網段與其物理位置無關，即相鄰網段能夠屬於不一樣虛擬網，而相隔甚遠的兩個網段可能屬於不一樣虛擬網，而相隔甚遠的兩個網段可能屬於同一個虛擬網。不一樣虛擬網內的終端之間不能相互通訊，加強了對網絡內數據的訪問控制。

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，但報文轉發速度慢。解決這個矛盾的最新技術是三層交換，既有交換機線速轉發報文能力，又有路由器良好的控制功能。

 

第三層交換機和路由器的區別

在第三層交換技術出現以前，幾乎沒有必要將路由功能器件和路由器區別開來，他們徹底是相同的：提供路由功能正在路由器的工做，然而，如今第三層交換機徹底可以執行傳統路由器的大多數功能。做爲網絡互連的設備，第三層交換機具備如下特徵：

1.轉發基於第三層地址的業務流；

2.徹底交換功能；

3.能夠完成特殊服務，如報文過濾或認證；

4.執行或不執行路由處理。

 

第三層交換機與傳統路由器相比有以下優勢：

1.子網間傳輸帶寬可任意分配：傳統路由器每一個接口鏈接一個子網，子網經過路由器進行傳輸的速率被接口的帶寬所限制。而三層交換機則不一樣，它能夠把多個端口定義成一個虛擬網，把多個端口組成的虛擬網做爲虛擬網接口，該虛擬網內信息可經過組成虛擬網的端口送給三層交換機，因爲端口數可任意指定，子網間傳輸帶寬沒有限制。

2.合理配置信息資源：因爲訪問子網內資源速率和訪問全局網中資源速率沒有區別，子網設置單獨服務器的意義不大，經過在全局網中設置服務器羣不只節省費用，更能夠合理配置信息資源。

3.下降成本：一般的網絡設計用交換機構成子網，用路由器進行子網間互連。目前採用三層交換機進行網絡設計，既能夠進行任意虛擬子網劃分，又能夠經過交換機三層路由功能完成子網間通訊，爲此節省了價格昂貴的路由器。

4.交換機之間鏈接靈活：做爲交換機，它們之間不容許存在迴路，做爲路由器，又可有多條通路來提升可靠性、平衡負載。三層交換機用生成樹算法阻塞形成迴路的端口，但進行路由選擇時，依然把阻塞掉的通路做爲可選路徑參與路由選擇。5、結論

綜上所述，交換機通常用於LAN－WAN的鏈接，交換機歸於網橋，是數據鏈路層的設備，有些交換機也可實現第三層的交換。路由器用於WAN－WAN之間的鏈接，能夠解決異性網絡之間轉發分組，做用於網絡層。他們只是從一條線路上接受輸入分組，而後向另外一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不一樣的網絡，並採用不一樣協議。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發報文能力，又有路由器良好的控制功能，所以得以廣播應用。