三层交换机与路由器区别在哪里？ -pg电子游戏官网官方网站

发表时间：2019-07-24 人气：1239

很多朋友问到，路由器与三层交换机有什么区别？这是个好问题，今天我们一起来了解下。

一、交换机的工作原理

当交换机收到数据时，它会检查它的目的mac地址，然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。交换机之所以能实现这一功能，是因为交换机内部有一个mac地址表，mac地址表记录了网络中所有mac地址与该交换机各端口的对应信息。某一数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的mac地址来查找mac地址表，从而得到该地址对应的端口，即知道具有该mac地址的设备是连接在交换机的哪个端口上，然后交换机把数据帧从该端口转发出去。

1、交换机根据收到数据帧中的源mac地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入mac地址表中。

2、交换机将数据帧中的目的mac地址同已建立的mac地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

3、如数据帧中的目的mac地址不在mac地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。

4、广播帧和组播帧向所有的端口转发。

例：某网络如图1所示。

图1 交换机地址表

表1端口/mac地址映射表

假设主机pc1向主机pc7发送一个数据帧，该数据帧被送到交换机后，交换机首先查mac地址表，发现主机pc7连接在e0/24接口上，就将数据帧从e0/24接口转发出去。

交换机的三个基本功能

1、学习

以太网交换机了解每一端口相连设备的mac地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的mac地址表中.

2、转发/过滤

当一个数据帧的目的地址在mac地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)

3、消除回路

当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

二、层交换机对比

1、二层交换技术

二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的mac地址信息，根据mac地址进行转发，并将这些mac地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

具体的工作流程如下：

（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源mac地址，这样它就知道源mac地址的机器是连在哪个端口上的；

（2）再去读取包头中的目的mac地址，并在地址表中查找相应的端口；

（3）如表中有与这目的mac地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；

（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的mac地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

不断的循环这个过程，对于全网的mac地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：

（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有n个端口，每个端口的带宽是m，交换机总线带宽超过n×m，那么这交换机就可以实现线速交换；

（2）学习端口连接的机器的mac地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为beffer ram，一为mac表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；

（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的asic芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用asic不同，直接影响产品性能。

2、三层交换机

第三层交换工作在osi七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的ip包的包头信息来对后续数据业务流进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层，从而打通源ip地址和目的ip地址之间的一条通路。这条通路经过第二层链路层。有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是直接将数据包进行转发，将数据流进行交换。

举个例子

比如a要给b发送数据，已知目的ip，那么a就用子网掩码取得网络地址，判断目的ip是否与自己在同一网段。

使用ip的设备a------------三层交换机----------------使用ip的设备b

如果在同一网段，但不知道转发数据所需的mac地址，a就发送一个arp请求，b返回其mac地址，a用此mac封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找mac地址表，将数据包转发到相应的端口。

如果目的ip地址显示不是同一网段的，那么a要实现和b的通讯，在流缓存条目中没有对应mac地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在mac表中放的是缺省网关的mac地址；然后就由三层路由模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达b的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的mac地址为源mac地址，以主机b的mac地址为目的mac地址。通过一定的识别触发机制，确立主机a与b的mac地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的a到b的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。

可以看出三层交换的特点：

a、由硬件结合实现数据的高速转发。

b、这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。

c 、简洁的路由软件使路由过程简化。

d、大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。

所以：

二层交换机：基于mac地址

三层交换机：具有vlan功能，交换和路由，基于ip，就是网络。

三、路由器与三层交换机的区别

路由器是三层设备，可是三层交换机却可以同时工作在三层和二层的。

事实上三层交换机与路由器还是存在很大的差别：

1、主要功能不同。虽然三层交换机与路由器都具有路由功能，但不能因此而把它们等同起来。路由器不仅具有路由功能，还提供了交换机端口、硬件防火墙附加功能，其目的是使设备适用面更广、使其更加实用。

三层交换机也一样，主要功能仍是数据交换，只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机。三层交换机同时具备了数据交换和路由转发两种功能，但其主要功能还是数据交换；而路由器仅具有路由转发这一种主要功能。

2. 主要适用的环境不一样。三层交换机的路由功能通常比较简单，因为它所面对的主要是简单的局域网连接。特性远没有路由器那么复杂。它用在局域网中的主要用途还是提供快速数据交换功能，满足局域网数据交换频繁的应用特点。

而路由器则不同，虽然也适用于局域网之间的连接，但它的路由功能更多的体现在不同类型网络之间的互联上，如局域网与广域网之间的连接、不同协议的网络之间的连接等，优势在于选择最佳路由、负荷分担、链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等。另外，为了与各种类型的网络连接，路由器的接口类型非常丰富，而三层交换机则一般仅同类型的局域网接口，非常简单。

3、技术实现不一样。路由器和三层交换机在数据包交换操作上存在着明显区别。

路由器一般由基于网络处理器或多核的路由引擎执行数据包交换。

而三层交换机通过硬件执行数据包交换。三层交换机在对第一个数据包送控制面进行路由查找后，它将会产生一个供数据面查找的mac地址与ip地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表查表通过而不是再次送控制面查路由（即“一次路由，多次交换”）。