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路由器与集线器、交换机的根本区别

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发表于 2006-2-5 21:36:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
在主干网上,路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器,必须知道到达所有下层网
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。
  在地区网中,路由器的主要作用是网络连接和路由选择,即连接下层各个基层网络单位
--园区网,同时负责下层网络之间的数据转发。

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

  第二层交换机和路由器的区别

  传统交换机从网桥发展而来,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第三层即网络层
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。

  1.回路:根据交换机地址学习和站表建立算法,交换机之间不允许存在回路。一旦存在
回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题,
路由器之间可以有多条通路来平衡负载,提高可靠性。

  2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行
动态分配,以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点,OSPF路由协议算法不但
能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。

  3.广播控制:交换机只能缩小冲突域,而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大
的广播域,广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域,广播报文不能通过路
由器继续进行广播。

  4.子网划分:交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址结构
,因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址,IP地址由网络管理员分配,是
逻辑地址且IP地址具有层次结构,被划分成网络号和主机号,可以非常方便地用于划分子网
,路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。

  5.保密问题:虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧
实施过滤,但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过
滤,更加直观方便。

  6.介质相关:交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换,但这种转
换过程比较复杂,不适合ASIC实现,势必降低交换机的转发速度。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网络互连,而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元
的网络之间进行互连。而路由器则不同,它主要用于不同网络之间互连,因此能连接不同物
理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势,但价格昂贵,
报文转发速度低。   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
拟网络和三层交换。

  划分子网可以缩小广播域,减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网
,广播报文不能经过路由器广播出去,连接在路由器不同接口的子网属于不同子网,子网范
围由路由器物理划分。对交换机而言,每一个端口对应一个网段,由于子网由若干网段构成
,通过对交换机端口的组合,可以逻辑划分子网。广播报文只能在子网内广播,不能扩散到
别的子网内,通过合理划分逻辑子网,达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任
意组合,没有物理上的相关性,因此称为虚拟子网,或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就
解决了广播报文的隔离问题,且虚拟网内网段与其物理位置无关,即相邻网段可以属于不同
虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于同一
个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信,增强了对网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
,但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换,既有交换机线速转发报文能力
,又有路由器良好的控制功能。

第三层交换机和路由器的区别
  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。作为网络互连的设备,第三层交换机具有以下特征:

  1.转发基于第三层地址的业务流;

  2.完全交换功能;

  3.可以完成特殊服务,如报文过滤或认证;

  4.执行或不执行路由处理。

  第三层交换机与传统路由器相比有如下优点:

  1.子网间传输带宽可任意分配:传统路由器每个接口连接一个子网,子网通过路由器进
行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同,它可以把多个端口定义成一个虚
拟网,把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口,该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口
送给三层交换机,由于端口数可任意指定,子网间传输带宽没有限制。

  2.合理配置信息资源:由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别,子
网设置单独服务器的意义不大,通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用,更可以合理配
置信息资源。

  3.降低成本:通常的网络设计用交换机构成子网,用路由器进行子网间互连。目前采用
三层交换机进行网络设计,既可以进行任意虚拟子网划分,又可以通过交换机三层路由功能
完成子网间通信,为此节省了价格昂贵的路由器。

  4.交换机之间连接灵活:作为交换机,它们之间不允许存在回路,作为路由器,又可有
多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口,但进行
路由选择时,依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。

  五、结论

  综上所述,交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,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,可以解决异性网络之
间转发分组,作用于网络层。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网络,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报文能力,又
有路由器良好的控制功能,因此得以广播应用。
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