二层、三层交换机和路由器，区别与使用场合

线最大传输距离

计算机 络往往由许多种不同类型的 络互连连接而成。如果几个计算机 络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实 际意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机 络已经组成了一个大型 的计算机 络，或称为互联 络，也可简称为互联 、互连 。

将 络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统)，ISO的术语称之为中继(relay)系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统：

交换机和路由器

“交换”是今天 络里出现频率最高的一个词，从桥接到路由到ATM直至电话系统，无论何种场合都可将其套用，搞不清到底什么才是真正的交换。其实交换一词 最早出现于电话系统，特指实现两个不同电话机之间话音信 的交换，完成该工作的设备就是电话交换机。所以从本意上来讲，交换只是一种技术概念，即完成信 由设备入口到出口的转发。因此，只要是和符合该定义的所有设备都可被称为交换设备。

由此可见，“交换”是一个涵义广泛的词语，当它被用来描述数据 络第二 层的设备时，实际指的是一个桥接设备;而当它被用来描述数据 络第三层的设备时，又指的是一个路由设备。

我们经常说到的以太 交换机实际是一个基于 桥技术的多端口第二层 络设备，它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。

由此可见，交换机内部核心处应该有一个交换矩阵，为任意两端口间的通信提供通路，或是一个快速交换总线，以使由任意端口接收的数据帧从其他端口送出。

在实 际设备中，交换矩阵的功能往往由专门的芯片(ASIC)完成。另外，以太 交换机在设计思想上有一个重要的假设，即交换核心的速度非常之快，以致通常的大 流量数据不会使其产生拥塞，换句话说，交换的能力相对于所传信息量而无穷大(与此相反，ATM交换机在设计上的思路是，认为交换的能力相对所传信息量而言有限)。

虽然以太 第二层交换机是基于多端口 桥发展而来，但毕竟交换有其更丰富的特性，使之不但是获得更多带宽的最好途径，而且还使 络更易管理。

而路由器是OSI协议模型的 络层中的分组交换设备(或 络层中继设备)，路由器的基本功能是把数据(IP 文)传送到正确的 络，包括：

对于不同地规模的 络，路由器的作用的侧重点有所不同。

在主干 上，路由器的主要作用是路由选择。主干 上的路由器，必须知道到达所有下层 络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。

在地区 中，路由器的主要作用是 络连接和路由选择，即连接下层各个基层 络单位–园区 ，同时负责下层 络之间的数据转发。

在园区 内部，路由器的主要作用是分隔子 。早期的互连 基层单位是局域 (LAN)，其中所有主机处于同一逻辑 络中。随着 络规模的不断扩大，局域 演变成以高速主干和路由器连接的多个子 所组成的园区 。在其中，处个子 在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子 间的 文转发和 广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层 络的连接。

第二层交换机和路由器区别

传统交换机从 桥发展而来，属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。

路由器属于 OSI第三层即 络层设备，它根据IP地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。

交换机最大的好处是快速，由于交换机只须识别帧中MAC地址，直接根据 MAC地址产生选择转发端口算法简单，便于ASIC实现，因此转发速度极高。

但交换机的工作机制也带来一些问题。

因此 目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的 络互连，而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的 络之间进行互连。而路由器则不同，它主要用于 不同 络之间互连，因此能连接不同物理介质、链路层协议和 络层协议的 络。路由器在功能上虽然占据了优势，但价格昂贵， 文转发速度低。

近几年，交换机为提高性能做了许多改进，其中最突出的改进是虚拟 络和三层交换。

划分子 可以缩小广播域，减少广播风暴对 络的影响。路由器每一接口连接一个子 ，广播 文不能经过路由器广播出去，连接在路由器不同接口的子 属于不同子 ，子 范围由路由器物理划分。对交换机而言，每一个端口对应一个 段，由于子 由若干 段构成，通过对交换机端口的组合，可以逻辑划分子 。广播 文只能在子 内广播，不能扩散到别的子 内，通过合理划分逻辑子 ，达到控制广播的目的。由于逻辑子 由交换机端口任意组合，没有物理上的相关性，因此称为虚拟子 ，或叫虚拟 。虚拟 技术不用路由器就解决了广播 文的隔离问题，且虚拟 内 段与其物理位置无关，即相邻 段可以属于不同虚拟 ，而相隔甚远的 两个 段可能属于不同虚拟 ，而相隔甚远的两个 段可能属于同一个虚拟 。不同虚拟 内的终端之间不能相互通信，增强了对 络内数据的访问控制。

交换机和路由器是性能和功能的矛盾体，交换机交换速度快，但控制功能弱，路由器控制性能强，但 文转发速度慢。

解决这个矛盾的技术是三层交换，既有交换机线速转发 文能力，又有路由器良好的控制功能。

第三层交换机和路由器区别

在第三层交换技术出现之前，几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来，他们完全是相同的:提供路由功能正在路由器的工作，然而，现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。

1、作为 络互连的设备，第三层交换机具有以下特征:

2、第三层交换机与传统路由器相比有如下优点:

3、三层交换机与路由器的主要区别

搞不清三层交换机和路由器之间的区别，最根本就是三层交换机也具有“路由”功能，与传统路由器的路由功能总体上是一致的。虽然如此，三层交换机与路由器还是存在着相当大的本质区别的：

1）主要功能不同

虽然三层交换机与路由器都具有路由功能，但我们不能因此而把它们等同起来，正如现在许多 络设备同时具备多种传统 络设备功能一样，就如现在有许多宽带路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口、硬件防火墙功能，但不能把它与交换机或者防火墙等同起来一样。因为这些路由器的主要功能还是路由功能，其它功能只不过是其附加功能，其目的是使设备适用面更广、使其更加实用。这里的三层交换机也一样，它仍是交换机产品，只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机，它的主要功能仍是数据交换。也就是说它同时具备了数据交换和路由 由发两种功能，但其主要功能还是数据交换;而路由器仅具有路由转发这一种主要功能。

2）主要适用的环境不一样

三层交换机的路由功能通常比较简单，因为它所面对的主要是简单的局域 连接。正因如此，三层交换机的路由功能通常比较简单，路由路径远没有路由器那么复杂。它用在局域 中的主要用途还是提供快速数据交换功能，满足局域 数据交换频繁的应用特点。 而路由器则不同，它的设计初哀就是为了满足不同类型的 络连接，虽然也适用于局域 之间的连接，但它的路由功能更多的体现在不同类型 络之间的互联上，如局域 与广域 之间的连接、不同协议的 络之间的连接等，所以路由器主要是用于不同类型的 络之间。它最主要的功能就是路由转发，解决好各种复杂路由路径 络的连接就是它的最终目的，所以路由器的路由功能通常非常强大，不仅适用于同种协议的局域 间，更适用于不同协议的局域 与广域 间。它的优势在于选择最佳路由、负荷分担、链路备份及和其他 络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。

3）性能体现不一样

从技术上讲，路由器和三层交换机在数据包交换操作上存在着明显区别。路由器一般由基于微处理器的软件路由引擎执行数据包交换，而三层交换机通过硬件执行数据包交换。三层交换机在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成 络的延迟，提高了数据包转发的效率。

同时，三层交换机的路由查找是针对数据流的，它利用缓存技术，很容易利用ASIC技术来实现，可以大大节约成本，并实现快速转发。而路由器的转发采用最长匹配的方式，实现复杂，通常使用软件来实现，转发效率较低。 正因如此，从整体性能上比较的话，三层交换机的性能要远优于路由器，非常适用于数据交换频繁的局域 中;而路由器虽然路由功能非常强大，但它的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 络的互联，如局域 与互联 的互联。如果把路由器，特别是高档路由器用于局域 中，则在相当大程度上是一种浪费(就其强大的路由功能而言)，而且还不能很好地满足局域 通信性能需求，影响子 间的正常通信。

综上所述，三层交换机与路由器之间还是存在着非常大的本质区别的。无论从哪方面来说，在局域 中进行多子 连接，最好还选用三层交换机，特别是在不同子 数据交换频繁的环境中。一方面可以确保子 间的通信性能需求，另一方面省去了另外购买路由器的投资。当然，如果子 间的通信不是很频繁，采用路由器也无可厚非，也可达到子 安全隔离相互通信的目的。具体要根据实际需求来定。

三层交换机的前生

三层交换机的最重要的目的是加快大型局域 内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。

出于安全和管理方便的考虑，主要是为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域 按功能或地域等因素化成一个个小的局域 ，这就使得VLAN技术在 络中得到大量应用，而不同VLAN之间的通信都要经过路由器来完成转发，随着 间互访的不断增加。单纯使用路由器来实现 间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢。从而限制了 络的规模和访问速度。基于这种情况三层交换机便应用而生。三层交换机是为IP设计的，接口类型简单;拥有很强二层包处理能力，非常适合用于大型局域 内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或是部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的速度，且价格相对便宜。

三层交换机出现最重要的目的是加快大型局域 内部的数据交换，所具有的路由功能也多是围绕这个目的而展开的，所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。毕竟在安全、协议支持等方面还有许多欠缺，并不能完全取代路由器的工作。

在实际中的典型用法是：处于同一个局域 中的各个子 的互联以及局域 中VLAN间的路由，用三层交换机来代替路由。而只有局域 与公 互联之间要实现跨地域的 络访问，才通过专业路由器。

从表面上看，第三层交换机是第二层交换器与路由器的合二为一，然而这种结合并非简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合。其重要表现是，当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换后，其中的路由系统会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，并将该表存储起来，当同一信息源的后续数据流再次进入交换环境时，交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表，直接从第二层由源地址传输到目的地址，不再经过第三路由系统处理，从而消除路由选择的 络延迟。

结论

综上所述，交换机一般用于lan-wan的连接，交换机归于 桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于wan-wan之间的连接，可以解决异性 络之间转发分组，作用于 络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的 络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发 文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛使用。