計算機網絡往往由（yóu）許（xǔ）多種不同類型的（de）網絡（luò）互連連接而成。如果幾個計算機網絡隻是在物理上連（lián）接在一起，它們之間並不能進行通信，那麽這種“互連”並沒有什麽（me）實際意義。

因此通常在談到“互連”時（shí），就已經暗示這些相互連接的計算機是可以進行通信的，也就是說（shuō），從功能上和邏輯上看，這些計算機網（wǎng）絡（luò）已（yǐ）經組成了一個大型的（de）計算機網絡，或稱為（wéi）互聯網絡（luò），也可簡稱為互聯網、互連網。

將網絡互（hù）相連接起來要使用一些中間設備(或中間係統)，ISO的術語稱之為中繼(relay)係統（tǒng）。根據中繼係統所（suǒ）在的層次，可以有（yǒu）以下五種中繼係統:

1.物理層(即常說的第一層、層L1)中繼（jì）係統，即（jí）轉（zhuǎn）發器(repeater)。

2.數據鏈路層(即第二層，層L2)，即網橋或橋接器(bridge)。

3.網絡層(第三層，層L3)中繼係統，即路由器(router)。

4.網（wǎng）橋（qiáo）和路由器的混合物橋路器(brouter)兼有（yǒu）網橋和路由器的功能（néng）。

5.在網絡層以上的中繼係統，即網（wǎng）關(gateway).

當中繼係統是轉發器時，一般不稱之為網絡（luò）互聯（lián），因為這僅僅是把一（yī）個網絡（luò）擴大了，而（ér）這仍然是一個網絡。高層網關由於比較複雜（zá），目前使用得較少（shǎo）。因此一般討論網絡互連時都是指（zhǐ）用交換機（jī）和路由器（qì）進行互聯的網絡。本文主要闡述交換機和路由器及其區別。

交換機和路由器

“交換”是今天網絡裏出現頻率最高的一個詞（cí），從（cóng）橋接到路由到ATM直至電話係統（tǒng），無（wú）論何種場合都可將其套用，搞不清到底什麽才是真正（zhèng）的（de）交換。其實交換一詞最（zuì）早出現（xiàn）於電話係統（tǒng），特指實現兩個不同電話（huà）機之間話（huà）音信號的交（jiāo）換，完成該工（gōng）作的設備就是電話交換機。

所以從本意上來講，交換隻是一（yī）種技術概念，即完成信號（hào）由設備入口到出口的（de）轉發。因此（cǐ），隻要是和符合該定義的所有設備都可被稱為交換設備。由（yóu）此可見，“交換”是一個涵義廣泛的詞語，當它被用來描述數據網絡第二層的設（shè）備時，實際指的是一個橋（qiáo）接設備;而當它被用來描（miáo）述數據網絡第（dì）三層的設備時，又指的是一個（gè）路由（yóu）設備。

我們經常說到的以太網交換機實際是一個基（jī）於網橋技術（shù）的多端口第二層網絡設備，它為數據幀從一個端口到另一個任意端口的轉（zhuǎn）發提供了低時延、低開銷的通路。

由此可見，交換機內部核心處應（yīng）該有一個交換矩陣，為任意（yì）兩端口間的通信提供通路，或是一個快速交換總（zǒng）線，以使由任（rèn）意（yì）端口（kǒu）接收的數據（jù）幀從其他端口（kǒu）送出（chū）。在實際設備中，交換矩陣的功能往往由專門的芯片(ASIC)完成。另外，以太網交換機在設計思（sī）想上有一個重要的假（jiǎ）設，即交換核心的（de）速度非常之快，以致通常的大流量數據不會使其產（chǎn）生擁塞，換（huàn）句話說，交（jiāo）換的能力相對於所傳信息（xī）量而無窮大(與此相反，ATM交換機在設計上的思路是（shì），認（rèn）為交換（huàn）的能力相對（duì）所傳信息量而言（yán）有限)。

雖然以太網第（dì）二（èr）層交換機是（shì）基於多（duō）端口（kǒu）網橋發展而來，但畢竟交換有其更豐富的特性，使（shǐ）之不但（dàn）是獲得更多（duō）帶寬的最（zuì）好途（tú）徑，而（ér）且還使網絡更易管理。

而路由器是OSI協議模型的網絡層中的分組交換（huàn）設備(或（huò）網絡層中繼設備)，路由器的基本功能是把數據(IP報文)傳送到（dào）正確的網（wǎng）絡，包括:

1.IP數據報的（de）轉發，包括（kuò）數據報（bào）的尋徑和傳送;

2.子網隔離，抑製廣播風暴;

3.維護路由表，並與其他路由器交換路由信息，這是IP報文轉發的基礎（chǔ）。

4.IP數據報的差（chà）錯處理及簡單的擁塞控製;

5.實現對IP數據報的過（guò）濾和記帳。

對於不同地規模的網絡，路由器的作用的側重點有所不同。

在主幹網上，路（lù）由器的主（zhǔ）要作用是（shì）路由選擇。主幹網上的（de）路由器，必須知道到達所有下層網絡（luò）的路徑。這需要維護龐大的路由表，並對連（lián）接狀態的變化作出盡可能迅速的反（fǎn）應。路由器的故障將會導致嚴重的信息傳輸（shū）問（wèn）題。

在地區（qū）網中，路由器的主要作用是網絡連接和（hé）路由（yóu）選擇，即連接下層（céng）各個基層網（wǎng）絡單位--園區網，同時負（fù）責下層網絡之（zhī）間的數據（jù）轉發。

在園區網內部，路由器的主要作用是分隔子網。早期的互連網基層單位是局域網(LAN)，其中所有主機處（chù）於同一邏輯網絡中。隨著網絡規模（mó）的不斷擴大，局域網（wǎng）演（yǎn）變（biàn）成以高速主（zhǔ）幹和（hé）路由器連接的多個子網所組成的園區網。在其中，處個子網在（zài）邏輯上獨立，而路由器就是唯一能（néng）夠分隔它們的設備，它負責子網間的報文轉發和（hé）廣（guǎng）播隔離，在邊界上的路由器則負責（zé）與（yǔ）上層（céng）網絡的連接。

第二（èr）層交換機和路（lù）由器的區別

傳統交換機從網橋發展而（ér）來（lái），屬於OSI第（dì）二層即數據鏈路層（céng）設備（bèi）。它根據MAC地址尋址，通過站表選（xuǎn）擇路由，站表的建立和維護由交換機自動進行。路（lù）由器屬於OSI第（dì）三層即網絡層設備，它根據IP地址進行（háng）尋址，通過路由表路由協議產生。

交換機最大的（de）好處是快速，由（yóu）於交換機（jī）隻須識別幀中（zhōng）MAC地（dì）址（zhǐ），直接根據MAC地址產生選擇轉發端口算（suàn）法簡單，便於ASIC實現，因此轉發速度極高。但交換機的工作機製也帶來一些問題。

1.回路:根（gēn）據交換機地址學習和站表建立算法，交換機之間不允許存在回路。一旦（dàn）存在回路，必須啟動生成樹算法，阻塞掉產生回路的端口（kǒu）。而路由器（qì）的路由協（xié）議沒有這個問題，路由（yóu）器之（zhī）間可（kě）以有多條通路來平衡負載，提高可（kě）靠性。

2.負載集中:交換機之間隻能有一條（tiáo）通路，使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進行動態分（fèn）配，以平衡負載。而路由器的路由協議算法可以避免這一（yī）點，OSPF路由協議算法不但能產生多條路由，而且能為不同的網絡應用選擇各自不同的（de）最佳路由。

3.廣播控製:交換機隻能（néng）縮（suō）小衝突域，而不能（néng）縮小廣播域。整個交換式網絡就是（shì）一個大的廣播域，廣播報文散到整（zhěng）個交換式網絡。而路由（yóu）器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路（lù）由器繼（jì）續進行廣播。

4.子網劃分:交換（huàn）機（jī）隻能識別MAC地址。MAC地址是物理地址，而且采用（yòng）平坦的（de）地址結構，因此不能根（gēn）據 MAC地址來（lái）劃分子網（wǎng）。而路由（yóu）器識（shí）別IP地址，IP地址由網（wǎng）絡管理員分配，是邏輯（jí）地址且IP地址具有層次結構，被劃（huá）分成（chéng）網絡（luò）號和主機號，可以非常方便地用於劃分子網，路由器（qì）的（de）主要功（gōng）能（néng）就是用於（yú）連接不同的網絡。

5.保密問題:雖說交換機也可以根據幀的源MAC地址（zhǐ）、目的MAC地址和其他幀中內容（róng）對幀實施過濾（lǜ），但路由器根據報文的源IP地址（zhǐ）、目的（de）IP地址、TCP端口地址等內容對報（bào）文實施過濾，更加直觀方（fāng）便。

6.介質相關:交換機作為橋接設備也能完成不同鏈路層和物理層之間的轉換，但這種轉換（huàn）過程比較複雜，不適（shì）合ASIC實現（xiàn），勢必降低交換機的轉發速度。因（yīn）此目前交換機主要完成相同（tóng）或相似物理介質（zhì）和鏈（liàn）路協議的網絡互連，而不會用來在物理介質和（hé）鏈路層協議相差甚元的網絡之間進行互連。

而路由器（qì）則不同，它主要用於不同網絡之間互連，因此（cǐ）能連（lián）接不同物理（lǐ）介質、鏈（liàn）路層協議和網絡層協議的網絡。路由器在（zài）功能上雖然占據（jù）了優（yōu）勢，但價格昂貴，報文轉發速度低。

近幾年（nián），交換機為提高性能做了許多改（gǎi）進（jìn），其中最突出的改進是虛擬網絡和三層交換。

劃分子（zǐ）網可以縮小廣播（bō）域，減少廣播風暴對網絡的影響。路由器每一接口連（lián）接一個子網，廣播報文不能經過路由器（qì）廣播（bō）出（chū）去，連接在路由器不同接口的子網（wǎng）屬於（yú）不同子網，子網範圍由路由器物理劃分。

對交換機而言，每一個端口（kǒu）對應一個網（wǎng）段，由於子網由若幹網段構成，通過對交換機端口的組合，可以邏輯劃分（fèn）子（zǐ）網。廣播報文隻能在子網內廣播，不能擴散到別的子網內（nèi），通過合理劃分邏輯子網，達到控製廣（guǎng）播的目的。

由於邏輯（jí）子網（wǎng）由交換機端口任（rèn）意組合，沒有物理上的相關性，因此稱為虛擬子網，或叫虛擬網。虛擬網技術不用路由器就解決了廣播報文的隔離（lí）問題，且（qiě）虛擬網內網段與其物理位置無關，即相鄰網段可以屬於不同（tóng）虛擬網，而相隔甚遠（yuǎn）的兩個（gè）網段（duàn）可能屬（shǔ）於不同虛擬網，而相隔甚遠的（de）兩個網段可能屬於同一個虛（xū）擬網。不同虛擬網（wǎng）內的終（zhōng）端之間不能相（xiàng）互通（tōng）信，增強了對網絡內數據的訪問控製（zhì）。

交換機和路由器是性能和功能的矛盾體，交換（huàn）機交換速度快，但控（kòng）製功能弱，路由器控製性能強，但報文轉發速度慢。解決這個矛（máo）盾的技術是三層（céng）交換（huàn），既有交換機線速轉發報文（wén）能力，又有路由器良好的控（kòng）製功能。

第三層交換機和路由器的區別

在第三層交（jiāo）換技術出（chū）現之前，幾乎沒有必要將路（lù）由功（gōng）能器件和路由器區別開來，他們完全是相同的:提（tí）供路由功能正在路由器（qì）的工作，然而，現在第三層交換機完（wán）全能夠執行傳統路由器的大多數功能。作為網絡互連的（de）設（shè）備，第三層（céng）交換機具有以下特征（zhēng）:

1.轉發基於第三層地址的業務流（liú）;

2.完全交換功能;

3.可（kě）以完成特殊（shū）服務，如報文過濾（lǜ）或認證;

4.執行或不執（zhí）行路由處理。

第三層交換機與傳統路（lù）由（yóu）器相（xiàng）比（bǐ）有如下優點:

1.子網間傳輸帶寬可任意分配:傳統路（lù）由（yóu）器每個接口連接一個子網（wǎng），子網通過路由器進行傳輸的（de）速率被接口的帶寬所限製。而（ér）三（sān）層（céng）交換機則不同，它可以把多個端口（kǒu）定義成一個（gè）虛擬網，把（bǎ）多個端口組成的虛擬網作為虛擬網（wǎng）接（jiē）口，該虛擬網內信息可通過組成虛擬網的端口送給三層交換機，由（yóu）於端口（kǒu）數可任意（yì）指定（dìng），子網間傳輸帶寬沒有限製。

2.合理配置信（xìn）息資（zī）源:由於（yú）訪問子網內資源速率和訪問全局（jú）網中資源速率沒有區別，子（zǐ）網設置單獨服務器的（de）意義不大，通過在全局網中設置服務器群不僅（jǐn）節省費用，更可以合理（lǐ）配置信息資源。

3.降低成本:通常的網（wǎng）絡設計（jì）用交換機構成子網，用路由器進行子網間互（hù）連（lián）。目前采用三層（céng）交換（huàn）機進行網（wǎng）絡設計，既可以進行任意虛擬子網（wǎng）劃分，又可以通過交換機三層路由功能（néng）完（wán）成子網間通信，為（wéi）此節省了價格昂貴的路由器。

4.交換機（jī）之間連接靈活:作為交換機，它們之間不允許存在（zài）回（huí）路（lù），作為路由器，又可有多條通路來提高可（kě）靠性（xìng）、平衡負載。三層交換機用生成樹算法阻塞造成回路的端口，但進行路由選擇時，依然把阻塞掉的通（tōng）路作為可選路徑參與路由選擇。

結論

綜上所（suǒ）述，交換機一般用於LAN-WAN的連接，交（jiāo）換機（jī）歸於網（wǎng）橋，是數據鏈路層（céng）的設備，有些交換機也可實現（xiàn）第三（sān）層的交