作者：弱電寶來(lái)源：今日頭條|2018-10-29 14:54
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)往往由許多種不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)互連連接而成。如果幾個(gè)計(jì)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(méi)有什么實(shí) 際意義。因此通常在談到“互連”時(shí)，就已經(jīng)暗示這些相互連接的計(jì)算機(jī)是可以進(jìn)行通信的，也就是說(shuō)，從功能上和邏輯上看，這些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)組成了一個(gè)大型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，或稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，也可簡(jiǎn)稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)、互連網(wǎng)。
將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備(或中間系統(tǒng))，ISO的術(shù)語(yǔ)稱(chēng)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)：
物理層(即常說(shuō)的***層、層L1)中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。
數(shù)據(jù)鏈路層(即第二層，層L2)，即網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。
網(wǎng)絡(luò)層(第三層，層L3)中繼系統(tǒng)，即路由器(router)。
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。
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(shí)，一般不稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)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(shí)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
“交換”是今天網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)頻率***的一個(gè)詞，從橋接到路由到ATM直至電話系統(tǒng)，無(wú)論何種場(chǎng)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(gè)不同電話機(jī)之間話音信號(hào)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(lái)講，交換只是一種技術(shù)概念，即完成信號(hào) 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(chēng)為交換設(shè)備。
由此可見(jiàn)，“交換”是一個(gè)涵義廣泛的詞語(yǔ)，當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二 層的設(shè)備時(shí)，實(shí)際指的是一個(gè)橋接設(shè)備;而當(dāng)它被用來(lái)描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時(shí)，又指的是一個(gè)路由設(shè)備。
我們經(jīng)常說(shuō)到的以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)際是一個(gè)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(gè)端口到另一個(gè)任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、低開(kāi)銷(xiāo)的通路。
由此可見(jiàn)，交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個(gè)交換矩陣，為任意兩端口間的通信提供通路，或是一個(gè)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(zhuān)門(mén)的芯片(ASIC)完成。另外，以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計(jì)思想上有一個(gè)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(huì)使其產(chǎn)生擁塞，換句話說(shuō)，交換的能力相對(duì)于所傳信息量而無(wú)窮大(與此相反，ATM交換機(jī)在設(shè)計(jì)上的思路是，認(rèn)為交換的能力相對(duì)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(lái)，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***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(bào)文)傳送到正確的網(wǎng)絡(luò)，包括：
IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括數(shù)據(jù)報(bào)的尋徑和傳送;
子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴;
維護(hù)路由表，并與其他路由器交換路由信息，這是IP報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。
IP數(shù)據(jù)報(bào)的差錯(cuò)處理及簡(jiǎn)單的擁塞控制;
實(shí)現(xiàn)對(duì)IP數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)濾和記帳。
對(duì)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(duì)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的信息傳輸問(wèn)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(gè)基層網(wǎng)絡(luò)單位--園區(qū)網(wǎng)，同時(shí)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(gè)子網(wǎng)所組成的園區(qū)網(wǎng)。在其中，處個(gè)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(bào)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)和路由器區(qū)別
傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來(lái)，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(guò)站表選擇路由，站表的建立和維護(hù)由交換機(jī)自動(dòng)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(guò)路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。
交換機(jī)***的好處是快速，由于交換機(jī)只須識(shí)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(jiǎn)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(lái)一些問(wèn)題。
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(dòng)生成樹(shù)算法，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而路由器的路由協(xié)議沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，路由器之間可以有多條通路來(lái)平衡負(fù)載，提高可靠性。
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(dòng)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***路由。
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(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)大的廣播域，廣播報(bào)文散到整個(gè)交換式網(wǎng)絡(luò)。而路由器可以隔離廣播域，廣播報(bào)文不能通過(guò)路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。
子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識(shí)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(lái)劃分子網(wǎng)。而路由器識(shí)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(hào)和主機(jī)號(hào)，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)。
保密問(wèn)題：雖說(shuō)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(duì)幀實(shí)施過(guò)濾，但路由器根據(jù)報(bào)文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內(nèi)容對(duì)報(bào)文實(shí)施過(guò)濾，更加直觀方便。
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(guò)程比較復(fù)雜，不適合ASIC實(shí)現(xiàn)，勢(shì)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(huì)用來(lái)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(shì)，但價(jià)格昂貴，報(bào)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?gòu)V播風(fēng)暴對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。路由器每一接口連接一個(gè)子網(wǎng)，廣播報(bào)文不能經(jīng)過(guò)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(duì)交換機(jī)而言，每一個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)段，由于子網(wǎng)由若干網(wǎng)段構(gòu)成，通過(guò)對(duì)交換機(jī)端口的組合，可以邏輯劃分子網(wǎng)。廣播報(bào)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(guò)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(méi)有物理上的相關(guān)性，因此稱(chēng)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(bào)文的隔離問(wèn)題，且虛擬網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)段與其物理位置無(wú)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(gè)網(wǎng)段可能屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔甚遠(yuǎn)的兩個(gè)網(wǎng)段可能屬于同一個(gè)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(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)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(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。
解決這個(gè)矛盾的技術(shù)是三層交換，既有交換機(jī)線速轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力，又有路由器良好的控制功能。
第三層交換機(jī)和路由器區(qū)別
在第三層交換技術(shù)出現(xiàn)之前，幾乎沒(méi)有必要將路由功能器件和路由器區(qū)別開(kāi)來(lái)，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。
1. 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:
轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流;
完全交換功能;
可以完成特殊服務(wù)，如報(bào)文過(guò)濾或認(rèn)證;
執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理。
2. 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(gè)接口連接一個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)通過(guò)路由器進(jìn)行傳輸?shù)乃俾时唤涌诘膸捤拗?。而三層交換機(jī)則不同，它可以把多個(gè)端口定義成一個(gè)虛擬網(wǎng)，把多個(gè)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(guò)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(méi)有限制。
(2) 合理配置信息資源
由于訪問(wèn)子網(wǎng)內(nèi)資源速率和訪問(wèn)全局網(wǎng)中資源速率沒(méi)有區(qū)別，子網(wǎng)設(shè)置單獨(dú)服務(wù)器的意義不大，通過(guò)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) 降低成本
通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)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(jì)，既可以進(jìn)行任意虛擬子網(wǎng)劃分，又可以通過(guò)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(jià)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(lái)提高可靠性、平衡負(fù)載。三層交換機(jī)用生成樹(shù)算法阻塞造成回路的端口，但進(jìn)行路由選擇時(shí)，依然把阻塞掉的通路作為可選路徑參與路由選擇。
(5) 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(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。
解決這個(gè)矛盾的***技術(shù)是三層交換，既有交換機(jī)線速轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力，又有路由器良好的控制功能。
3. 三層交換機(jī)與路由器的主要區(qū)別
搞不清三層交換機(jī)和路由器之間的區(qū)別，最根本就是三層交換機(jī)也具有“路由”功能，與傳統(tǒng)路由器的路由功能總體上是一致的。雖然如此，三層交換機(jī)與路由器還是存在著相當(dāng)大的本質(zhì)區(qū)別的：
(1) 主要功能不同
雖然三層交換機(jī)與路由器都具有路由功能，但我們不能因此而把它們等同起來(lái)，正如現(xiàn)在許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同時(shí)具備多種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能一樣，就如現(xiàn)在有許多寬帶路由器不僅具有路由功能，還提供了交換機(jī)端口、硬件防火墻功能，但不能把它與交換機(jī)或者防火墻等同起來(lái)一樣。因?yàn)檫@些路由器的主要功能還是路由功能，其它功能只不過(guò)是其附加功能，其目的是使設(shè)備適用面更廣、使其更加實(shí)用。這里的三層交換機(jī)也一樣，它仍是交換機(jī)產(chǎn)品，只不過(guò)它是具備了一些基本的路由功能的交換機(jī)，它的主要功能仍是數(shù)據(jù)交換。也就是說(shuō)它同時(shí)具備了數(shù)據(jù)交換和路由 由發(fā)兩種功能，但其主要功能還是數(shù)據(jù)交換;而路由器僅具有路由轉(zhuǎn)發(fā)這一種主要功能。
(2) 主要適用的環(huán)境不一樣
三層交換機(jī)的路由功能通常比較簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鎸?duì)的主要是簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)連接。正因如此，三層交換機(jī)的路由功能通常比較簡(jiǎn)單，路由路徑遠(yuǎn)沒(méi)有路由器那么復(fù)雜。它用在局域網(wǎng)中的主要用途還是提供快速數(shù)據(jù)交換功能，滿(mǎn)足局域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的應(yīng)用特點(diǎn)。 而路由器則不同，它的設(shè)計(jì)初哀就是為了滿(mǎn)足不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)連接，雖然也適用于局域網(wǎng)之間的連接，但它的路由功能更多的體現(xiàn)在不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)上，如局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的連接、不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的連接等，所以路由器主要是用于不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)之間。它最主要的功能就是路由轉(zhuǎn)發(fā)，解決好各種復(fù)雜路由路徑網(wǎng)絡(luò)的連接就是它的最終目的，所以路由器的路由功能通常非常強(qiáng)大，不僅適用于同種協(xié)議的局域網(wǎng)間，更適用于不同協(xié)議的局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)間。它的優(yōu)勢(shì)在于選擇***路由、負(fù)荷分擔(dān)、鏈路備份及和其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由信息的交換等等路由器所具有功能。
(3) 性能體現(xiàn)不一樣
從技術(shù)上講，路由器和三層交換機(jī)在數(shù)據(jù)包交換操作上存在著明顯區(qū)別。路由器一般由基于微處理器的軟件路由引擎執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換，而三層交換機(jī)通過(guò)硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換。三層交換機(jī)在對(duì)***個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行路由后，它將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)MAC地址與IP地址的映射表，當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過(guò)時(shí)，將根據(jù)此表直接從二層通過(guò)而不是再次路由，從而消除了路由器進(jìn)行路由選擇而造成網(wǎng)絡(luò)的延遲，提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率。
同時(shí)，三層交換機(jī)的路由查找是針對(duì)數(shù)據(jù)流的，它利用緩存技術(shù)，很容易利用ASIC技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以大大節(jié)約成本，并實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)。而路由器的轉(zhuǎn)發(fā)采用最長(zhǎng)匹配的方式，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，通常使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)效率較低。 正因如此，從整體性能上比較的話，三層交換機(jī)的性能要遠(yuǎn)優(yōu)于路由器，非常適用于數(shù)據(jù)交換頻繁的局域網(wǎng)中;而路由器雖然路由功能非常強(qiáng)大，但它的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率遠(yuǎn)低于三層交換機(jī)，更適合于數(shù)據(jù)交換不是很頻繁的不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，如局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。如果把路由器，特別是高檔路由器用于局域網(wǎng)中，則在相當(dāng)大程度上是一種浪費(fèi)(就其強(qiáng)大的路由功能而言)，而且還不能很好地滿(mǎn)足局域網(wǎng)通信性能需求，影響子網(wǎng)間的正常通信。
綜上所述，三層交換機(jī)與路由器之間還是存在著非常大的本質(zhì)區(qū)別的。無(wú)論從哪方面來(lái)說(shuō)，在局域網(wǎng)中進(jìn)行多子網(wǎng)連接，***還選用三層交換機(jī)，特別是在不同子網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的環(huán)境中。一方面可以確保子網(wǎng)間的通信性能需求，另一方面省去了另外購(gòu)買(mǎi)路由器的投資。當(dāng)然，如果子網(wǎng)間的通信不是很頻繁，采用路由器也無(wú)可厚非，也可達(dá)到子網(wǎng)安全隔離相互通信的目的。具體要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)定。
三層交換機(jī)的前生
三層交換機(jī)的最重要的目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也是為這目的服務(wù)的，能夠做到一次路由，多次轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過(guò)程由硬件高速實(shí)現(xiàn)，而像路由信息更新、路由表維護(hù)、路由計(jì)算、路由確定等功能，由軟件實(shí)現(xiàn)。
出于安全和管理方便的考慮，主要是為了減小廣播風(fēng)暴的危害，必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素化成一個(gè)個(gè)小的局域網(wǎng)，這就使得VLAN技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中得到大量應(yīng)用，而不同VLAN之間的通信都要經(jīng)過(guò)路由器來(lái)完成轉(zhuǎn)發(fā)，隨著網(wǎng)間互訪的不斷增加。單純使用路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間訪問(wèn)，不但由于端口數(shù)量有限，而且路由速度較慢。從而限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和訪問(wèn)速度。基于這種情況三層交換機(jī)便應(yīng)用而生。三層交換機(jī)是為IP設(shè)計(jì)的，接口類(lèi)型簡(jiǎn)單;擁有很強(qiáng)二層包處理能力，非常適合用于大型局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)路由與交換，它既可以工作在協(xié)議第三層替代或是部分完成傳統(tǒng)路由器的功能，同時(shí)又具有幾乎第二層交換的速度，且價(jià)格相對(duì)便宜。
三層交換機(jī)出現(xiàn)最重要的目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也多是圍繞這個(gè)目的而展開(kāi)的，所以它的路由功能沒(méi)有同一檔次的專(zhuān)業(yè)路由器強(qiáng)。畢竟在安全、協(xié)議支持等方面還有許多欠缺，并不能完全取代路由器的工作。
在實(shí)際中的典型用法是：處于同一個(gè)局域網(wǎng)中的各個(gè)子網(wǎng)的互聯(lián)以及局域網(wǎng)中VLAN間的路由，用三層交換機(jī)來(lái)代替路由。而只有局域網(wǎng)與公網(wǎng)互聯(lián)之間要實(shí)現(xiàn)跨地域的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，才通過(guò)專(zhuān)業(yè)路由器。
從表面上看，第三層交換機(jī)是第二層交換器與路由器的合二為一，然而這種結(jié)合并非簡(jiǎn)單的物理結(jié)合，而是各取所長(zhǎng)的邏輯結(jié)合。其重要表現(xiàn)是，當(dāng)某一信息源的***個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行第三層交換后，其中的路由系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)MAC地址與IP地址的映射表，并將該表存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)同一信息源的后續(xù)數(shù)據(jù)流再次進(jìn)入交換環(huán)境時(shí)，交換機(jī)將根據(jù)***次產(chǎn)生并保存的地址映射表，直接從第二層由源地址傳輸?shù)侥康牡刂?，不再?jīng)過(guò)第三路由系統(tǒng)處理，從而消除路由選擇的網(wǎng)絡(luò)延遲。
結(jié)論
綜上所述，交換機(jī)一般用于lan-wan的連接，交換機(jī)歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，有些交換機(jī)也可實(shí)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(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組，作用于網(wǎng)絡(luò)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(luò)，并采用不同協(xié)議。相比較而言，路由器的功能較交換機(jī)要強(qiáng)大，但速度相對(duì)也慢，價(jià)格昂貴，第三層交換機(jī)既有交換機(jī)線速轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以廣泛使用。
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