计算机网络通常由许多不同类型的网络互连组成。如果几个计算机网络只是物理连接而不能相互通信，那么“互连”就没有真正的意义。所以通常在谈论“互联”的时候，已经暗示了这些互联的计算机可以进行通信，也就是说，从功能和逻辑的角度来看，这些计算机网络已经形成了一个大的计算机网络，或者叫互联网，也可以简称互联网、互联网络。

1. 物理层(通常称为第1层、第L1层)中继器是中继系统。2. 数据链路层(layer 2、layer L2)是网桥或网桥。3.网络层(layer 3, layer L3)中继系统，即路由器。4. 浏览器(桥接器和路由器的混合)既是桥接器又是路由器。5. 网络层以上的中继系统是网关。当中继系统是中继器时，一般不称为网络互连，因为它只是扩展了一个网络，但它仍然是一个网络。高层网关由于其复杂性而很少被使用。因此，一般讨论的网络互连是指由交换机和路由器连接的网络。本文主要介绍了交换机和路由器及其区别。

1. 交换机和路由器

“交换”是当今互联网上使用最频繁的单词之一，从桥接路由到自动取款机再到电话系统，到处都在使用，人们对什么是真正的交换感到困惑。实际上，交换一词最早出现在电话系统中，是指两台不同电话之间实现语音信号的交换。完成这项工作的设备是电话交换机。因此，从本质上讲，开关只是一个技术概念，以完成信号从设备进口到出口的传输。因此，所有符合这一定义的设备都可以称为交换设备。

由此可见，“切换”是一个意义广泛的词。当用来描述数据网络的第二层设备时，它实际上指的是桥接设备。而当用来描述第三层数据网络设备时，它指的是路由设备。

我们常说的以太网交换机实际上是一种基于网桥技术的多端口第二层网络设备，它为数据帧从一个端口转发到另一个任意端口提供了低延迟和低成本的路径。

因此，交换机的内核应该有一个交换矩阵，为任意两个端口之间的通信提供路径，或者有一个快速交换总线，使任意端口接收到的数据帧能够从其他端口发送出去。

在实际设备中，开关矩阵的功能通常由专用芯片(asic)执行。此外，以太网交换机设计思想中的一个重要假设是，交换核心的速度非常快，以至于通常的大流量不会造成拥塞，换句话说，交换容量相对于传输的信息量是无限的(相比之下，ATM交换机的设计思想是相对于传输的信息量是有限的)。

虽然第二层以太网交换机基于多端口桥接，但交换具有更丰富的功能，使其不仅是获得更多带宽的最佳方式，而且更易于管理。

路由器是OSI协议模型的网络层中的分组交换设备(或网络层中继设备)。路由器的基本功能是将数据(IP包)传输到正确的网络，包括：

1. IP数据报的转发，包括寻路和数据报的传输；2. 子网隔离可以抑制广播风暴。3.维护路由表，与其他路由器交换路由信息，是IP报文转发的基础。4. IP数据报错误处理和简单拥塞控制5. 过滤和帐户IP数据报。对于不同规模的网络，路由器的作用重点是不同的。

在骨干网中，路由器的主要功能是选路。骨干网上的路由器必须知道所有底层网络的路径。这需要维护大型路由表，并尽可能快地响应连接状态的变化。路由器故障将导致严重的信息传输问题。

在局域网中，路由器的主要功能是网络连接和路由选择，即连接下层——校园网的各种基层网络单元，并负责下层网络之间的数据转发。

在校园网中，路由器的主要功能是划分子网。Internet的早期基本单元是局域网(LAN)，其中所有主机都在同一逻辑网络上。随着网络规模的扩大，局域网演变为由高速主干网和路由器连接的子网组成的校园网。本地子网在逻辑上是独立的，路由器是唯一可以将它们分开的设备。它负责子网间的报文转发和广播隔离，边界路由器负责与上层网络连接。

二层交换机和路由器的区别

传统交换机是由网桥发展而来，属于OSI第二层(数据链路层)设备。它通过站表来寻址MAC地址和选择路由，站表由交换机自动建立和维护。

路由器属于OSI三层(网络层)设备。它们基于IP地址进行寻址，并使用路由表中的路由协议生成。

这种交换机最大的优点是速度快。由于交换机只需要识别帧中的MAC地址，因此直接根据MAC地址选择转发端口的算法简单，易于ASIC实现，因此转发速度极高。

但是开关的工作方式存在问题。

1. 循环：根据交换机地址学习和站点表建立算法。交换机之间不允许有环路。一旦存在环路，必须启动生成树算法，阻塞产生环路的端口。但是，路由器的路由协议不存在这个问题。路由器可以配置多条路径，实现负载均衡，提高可靠性。2. 负载集中：交换机之间只有一条通道，信息集中在一条通信链路上，无法动态分配以均衡负载。路由器的路由协议算法可以避免这个问题。OSPF路由协议算法不仅可以生成多条路由，而且可以针对不同的网络应用选择不同的最优路由。3.广播控制：交换机只能窄化冲突域，不能窄化广播域。整个交换网是一个大的广播域。广播数据包分散在交换网络中。但是，路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过路由器。4. 子网：交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址，具有平面地址结构。因此，不能根据MAC地址划分子网。IP地址由网络管理员分配，是一个具有层次结构的逻辑地址。IP地址分为网络号和主机号，便于划分子网。路由器的主要功能是连接不同的网络。5. 安全问题：交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他内容对帧进行过滤，但路由器根据源IP地址、目的IP地址和TCP端口地址对数据包进行过滤，更直观、方便。6. 中等相关性：交换机作为桥接设备，也可以完成不同链路层和物理层之间的转换。但这种转换过程复杂，不适合ASIC，必然会降低交换机的转发速度。因此，交换机主要用于连接物理介质和链路协议相同或相似的网络，而不是连接物理介质和链路层协议差异很大的网络。而路由器主要用于不同网络之间的互联，可以连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器虽然在功能上具有优势，但价格昂贵，报文转发速度慢。

近年来，交换机进行了许多改进以提高性能，其中最突出的是虚拟组网和三层交换。

子网可以缩小广播域，减少广播风暴对网络的影响。路由器的每个接口都连接到一个子网。广播报文不能通过路由器。路由器上不同接口连接的子网属于不同的子网。对于交换机，每个端口对应一个网段。由于子网由多个网段组成，因此可以通过组合交换机端口在逻辑上划分子网。广播报文只能在一个子网内广播，不能扩散到其他子网。通过划分逻辑子网来控制广播。逻辑子网是由交换机端口的任意组合而成，不存在物理关联关系，是虚拟子网或虚拟网络。虚拟网络技术在没有路由器的情况下对广播报文进行隔离，虚拟网络的内网段与物理位置无关。即相邻的网段可能属于不同的虚拟网络，相距很远的两个网段可能属于不同的虚拟网络，两个网段也可能属于同一个虚拟网络。不同虚拟网络中的终端不能相互通信，增强了网络中的数据访问控制。

交换机和路由器在性能和功能上是矛盾的。交换机交换速度快，控制功能弱；路由器控制性能强，转发速度慢。

解决这一矛盾的技术是三层交换，它具有线速度转发数据包的能力和路由器良好的控制功能。

3.三层交换机和路由器的区别

在第3层交换技术出现之前，几乎没有必要区分路由设备和路由器。它们是相同的：提供路由功能是做路由器的工作，然而，现在一个三层交换机完全有能力执行传统路由器的大部分功能。

1. 三层交换机作为网络互联设备，具有以下特点：

1)基于三层地址转发业务流；2).完备的交换功能；3)能够完成包过滤、认证等特殊业务；4).是否执行路由处理。2. 与传统路由器相比，三层交换机具有以下优点：

1)子网间传输带宽可以任意分配：传统路由器的每个接口连接一个子网，子网通过路由器的传输速率受到接口带宽的限制。在三层交换机中，可以将多个端口定义为一个虚拟网络，由多个端口组成的虚拟网络即为虚拟网络接口。虚拟网络的信息可以通过虚拟网口发送到三层交换机。可指定端口数量，子网间传输带宽不受限制。2)合理配置信息资源：由于在子网内访问资源的速率与在全局网络中访问资源的速率相同，因此在子网内设置单独的服务器意义不大。在全局网络中设置服务器场不仅可以节省成本，还可以使您正确配置信息资源。3)降低成本：通常的网络设计是用交换机组成子网，用路由器连接子网。目前采用三层交换机进行网络设计，不仅可以划分任意虚拟子网，还可以通过交换机的三层路由功能完成子网之间的通信，从而节省昂贵的路由器。4)交换机之间的连接灵活：作为交换机，交换机之间没有环路，作为路由器，可以有多个通道，提高可靠性和负载均衡。三层交换机使用生成树算法阻塞引起环路的端口，但仍将阻塞的路径作为可选路径参与路由选择。5)交换机和路由器在性能和功能上是矛盾的。交换机交换速度快，控制功能弱；路由器控制性能强，转发速度慢。解决这一矛盾的最新技术是三层交换，它将交换机以线速转发数据包的能力与路由器的控制功能相结合。3.三层交换机和路由器的主要区别

我不知道三层交换机和路由器有什么区别。最根本的是，三层交换机还具有“路由”功能，这与传统路由器的路由功能大体一致。然而，三层交换机和路由器之间存在实质性差异：

1)主体功能不同

虽然三层交换机和路由器都具有路由功能，但我们不能因此将它们等同起来。正如现在许多网络设备具有传统网络设备的多种功能一样，许多宽带路由器不仅具有路由功能，还提供交换机端口和硬件防火墙功能。但你不能把它等同于交换机或防火墙。由于这些路由器的主要功能仍然是路由功能，其他功能只是为了使设备更适用、更实用而附加的功能。这里的三层交换机也是一样，它仍然是一种交换机产品，但它是一种具有一些基本路由功能的交换机，它的主要功能仍然是数据交换。也就是说，它具有数据交换和路由两种功能，但其主要功能是数据交换。但是，路由器只有一个主要功能：路由转发。

2)主要应用环境不同

三层交换机的路由功能通常很简单，因为它主要处理简单的局域网连接。正因为如此，三层交换机的路由功能通常相对简单，路由路径也远没有路由器复杂。它用于局域网的主要目的还是提供快速的数据交换功能，满足局域网数据交换频繁应用的特点。路由器是不同的，它最初的设计是为了满足不同类型的网络连接，虽然它也适用于局域网的连接，但是它的路由功能更多的体现在不同类型的网络之间的互连，比如LAN和WAN的连接，不同协议之间的网络连接，所以路由器主要用于不同类型的网络之间。它的主要功能是路由和转发，而最终目的是解决各种复杂的路由路径网络连接，因此路由器的路由功能通常非常强大，不仅适用于同一协议的局域网之间，更适用于不同协议的局域网和广域网之间。它的优点在于具有选择最佳路由、负载分担、链路备份和与其他网络交换路由信息等功能。

3)性能不同

从技术上讲，路由器和第三层交换机在分组交换操作上有明显的区别。路由器通常使用基于微处理器的软件路由引擎来执行分组交换，而第三层交换机通过硬件来执行分组交换。当第一个数据流路由完成后，三层交换机生成MAC地址和IP地址的映射表。当同一数据流再次通过时，直接按照该表通过第二层。这样可以消除路由器路由带来的网络时延，提高报文转发效率。

同时，三层交换机的路由搜索针对数据流，采用缓存技术，易于使用ASIC技术实现，可以大大节省成本，实现快速转发。但是路由器的转发采用最长匹配模式，该模式比较复杂，通常采用软件实现，因此转发效率较低。正因为如此，三层交换机的性能在整体性能上要比路由器好得多，非常适合数据交换频繁的局域网。路由器虽然具有非常强大的路由功能，但其数据包转发效率远低于三层交换机，更适合于数据交换不是很频繁的不同类型网络的互连，例如局域网与Internet之间的互连。如果在局域网中使用路由器，特别是高端路由器，在很大程度上是一种浪费(就其强大的路由功能而言)，并且不能很好地满足局域网通信性能的需要，影响子网之间的正常通信。

综上所述，三层交换机和路由器有很大的本质区别。在任何情况下，对于局域网中的多子网连接，特别是在子网之间数据交换频繁的环境中，三层交换机都是首选。一方面，它可以保证子网间的通信性能要求。另一方面，它节省了购买另一台路由器的投资。当然，如果子网之间的通信不是很频繁，使用路由器也没有什么问题，而且还可以达到子网间相互通信的安全隔离目的。应根据实际需求确定。

四、三层开关的前世今生

三层交换机最重要的目的是加快大型局域网内的数据交换速度。三层交换机的路由功能也是出于这个目的。它可以实现一条路由和多次转发。报文转发等常规过程由硬件高速实现，路由信息更新、路由表维护、路由计算和路由确定等功能由软件实现。

为了安全和管理方便，主要是为了减少广播风暴的危害，大型局域网必须根据功能或区域划分为较小的局域网，这使得VLAN技术在网络中得到广泛应用，不同VLAN之间的通信必须通过路由器转发，网络之间的通信越来越多。简单的使用路由器实现网络间的访问，不仅因为端口数量有限，而且路由速度较慢。从而限制了网络的大小和速度。这就是第三层交换机的用武之地。三层交换机是为IP设计的，具有简单的接口类型。它具有较强的第二层分组处理能力，非常适用于大型局域网中的数据路由和交换。它不仅可以在三层协议上取代或部分完成传统路由器的功能，而且具有二层交换的速度，价格也相对便宜。

三层交换机最重要的目的是加快大型局域网内的数据交换，其路由功能大多是围绕这一目的开发的，因此其路由功能不如同级别的专业路由器强大。毕竟在安全性、协议支持等方面还有很多不足，不能完全取代路由器的工作。

在实际应用中，三层交换机主要用于替换同一局域网内子网间的互连路由和局域网内vlan间的路由。专业路由器仅用于实现局域网与公网之间的跨区域网络访问。

从表面上看，三层交换机是二层交换机和路由器的结合。但是，这种组合不是简单的物理组合，而是具有各自优势的逻辑组合。信息源的第一个数据流在三层交换后，路由系统生成MAC地址和IP地址的映射表，并存储该表。当同一信息源的后续数据流再次进入交换环境时，交换机将使用第一次生成并保存的地址映射表。从源地址到目的地址在二层传输，不经过第三层路由系统的处理。这消除了路由选择中的网络延迟。

诉的结论

综上所述，交换机通常用于lan-wan连接。交换机属于网桥，是数据链路层的设备。一些交换机也可以实现三层交换。路由器用于wan与wan之间的连接。它可以在异性网络之间转发数据包，并在网络层发挥作用。它们只是接受来自一条线路的输入数据包并将其转发到另一条线路。这两条线路可能属于不同的网络，使用不同的协议。相对而言，路由器的功能比交换机更强大，但速度也相对较慢，价格也相对昂贵。三层交换机既具有线速度转发数据包的能力，又具有良好的路由器控制功能，因此得到了广泛的应用。