很多朋友問,，路由器和三層交換機有什么區(qū)別,？這是一個好問題。今天就來了解一下吧,。

一,、開關(guān)的工作原理

當交換機收到數(shù)據(jù)時，它會檢查其目的MAC地址,，然后將數(shù)據(jù)從目的主機所在的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去,。交換機之所以能實現(xiàn)這個功能，是因為交換機內(nèi)部有一個MAC地址表,，記錄了網(wǎng)絡(luò)中所有MAC地址與交換機端口的對應(yīng)信息,。當一個數(shù)據(jù)幀需要轉(zhuǎn)發(fā)時，交換機根據(jù)該數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址查找MAC地址表,，從而得到該地址對應(yīng)的端口,，即知道擁有該MAC地址的設(shè)備連接到哪個端口，然后交換機從該端口轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀,。

1.交換機在收到的數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址和交換機端口之間建立映射,，并將其寫入MAC地址表。

2.交換機將數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址與已建立的MAC地址表進行比較,，以決定向哪個端口轉(zhuǎn)發(fā),。

3.如果數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，它將被轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口,。這個過程叫做洪水,。

4.廣播幀和組播幀被轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口。

示例：網(wǎng)絡(luò)如圖1所示,。

圖1交換機地址表

表1端口/MAC地址映射表

假設(shè)主機pc1向主機pc7發(fā)送數(shù)據(jù)幀,。數(shù)據(jù)幀發(fā)送到交換機后，交換機首先檢查MAC地址表,，發(fā)現(xiàn)主機pc7連接到E0/24接口,，然后從E0/24接口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。

交換機的三個基本功能

1.學(xué)問

以太網(wǎng)交換機知道連接到每個端口的設(shè)備的MAC地址，并將這些地址與相應(yīng)的端口進行映射,，并將它們存儲在交換機緩存中的MAC地址表中,。

2.轉(zhuǎn)發(fā)/過濾

當數(shù)據(jù)幀的目的地址被映射在MAC地址表中時，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點的端口,，而不是所有端口(如果數(shù)據(jù)幀是廣播/多播幀,，它被轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口)。

3,、消除環(huán)路

當交換機包含冗余環(huán)路時,，以太網(wǎng)交換機通過生成樹協(xié)議來避免環(huán)路，并允許存在備用路徑,。

第2層,、第2層和第3層交換機的比較

1.第二層交換技術(shù)

第二層交換技術(shù)已經(jīng)成熟。二層交換機是數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備,，它可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息,，根據(jù)MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址和對應(yīng)的端口記錄在一個地址表中,。

具體工作流程如下：

(1)當交換機從一個端口接收到一個數(shù)據(jù)包時,，首先讀取包頭中的源MAC地址，這樣就知道有源MAC地址的機器連接的是哪個端口,；

(2)讀取包頭中的目的MAC地址,，并在地址表中查找對應(yīng)的端口；

(3)如果表中有該目的MAC地址對應(yīng)的端口,，則將數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到該端口,；

(4)如果在表中找不到相應(yīng)的端口，則將數(shù)據(jù)包廣播到所有端口,。當目的機器響應(yīng)源機器時,，交換機可以獲知目的MAC地址對應(yīng)于哪個端口，因此在下一次數(shù)據(jù)傳輸中不再需要廣播所有端口,。

通過這個過程,，我們可以了解到整個網(wǎng)絡(luò)的MAC地址信息。第2層交換機就是這樣建立和維護自己的地址表的,。

從第二層交換機的工作原理可以推斷出以下三點：

(1)因為交換機同時交換大多數(shù)端口的數(shù)據(jù),，所以它需要較寬的交換總線帶寬。如果二層交換機有n個端口,，每個端口的帶寬為M,，交換機的總線帶寬超過NM，那么交換機可以實現(xiàn)線速交換,；

(2)學(xué)習(xí)端口所連接的機器的MAC地址，并將其寫入地址表。地址表的大小(一般有兩種表示：一種是BEFFER RAM,，一種是MAC表項的值)影響交換機的訪問能力,；

(3)還有一點就是二層交換機一般都含有專門用于包轉(zhuǎn)發(fā)的ASIC芯片，所以轉(zhuǎn)發(fā)速度可以很快,。因為不同廠商使用的ASIC不一樣,，直接影響產(chǎn)品性能。

2.第三層交換機

三層交換工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型的第三層,，即網(wǎng)絡(luò)層,，它利用三層協(xié)議中IP包的頭信息來標記后續(xù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流，具有相同標記的業(yè)務(wù)流的后續(xù)報文被交換到二層數(shù)據(jù)鏈路層,，從而在源IP地址和目的IP地址之間打開一條通路,。該路徑通過第二鏈路層。有了這條路徑,，三層交換機就不需要每次對接收到的數(shù)據(jù)包進行解包來判斷路由,，而是直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，交換數(shù)據(jù)流,。

例如

比如A要向B發(fā)送數(shù)據(jù),，目的IP已知，那么A會利用子網(wǎng)掩碼獲取網(wǎng)絡(luò)地址,，判斷目的IP是否和自己在同一個網(wǎng)段,。

使用IP的設(shè)備A-第3層交換機-使用IP的設(shè)備B。

如果你們在同一個網(wǎng)段,，但是不知道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)需要的MAC地址,，A發(fā)送ARP請求，B返回自己的MAC地址,。a用這個MAC將數(shù)據(jù)包打包發(fā)送給交換機,，交換機用二層交換模塊查找MAC地址表，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口,。

如果目的IP地址沒有顯示在同一個網(wǎng)段,，那么A要和B通信，如果流緩存條目中沒有對應(yīng)的MAC地址條目,，它會將第一個正常數(shù)據(jù)包發(fā)送到一個默認網(wǎng)關(guān),，這個默認網(wǎng)關(guān)一般在操作系統(tǒng)中設(shè)置，對應(yīng)的是第三層路由模塊,，所以可以看到,，對于不在同一個子網(wǎng)的數(shù)據(jù)，默認網(wǎng)關(guān)的MAC地址首先放在MAC表中,；然后三層路由模塊接收這個數(shù)據(jù)包,，查詢路由表確定到B的路由,，構(gòu)造一個新的幀頭，其中默認網(wǎng)關(guān)的MAC地址是源MAC地址,，主機B的MAC地址是目的MAC地址,。通過一定的識別觸發(fā)機制，建立主機A和B的MAC地址與轉(zhuǎn)發(fā)端口的對應(yīng)關(guān)系,，記錄入站緩存的條目表,，將A到B的后續(xù)數(shù)據(jù)直接交給二層交換模塊。這通常被稱為一個路由和多個轉(zhuǎn)發(fā),。

您可以看到三層交換的特點：

a,、通過硬件組合實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

b,，這不是第二層交換機和路由器的簡單疊加,。三層路由模塊直接疊加在二層交換的高速背板總線上，突破了傳統(tǒng)路由器的接口速度限制,，速度可達數(shù)十Gbit/s.算上背板的帶寬,，這是三層交換機性能的兩個重要參數(shù)。

簡潔的路由軟件簡化了路由過程,。

d,、大部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，除了必要的路由由路由軟件處理,，都是二層模塊高速轉(zhuǎn)發(fā),，路由軟件多是經(jīng)過處理的高效優(yōu)化軟件，不是簡單的復(fù)制路由器里的軟件,。

所以：

第2層交換機：基于MAC地址,。

三層交換機：具有VLAN功能，交換和路由,，基于IP,，是網(wǎng)絡(luò)。

第三,，路由器和第三層交換機的區(qū)別

路由器是三層設(shè)備,，但三層交換機可以在第三層和第二層都工作。

事實上,，第3層交換機和路由器之間仍然有很大的區(qū)別：

1.主要功能不一樣,。雖然第三層交換機和路由器都有路由功能，但不能劃等號,。路由器不僅具有路由功能,，還提供了交換機端口、硬件防火墻等附加功能,，旨在使設(shè)備更加適用和實用,。

第三層交換機也是如此,，其主要功能仍然是數(shù)據(jù)交換，只是它有一些基本的路由功能,。三層交換機具有數(shù)據(jù)交換和路由轉(zhuǎn)發(fā)兩種功能,，但其主要功能是數(shù)據(jù)交換,；路由器只有路由轉(zhuǎn)發(fā)的主要功能,。

2.主要適用環(huán)境不同。三層交換機的路由功能通常比較簡單,，因為它主要面對簡單的局域網(wǎng)連接,。功能遠沒有路由器復(fù)雜。它在局域網(wǎng)中的主要用途是提供快速數(shù)據(jù)交換功能,，滿足局域網(wǎng)中頻繁數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用特點,。

另一方面，路由器則不同,。雖然它們也適用于局域網(wǎng)之間的連接,，但是它們的路由功能更多的體現(xiàn)在不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，比如局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的連接,，不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的連接等等,。它們的優(yōu)勢在于選擇最佳路由、分擔(dān)負載,、備份鏈路以及與其他網(wǎng)絡(luò)交換路由信息,。另外，為了連接各種類型的網(wǎng)絡(luò),，路由器的接口類型非常豐富,，而三層交換機一般只有同類型的局域網(wǎng)接口，非常簡單,。

3.技術(shù)實現(xiàn)是不同的,。路由器和第3層交換機在分組交換操作上有明顯的區(qū)別。

路由器一般基于網(wǎng)絡(luò)處理器或多核路由引擎來執(zhí)行包交換,。

第3層交換機通過硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換,。將第一個數(shù)據(jù)包路由到控制平面后，第3層交換機將生成一個MAC地址和IP地址的映射表,，供數(shù)據(jù)平面查找,。當同一個數(shù)據(jù)流再次通過時，它會根據(jù)這個表通過這個表,，而不是再次發(fā)送到控制平面檢查路由(即“一個路由,，多個交換”)。

提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率,。三層交換機的路由查找是針對數(shù)據(jù)流的,，利用緩存技術(shù)和ASIC技術(shù)很容易實現(xiàn),，所以可以大大節(jié)約成本，實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā),。

但是路由器的轉(zhuǎn)發(fā)采用最長匹配法,，實現(xiàn)起來比較復(fù)雜。一般用昂貴的網(wǎng)絡(luò)處理器或多核處理器來實現(xiàn),，路由表數(shù)量龐大,，成本相當高。

第四,，總結(jié)

第2層交換機用于小型局域網(wǎng),。在小型局域網(wǎng)中，廣播數(shù)據(jù)包的影響很小,。第二層交換機的快速交換功能,、多個接入端口和低廉的價格為小型網(wǎng)絡(luò)用戶提供了完美的解決方案。

三層交換機最重要的功能是加快大型局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā),，路由功能也是用于這個目的,。如果將大型網(wǎng)絡(luò)按照部門、區(qū)域等因素劃分成小型局域網(wǎng),，會導(dǎo)致大量的互聯(lián)網(wǎng)訪問,，單純使用二層交換機無法實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)訪問；

如果單純使用路由器,，由于接口數(shù)量有限,，路由轉(zhuǎn)發(fā)速度慢，網(wǎng)絡(luò)的速度和規(guī)模都會受到限制,。因此,，采用具有路由功能的快速轉(zhuǎn)發(fā)三層交換機是首選。