三層交換器與路由器的比較

一、三層交換器與路由器的主要區別
之所以有人搞不清三層交換器和路由器之間的區別，最根本就是三層交換器也具有“路由”功能，與傳統路由器的路由功能總體上是一致的。雖然如此，三層交換器與路由器還是存在著相當大的本質區別的，下面分別予以介紹。

1. 主要功能不同

雖然三層交換器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，正如現在許多網路裝置同時具備多種傳統網路裝置功能一樣，就如現在有許多寬頻路由器不僅具有路由功能，還提供了交換器連接埠、硬體防火牆功能，但不能把它與交換器或者防火牆等同起來一樣。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，其目的是使裝置適用面更廣、使其更加實用。這裡的三層交換器也一樣，它仍是交換器產品，只不過它是具備了一些基本的路由功能的交換器，它的主要功能仍是資料交換。也就是說它同時具備了資料交換和路由 由發兩種功能，但其主要功能還是資料交換；而路由器僅具有路由轉寄這一種主要功能。

2. 主要適用的環境不一樣

三層交換器的路由功能通常比較簡單，因為它所面對的主要是簡單的區域網路串連。正因如此，三層交換器的路由功能通常比較簡單，路由路徑遠沒有路由器那麼複雜。它用在區域網路中的主要用途還是提供快速資料交換功能，滿足區域網路資料交換頻繁的應用特點。

而路由器則不同，它的設計初哀就是為了滿足不同類型的網路連接，雖然也適用於區域網路之間的串連，但它的路由功能更多的體現在不同類型網路之間的互聯上，如區域網路與廣域網路之間的串連、不同協議的網路之間的串連等，所以路由器主要是用於不同類型的網路之間。它最主要的功能就是路由轉寄，解決好各種複雜路由路徑網路的串連就是它的最終目的，所以路由器的路由功能通常非常強大，不僅適用於同種協議的區域網路間，更適用於不同協議的區域網路與廣域網路間。它的優勢在於選擇最佳路由、負荷分擔、鏈路備份及和其他網路進行路由資訊的交換等等路由器所具有功能。為了與各種類型的網路連接，路由器的介面類型非常豐富，而三層交換器則一般僅同類型的區域網路介面，非常簡單。

3. 效能體現不一樣

從技術上講，路由器和三層交換器在資料包交換操作上存在著明顯區別。路由器一般由基於微處理器的軟體路由引擎執行資料包交換，而三層交換器通過硬體執行資料包交換。三層交換器在對第一個資料流進行路由後，它將會產生一個MAC地址與IP地址的映射表，當同樣的資料流再次通過時，將根據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行路由選擇而造成網路的延遲，提高了資料包轉寄的效率。同時，三層交換器的路由尋找是針對資料流的，它利用緩衝技術，很容易利用ASIC技術來實現，因此，可以大大節約成本，並實現快速轉寄。而路由器的轉寄採用最長相符的方式，實現複雜，通常使用軟體來實現，轉寄效率較低。

正因如此，從整體效能上比較的話，三層交換器的效能要遠優於路由器，非常適用於資料交換頻繁的區域網路中；而路由器雖然路由功能非常強大，但它的資料包轉寄效率遠低於三層交換器，更適合於資料交換不是很頻繁的不同類型網路的互聯，如區域網路與互連網的互聯。如果把路由器，特別是高檔路由器用於區域網路中，則在相當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區域網路通訊效能需求，影響子網間的正常通訊。

綜上所述，三層交換器與路由器之間還是存在著非常大的本質區別的。無論從哪方面來說，在區域網路中進行多子網串連，最好還選用三層交換器，特別是在不同子網資料交換頻繁的環境中。一方面可以確保子網間的通訊效能需求，另一方面省去了另外購買交換器的投資。當然，如果子網間的通訊不是很頻繁，採用路由器也無可厚非，也可達到子網安全隔離相互連信的目的。具體要根據實際需求來定。

 

 

三層交換器與路由器的比較

三層交換器與路由器的比較 為了適應網路應用深化帶來的挑戰，網路在規模和速度方向都在急劇發展，區域網路的速度已從最初的10Mbit/s 提高到100Mbit/s，目前千兆乙太網路技術已得到普遍應用。在網路結構方面也從早期的共用介質的區域網路發展到目前的交換式區域網路。交換式區域網路技術使專用的頻寬為使用者所獨享，極大的提高了區域網路傳輸的效率。可以說，在網路系統整合的技術中，直接面向使用者的第一層介面和第二層交換技術方面已得到令人滿意的答案。但是，作為網路核心、起到網間互連作用的路由器技術卻沒有質的突破。在這種情況下，一各新的路由技術應運而生，這就是第三層交換技術：說它是路由器，因為它可操作在網路通訊協定的第三層，是一種路由理解裝置並可起到路由決定的作用；說它是交換器，是因為它的速度極快，幾乎達到第二層交換的速度。二層交換器、三層交換器和路由器這三種技術究竟誰優誰劣，它們各自適用在什麼環境？為瞭解答這問題，我們先從這三種技術的工作原理入手 1.二層交換技術 二層交換器是資料連結層的裝置，它能夠讀取資料包中的MAC地址資訊並根據MAC地址來進行交換。交換器內部有一個地址表，這個地址表標明了MAC地址和交換器連接埠的對應關係。當交換器從某個連接埠收到一個資料包，它首先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個連接埠上的，它再去讀取包頭中的目的MAC地址，並在地址表中尋找相應的連接埠，如果表中有與這目的MAC地址對應的連接埠，則把資料包直接複製到這連接埠上，如果在表中找不到相應的連接埠則把資料包廣播到所有連接埠上，當目的機器對源機器回應時，交換器又可以學習一目的MAC地址與哪個連接埠對應，在下次傳送資料時就不再需要對所有連接埠進行廣播了。二層交換器就是這樣建立和維護它自己的地址表。由於二層交換器一般具有很寬的交換匯流排頻寬，所以可以同時為很多連接埠進行資料交換。如果二層交換器有N個連接埠，每個連接埠的頻寬是M，而它的交換器匯流排頻寬超過N×M，那麼這交換器就可以實現線速交換。二層交換器對廣播包是不做限制的，把廣播包複製到所有連接埠上。 二層交換器一般都含有專門用於處理資料包轉寄的ASIC （Application specific Integrated Circuit）晶片，因此轉寄速度可以做到非常快。 2.路由技術 路由器是在OSI七層網路模型中的第三層——網路層操作的。路由器內部有一個路由表，這表標明了如果要去某個地方，下一步應該往哪走。路由器從某個連接埠收到一個資料包，它首先把鏈路層的包頭去掉（拆包），讀取目的IP地址，然後尋找路由表，若能確定下一步往哪送，則再加上鏈路層的包頭（打包），把該資料包轉寄出去；如果不能確定下一步的地址，則向源地址返回一個資訊，並把這個資料包丟掉。 路由技術和二層交換看起來有點相似，其實路由和交換之間的主要區別就是交換髮生在OSI參考模型的第二層（資料連結層），而路由發生在第三層。這一區別決定了路由和交換在傳送資料的過程中需要使用不同的控制資訊，所以兩者實現各自功能的方式是不同的。 路由技術其實是由兩項最基本的活動組成，即決定最優路徑和傳輸資料包。其中，資料包的傳輸相對較為簡單和直接，而路由的確定則更加複雜一些。路由演算法在路由表中寫入各種不同的資訊，路由器會根據資料包所要到達的目的地選擇最佳路徑把資料包發送到可以到達該目的地的下一台路由器處。當下一台路由器接收到該資料包時，也會查看其目標地址，並使用合適的路徑繼續傳送給後面的路由器。依次類推，直到資料包到達最終目的地。 路由器之間可以進行相互連訊，而且可以通過傳送不同類型的資訊維護各自的路由表。路由更新資訊主是這樣一種資訊，一般是由部分或全部路由表組成。通過分析其它路由器發出的路由更新資訊，路由器可以掌握整個網路的拓撲結構。鏈路狀態廣播是另外一種在路由器之間傳遞的資訊，它可以把資訊發送方的鏈路狀態及進的通知給其它路由器。 3.三層交換技術 一個具有第三層交換功能的裝置是一個帶有第三層路由功能的第二層交換器，但它是二者的有機結合，並不是簡單的把路由器裝置的硬體及軟體簡單地疊加在區域網路交換器上。 從硬體上看，第二層交換器的介面模組都是通過高速背板/匯流排（速率可高達幾十Gbit/s）交換資料的，在第三層交換器中，與路由器有關的第三層路由硬體模組也插接在高速背板/匯流排上，這種方式使得路由模組可以與需要路由的其他模組間高速的交換資料，從而突破了傳統的外接路由器介面速率的限制。在軟體方面，第三層交換器也有重大的舉措，它將傳統的基於軟體的路由器軟體進行了界定，其做法是： 對於資料包的轉寄：如IP/IPX包的轉寄，這些規律的過程通過硬體得以高速實現。 對於第三層路由軟體：如路由資訊的更新、路由表維護、路由計算、路由的確定等功能，用最佳化、高效的軟體實現。 假設兩個使用IP協議的機器通過第三層交換器進行通訊的過程，機器A在開始發送時，已知目的IP地址，但尚不知道在區域網路上發送所需要的MAC地址。要採用位址解析（ARP）來確定目的MAC地址。機器A把自己的IP地址與目的IP地址比較，從其軟體中配置的子網路遮罩提取出網路地址來確定目的機器是否與自己在同一子網內。若目的機器B與機器A在同一子網內，A廣播一個ARP請求，B返回其MAC地址，A得到目的機器B的MAC地址後將這一地址緩衝起來，並用此MAC地址封包轉寄資料，第二層交換模組尋找MAC地址表確定將資料包發向目的連接埠。若兩個機器不在同一子網內，如發送機器A要與目的機器C通訊，發送機器A要向“預設網關”發出ARP包，而“預設網關”的IP地址已經在系統軟體中設定。這個IP地址實際上對應第三層交換器的第三層交換模組。所以當發送機器A對“預設網關”的IP地址廣播出一個ARP請求時，若第三層交換模組在以往的通訊過程中已得到目的機器C的MAC地址，則向發送機器A回複C的MAC地址；否則第三層交換模組根據路由資訊向目的機器廣播一個ARP請求，目的機器C得到此ARP請示後向第三層交換模組回複其MAC地址，第三層交換模組儲存此地址並回複給發送機器A。以後，當再進行A與C之間資料包轉寄進，將用最終的目的機器的MAC地址封裝，資料轉寄過程全部交給第二層交換處理，資訊得以高速交換。既所謂的一次選路，多次交換。 第三層交換具有以下突出特點： 有機的硬體結合使得資料交換加速； 最佳化的路由軟體使 得路由過程效率提高； 除了必要的路由決定過程外，大部分資料轉寄過程由第二層交換處理； 多個子網互連時只是與第三層交換模組的邏輯串連，不象傳統的外接路由器那樣需增加連接埠，保護了使用者的投資。 4.三種技術的對比 可以看出，二層交換器主要用在小型區域網路中，機器數量在二、三十台以下，這樣的網路環境下，廣播包影響不大，二層交換器的快速交換功能、多個接入連接埠和低謙價格為小型網路使用者提供了很完善的解決方案。在這種小型網路中根本沒必要引入路由功能從而增加管理的難度和費用，所以沒有必要使用路由器，當然也沒有必要使用三層交換器。 　　三層交換器是為IP設計的，介面類型簡單，擁有很強二層包處理能力，所以適用於大型區域網路，為了減小廣播風暴的危害，必須把大型區域網路按功能或地區等因素劃他成一個一個的小區域網路，也就是一個一個的小網段，這樣必然導致不同網段這間存在大量的互訪，單純使用二層交換器沒辦法實現網間的互訪而單純使用路由器，則由於連接埠數量有限，路由速度較慢，而限制了網路的規模和訪問速度，所以這種環境下，由二層交換技術和路由技術有機結合而成的三層交換器就最為適合。 　　路由器連接埠類型多，支援的三層協議多，路由能力強，所以適合於在大型網路之間的互連，雖然不少三層交換器甚至二層交換器都有異質網路的互連連接埠，但一般大型網路的互連連接埠不多，互連裝置的主要功能不在於在連接埠之間進行快速交換，而是要選擇最佳路徑，進行負載分擔，鏈路備份和最重要的與其它網路進行路由資訊交換，所有這些都是路由完成的功能。在這種情況下，自然不可能使用二層交換器，但是否使用三層交換器，則視具體情況而下。影響的因素主要有網路流量、響應速度要求和投資預算等。三層交換器的最重要目的是加快大型區域網路內部的資料交換，揉合進去的路由功能也是為這目的服務的，所以它的路由功能沒有同一檔次的專業路由器強。在網路流量很大的情況下，如果三層交換器既做網內的交換，又做網間的路由，必然會大大加重了它的負擔，影響響應速度。在網路流量很大，但又要求響應速度很高的情況下由三層交換器做網內的交換，由路由器專門負責網間的路由工作，這樣可以充分發揮不同裝置的優勢，是一個很好的配合。當然，如果受到投資預算的限制，由三層交換器兼做網間互連，也是個不錯的選擇。