???????? 二層交換機:二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址與對應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個地址表中。

具體如下：

（1）當(dāng)交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上；

（2）再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口；

（3）如表中有與這目的MAC地址對應(yīng)的端口，把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上。

??????? 三層交換機: 三層交換技術(shù)就是將路由技術(shù)與交換技術(shù)合二為一的技術(shù)。在對第一個數(shù)據(jù)流進(jìn)行路由后，它將會產(chǎn)生一個MAC地址與IP地址的映射表，當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過時，將根據(jù)此表直接從二層通過而不是再次路由，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。

???????? 路由器：傳統(tǒng)地，路由器工作于OSI七層協(xié)議中的第三層，其主要任務(wù)是接收來自一個網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)包，根據(jù)其中所含的目的地址，決定轉(zhuǎn)發(fā)到下一個目的地址。因此，路由器首先得在轉(zhuǎn)發(fā)路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在數(shù)據(jù)包的幀格前添加下一個MAC地址，同時IP數(shù)據(jù)包頭的TTL（Time To Live）域也開始減數(shù)，并重新計算校驗和。當(dāng)數(shù)據(jù)包被送到輸出端口時，它需要按順序等待，以便被傳送到輸出鏈路上。

???????? 路由器在工作時能夠按照某種路由通信協(xié)議查找設(shè)備中的路由表。如果到某一特定節(jié)點有一條以上的路徑，則基本預(yù)先確定的路由準(zhǔn)則是選擇最優(yōu)（或最經(jīng)濟(jì)）的傳輸路徑。由于各種網(wǎng)絡(luò)段和其相互連接情況可能會因環(huán)境變化而變化，因此路由情況的信息一般也按所使用的路由信息協(xié)議的規(guī)定而定時更新。

???????? 主要區(qū)別：二層交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層，三層交換機工作在網(wǎng)絡(luò)層，路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層。

???????? 具體區(qū)別如下：

???????? 二層交換機和三層交換機的區(qū)別：

???????? 三層交換機使用了三層交換技術(shù)

???????? 簡單地說，三層交換技術(shù)就是：二層交換技術(shù)＋三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。它解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進(jìn)行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。

??????? 什么是三層交換

??????? 三層交換（也稱多層交換技術(shù)，或IP交換技術(shù)）是相對于傳統(tǒng)交換概念而提出的。眾所周知，傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行*作的，而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。簡單地說，三層交換技術(shù)就是：二層交換技術(shù)＋三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。

???????? 三層交換技術(shù)的出現(xiàn)，解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進(jìn)行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。

???????? 其原理是：假設(shè)兩個使用IP協(xié)議的站點A、B通過第三層交換機進(jìn)行通信，發(fā)送站點A在開始發(fā)送時，把自己的IP地址與B站的IP地址比較，判斷B站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，則進(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。若兩個站點不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送站A要與目的站B通信，發(fā)送站A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析)封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址其實是三層交換機的三層交換模塊。當(dāng)發(fā)送站A對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個ARP請求時，如果三層交換模塊在以前的通信過程中已經(jīng)知道B站的MAC地址，則向發(fā)送站A回復(fù)B的MAC地址。否則三層交換模塊根據(jù)路由信息向B站廣播一個ARP請求，B站得到此ARP請求后向三層交換模塊回復(fù)其MAC地址，三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A,同時將B站的MAC地址發(fā)送到二層交換引擎的MAC地址表中。從這以后，當(dāng)A向B發(fā)送的數(shù)據(jù)包便全部交給二層交換處理，信息得以高速交換。由于僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都通過二層交換轉(zhuǎn)發(fā)，因此三層交換機的速度很快，接近二層交換機的速度，同時比相同路由器的價格低很多。

???????? 第二層交換機和路由器的區(qū)別：

??????? 傳統(tǒng)交換機從網(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)由交換機自動進(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。交換機最大的好處是快速，由于交換機只須識別幀中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實現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。

???????? 1.回路：根據(jù)交換機地址學(xué)習(xí)和站表建立算法，交換機之間不允許存在回路。一旦存在回路，必須啟動生成樹算法，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，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：交換機只能縮小沖突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡(luò)。而路由器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播。

???????? 4.子網(wǎng)劃分：交換機只能識別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)號和主機號，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)容對幀實施過濾，但路由器根據(jù)報文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內(nèi)容對報文實施過濾，更加直觀方便。

???????? 6.介質(zhì)相關(guān)：交換機作為橋接設(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實現(xiàn)，勢必降低交換機的轉(zhuǎn)發(fā)速度。因此目前交換機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，但價格昂貴，報文轉(zhuǎn)發(fā)速度低。近幾年，交換機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)暴對網(wǎng)絡(luò)的影響。路由器每一接口連接一個子網(wǎng)，廣播報文不能經(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。對交換機而言，每一個端口對應(yīng)一個網(wǎng)段，由于子網(wǎng)由若干網(wǎng)段構(gòu)成，通過對交換機端口的組合，可以邏輯劃分子網(wǎng)。廣播報文只能在子網(wǎng)內(nèi)廣播，不能擴散到別的子網(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)的兩個網(wǎng)段可能屬于不同虛擬網(wǎng)，而相隔甚遠(yuǎn)的兩個網(wǎng)段可能屬于同一個虛擬網(wǎng)。不同虛擬網(wǎng)內(nèi)的終端之間不能相互通信，增強了對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問控制。

???????? 第三層交換機和路由器的區(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。

???????? 第三層交換機與傳統(tǒng)路由器相比有如下優(yōu)點：

???????? 1.子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配：傳統(tǒng)路由器每個接口連接一個子網(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機則不同，它可以把多個端口定義成一個虛擬網(wǎng)，把多個端口組成的虛擬網(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，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)計用交換機構(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進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，既可以進(jìn)行任意虛擬子網(wǎng)劃分，又可以通過交換機三層路由功能完成子網(wǎng)間通信，為此節(jié)省了價格昂貴的路由器。

???????? 4.交換機之間連接靈活：作為交換機，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。三層交換機用生成樹算法阻塞造成回路的端口，但進(jìn)行路由選擇時，依然把阻塞掉的通路作為可選路徑參與路由選擇。

???????? 交換機和路由器是性能和功能的矛盾體，交換機交換速度快，但控制功能弱，路由器控制性能強，但報文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。解決這個矛盾的最新技術(shù)是三層交換，既有交換機線速轉(zhuǎn)發(fā)報文能力，又有路由器良好的控制功能。 一、三層交換機與路由器的主要區(qū)別 之所以有人搞不清三層交換機和路由器之間的區(qū)別，最根本就是三層交換機也具有“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，三層交換機與路由器還是存在著相當(dāng)大的本質(zhì)區(qū)別的，下面分別予以介紹。1. 主要功能不同 雖然三層交換機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，正如現(xiàn)在許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同時具備多種傳統(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，還提供了交換機端口、硬件防火墻功能，但不能把它與交換機或者防火墻等同起來一樣。因為這些路由器的主要功能還是路由功能，其它功能只不過是其附加功能，其目的是使設(shè)備適用面更廣、使其更加實用。這里的三層交換機也一樣，它仍是交換機產(chǎn)品，只不過它是具備了一些基本的路由功能的交換機，它的主要功能仍是數(shù)據(jù)交換。也就是說它同時具備了數(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的路由功能通常比較簡單，因為它所面對的主要是簡單的局域網(wǎng)連接。正因如此，三層交換機的路由功能通常比較簡單，路由路徑遠(yuǎn)沒有路由器那么復(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，滿足局域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的應(yīng)用特點。 而路由器則不同，它的設(shè)計初哀就是為了滿足不同類型的網(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)勢在于選擇最佳路由、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。為了與各種類型的網(wǎng)緦?櫻?酚善韉慕涌誒嘈頭淺７岣唬???憬換換?蛞話憬鐾?嘈偷木鐘蟯?涌冢?淺＜虻ァ?3. 性能體現(xiàn)不一樣 從技術(shù)上講，路由器和三層交換機在數(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，而三層交換機通過硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換。三層交換機在對第一個數(shù)據(jù)流進(jìn)行路由后，它將會產(chǎn)生一個MAC地址與IP地址的映射表，當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過時，將根據(jù)此表直接從二層通過而不是再次路由，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，三層交換機的路由查找是針對數(shù)據(jù)流的，它利用緩存技術(shù)，很容易利用ASIC技術(shù)來實現(xiàn)，因此，可以大大節(jié)約成本，并實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)。而路由器的轉(zhuǎn)發(fā)采用最長匹配的方式，實現(xiàn)復(fù)雜，通常使用軟件來實現(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大，但它的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率遠(yuǎn)低于三層交換機，更適合于數(shù)據(jù)交換不是很頻繁的不同類型網(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（就其強大的路由功能而言），而且還不能很好地滿足局域網(wǎng)通信性能需求，影響子網(wǎng)間的正常通信。 綜上所述，三層交換機與路由器之間還是存在著非常大的本質(zhì)區(qū)別的。無論從哪方面來說，在局域網(wǎng)中進(jìn)行多子網(wǎng)連接，最好還選用三層交換機，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買交換機的投資。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)實際需求來定 ? ? ???? 三層交換機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)。對于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過程由硬件高速實現(xiàn)，而像路由信息更新、路由表維護(hù)、路由計算、路由
確定等功能，由軟件實現(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個小的
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)過路由器來完成轉(zhuǎn)發(fā)，
隨著網(wǎng)間互訪的不斷增加。單純使用路由器來實現(xiàn)網(wǎng)間訪問，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)模和訪問速度。基于這種情況三層交換機便應(yīng)用而生。三層交換機是為IP設(shè)計的，接口類型簡單；
擁有很強二層包處理能力，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，同時又具有幾乎第二層交換的速度，且價格相對便宜。
?????? 三層交換機出現(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目的而展開的，所以它的
路由功能沒有同一檔次的專業(yè)路由器強。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。
?????? 在實際中的典型用法是：處于同一個局域網(wǎng)中的各個子網(wǎng)的互聯(lián)以及局域網(wǎng)中VLAN間的路由，用三層交換機來代替路由。
而只有局域網(wǎng)與公網(wǎng)互聯(lián)之間要實現(xiàn)跨地域的網(wǎng)絡(luò)訪問，才通過專業(yè)路由器。
???? 從表面上看，第三層交換機是第二層交換器與路由器的合二為一，然而這種結(jié)合并非簡單的物理結(jié)合，而是各取所長的邏輯
結(jié)合。其重要表現(xiàn)是，當(dāng)某一信息源的第一個數(shù)據(jù)流進(jìn)行第三層交換后，其中的路由系統(tǒng)會產(chǎn)生一個MAC地址與IP地址的映射表，
并將該表存儲起來，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，交換機將根據(jù)第一次產(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?#xff0c;不再經(jīng)過第三路由系統(tǒng)處理，從而消除路由選擇的網(wǎng)絡(luò)延遲。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之间的主要区别的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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