最近看到很多人在詢問交換機(jī),、路由器是什么,，功能如何，有何區(qū)別,，筆者就這些問題簡單的做些解答,。

　　首先說交換機(jī)(又名交換式集線器)作用可以簡單的理解為將一些機(jī)器連接起來組成一個(gè)局域網(wǎng)。而路由器與交換機(jī)有明顯區(qū)別,，它的作用在于連接不同的網(wǎng)段并且找到網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸最合適的路徑,，可以說一般情況下個(gè)人用戶需求不大。路由器是產(chǎn)生于交換機(jī)之后，就像交換機(jī)產(chǎn)生于集線器之后,，所以路由器與交換機(jī)也有一定聯(lián)系,，并不是完全獨(dú)立的兩種設(shè)備。路由器主要克服了交換機(jī)不能路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的不足,。

　　目前個(gè)人比較多寬帶接入方式就是ADSL,，因此筆者就ADSL的接入來簡單的說明一下。現(xiàn)在購買的ADSL貓大多具有路由功能(很多的時(shí)候廠家在出廠時(shí)將路由功能屏蔽了,，因?yàn)殡娦虐惭b時(shí)大多是不啟用路由功能的,，啟用DHCP。打開ADSL的路由功能),，如果個(gè)人上網(wǎng)或少數(shù)幾臺(tái)通過ADSL本身就可以了,，如果電腦比較多你只需要再購買一個(gè)或多個(gè)集線器或者交換機(jī)。

　　考慮到如今集線器與交換機(jī)的價(jià)格相差十分小,，不是特殊的原因,，請購買一個(gè)交換機(jī)。不必去追求高價(jià),，因?yàn)槿缃癞a(chǎn)品同質(zhì)化十分嚴(yán)重,，我最便宜的交換機(jī)現(xiàn)在沒有任何問題。給你一個(gè)參考報(bào)價(jià),，建議你購買一個(gè)8口的,，以滿足擴(kuò)充需求，一般的價(jià)格100元左右,。接上交換機(jī),，所有電腦再接到交換機(jī)上就行了。余下所要做的事情就只有把各個(gè)機(jī)器的網(wǎng)線插入交換機(jī)的接口,，將貓的網(wǎng)線插入uplink接口,。然后設(shè)置路由功能,，DHCP等,，就可以共享上網(wǎng)了。

　　看完以上的解說讀者應(yīng)該對(duì)交換機(jī),、路由器有了一些了解,，目前的使用主要還是以交換機(jī)、路由器的組合使用為主,，具體的組合方式可根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)情況和需求來確定,。

交換機(jī)與路由器的區(qū)別

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)往往由許多種不同類型的網(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,，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),，或稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),，也可簡稱為互聯(lián)網(wǎng)、互連網(wǎng),。

　　將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來要使用一些中間設(shè)備(或中間系統(tǒng)),，ISO的術(shù)語稱之為中繼(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)：

　　1.物理層(即常說的第一層,、層L1)中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater),。

　　2.數(shù)據(jù)鏈路層(即第二層,，層L2)，即網(wǎng)橋或橋接器(bridge),。

　　3.網(wǎng)絡(luò)層(第三層,，層L3)中繼系統(tǒng)，即路由器(router),。

　　4.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,。

　　5.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)和路由器的應(yīng)用

　　“交換”是今天網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)頻率最高的一個(gè)詞,，從橋接到路由到ATM直至電話系統(tǒng),，無論何種場合都可將其套用，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)備都可被稱為交換設(shè)備,。由此可見，“交換”是一個(gè)涵義廣泛的詞語,，當(dāng)它被用來描述數(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,、低開銷的通路,。

　　由此可見，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門的芯片(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,，交換的能力相對(duì)于所傳信息量而無窮大(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，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最好途徑,，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：

　　1.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,；

　　2.子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴,；

　　3.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)。

　　4.IP數(shù)據(jù)報(bào)的差錯(cuò)處理及簡單的擁塞控制,；

　　5.實(shí)現(xiàn)對(duì)IP數(shù)據(jù)報(bào)的過濾和記帳,。

　　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)和路由器的區(qū)別

　　傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來，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，通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生,。交換機(jī)最大的好處是快速,，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)制也帶來一些問題。

　　1.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)生成樹算法,，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口,。而路由器的路由協(xié)議沒有這個(gè)問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負(fù)載,，提高可靠性,。

　　2.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)用選擇各自不同的最佳路由。

　　3.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)文不能通過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。

　　4.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),。

　　5.保密問題：雖說交換機(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)施過濾，更加直觀方便,。

　　6.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)換過程比較復(fù)雜,，不適合ASIC實(shí)現(xiàn),，勢必降低交換機(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，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，減少廣播風(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，沒有物理上的相關(guān)性,，因此稱為虛擬子網(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)文的隔離問題,，且虛擬網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)段與其物理位置無關(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)和路由器的區(qū)別

　　在第三層交換技術(shù)出現(xiàn)之前，幾乎沒有必要將路由功能器件和路由器區(qū)別開來,，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,。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：

　　1.轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流；

　　2.完全交換功能,；

　　3.可以完成特殊服務(wù),，如報(bào)文過濾或認(rèn)證；

　　4.執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理,。

　　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)通過路由器進(jìn)行傳輸?shù)乃俾时唤涌诘膸捤拗啤６龑咏粨Q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)間傳輸帶寬沒有限制。

　　2.合理配置信息資源：由于訪問子網(wǎng)內(nèi)資源速率和訪問全局網(wǎng)中資源速率沒有區(qū)別,，子網(wǎng)設(shè)置單獨(dú)服務(wù)器的意義不大,，通過在全局網(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，又可有多條通路來提高可靠性,、平衡負(fù)載,。三層交換機(jī)用生成樹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,。

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，因此得以廣播應(yīng)用,。