談到交換機和路由器，有些人根本不知道它們各自的功能是什麼，而另一些人則不知道它們之間的區别，尤其是在各種媒體大肆宣傳第3層交換機的“路由”功能的情況下。事實上，說到這裡，我不得不承認，交換機和路由器之間的區别正變得越來越模糊，它們的功能開始相互滲透。

第三層交換機不僅具有一些原本僅屬于路由器的“路由”功能，而且現在寬帶和高端企業路由器也開始具有交換機的“交換”功能。可以說是相互滲透，所以有人預測交換機和路由器将來可能會合并。作者也堅信這一點。

因為從技術上來說，實現這個目标并不困難。同時，它也是用戶的迫切需要。一方面，它可以簡化網絡結構。另一方面，用戶不必購買兩種昂貴的設備。為什麼不呢？但目前，兩者之間仍存在很大差異。當然，這不僅體現在技術理論上，而且主要體現在應用上。本文将全面解釋交換機和路由器在應用方面的主要區别。

一、交換機的星形集中連接

衆所周知，交換機最基本的功能和應用是集中連接網絡設備。隻要交換機的端口支持相應設備的端口類型，所有網絡設備（如服務器、工作站、PC、筆記本電腦、路由器、防火牆、網絡打印機等）都可以直接連接到交換機的端口，形成星形網絡。基本網絡結構如圖1所示。在星形連接中，交換機每個端口上連接的設備彼此相等，并且可以相互訪問（除非受到限制），而不是像許多剛進入網絡管理行列的朋友所認為的那樣，認為連接到交換機的服務器是最先進的。

二、交換機的級聯與堆棧

拓撲圖

上圖僅顯示了最基本的星形以太網體系結構。實際的星形企業網絡可能比這複雜得多。這種複雜性不僅體現在高級網絡設備和複雜的配置上，還體現在網絡交換層次的複雜性上。企業網絡中的路由器和防火牆通常隻需要配備一個，但交換機通常不僅僅是一個（隻有大約20個用戶的小型網絡除外）。如果用戶數量很大，例如數百甚至數千，則必須依賴交換機的級聯或堆棧擴展連接。然而，級聯技術和堆棧技術也不同，它們的應用範圍也不同。

交換機級聯是指交換機之間通過交換端口進行擴展。一方面解決了單個交換機端口數不足的問題，另一方面也解決了客戶端與遠離機房的網絡設備之間的連接問題。因為單交換機雙絞線以太網電纜可以達到100米，所以每個級聯交換機可以擴展100米的距離。然而，這并不意味着它可以任意級聯，因為行太長了。一方面，信号在線路上有更多衰減。另一方面，畢竟，低級交換機仍然共享高級交換機端口的可用帶寬。層越多，客戶端的最終可用帶寬越低（盡管您可以使用100m交換機），這對網絡連接性能有很大影響。因此，從實用的角度來看，建議最多部署三級交換機，即核心交換機-兩級交換機-三級交換機。

這裡的三個級别并不意味着隻允許三個開關，而是隻允許三個級别。連接到同一交換機上不同端口的交換機屬于同一層，因此每一層都可以允許幾個甚至幾十個交換機級聯。用于分層連接的端口可以是特殊的上行鍊路端口或公共交換端口。有些交換機有專用的上行鍊路端口，但有些沒有。如果有一個特殊的級聯端口，最好使用它，因為它的帶寬通常比普通的交換端口更寬，這可以進一步保證較低級别交換機的帶寬。否則，它隻能通過普通的交換端口級聯。

通過級聯端口進行級聯的方法如下圖所示；

通過級聯端口進行級聯

而通過普通端口所進行的級聯方法如下圖所示。

通過普通端口所進行的級聯

請注意，它們之間不僅使用的端口不同，而且使用的電纜也不同：對于使用級聯端口的級聯，應使用普通的直線；使用普通端口的級聯電纜是交叉電纜，就像兩台主機的連接一樣。

至于交換機堆棧，并非所有交換機都可以，但應具有堆棧模塊。交換機的堆棧不是通過交換機端口，而是通過一個特殊的背闆堆棧模塊和一條特殊的堆棧電纜。需要注意的是，交換機堆棧通常放置在同一位置，并且連接電纜也很短，所以交換機堆棧的用途主要是擴展交換機端口，而不是擴展距離。

同時，交換機堆棧還可以提高每個實際使用的交換機端口的可用帶寬，因為它聚合了堆疊交換機的背闆帶寬，所以交換機堆棧的總背闆帶寬是幾個堆疊交換機的背闆帶寬之和。背闆帶寬增加後，如果使用交換機的每個端口，這一優勢不是很明顯（這也是有效的，因為每個端口不可能一直在同一時間通信）。但是，如果交換機有備用端口，效果會更明顯，因為它可以充分利用交換機的所有帶寬。

堆棧連接如下圖所示。

堆棧連接

交換機的堆棧連接端口通常是另一排D形插孔。交換機有兩個标有“向上”和“向下”的端口（如上圖所示），表示它們用于向上和向上堆棧連接，不能錯誤連接。

三、三層交換機的路由連接

如前所述，第三層交換機還具有一定的“路由”功能，可以實現不同子網的連接。然而，應該注意的是，它的路由功能比路由器的路由功能弱得多。第三層交換機的路由功能隻能用于相同類型的網絡互連，通常僅用于LAN子網之間的互連。它無法将LAN與WAN或Internet連接，因為第3層交換機支持的路由協議非常有限。畢竟，這不是它的主要功能。

我們知道，在局域網上，第二層交換機通過源MAC地址識别數據包的發送方，并根據目标MAC地址轉發數據包。對于目标地址不在局域網上的數據包，第二層交換機無法将其直接發送到目标。它需要通過路由設備（如傳統路由器）轉發。此時，交換機必須連接到路由設備。如果将交換機的默認網關設置為路由設備的IP地址，則交換機将通過路由将需要轉發的數據包發送到路由設備。

路由設備檢查數據包的目标地址及其自己的路由表。如果在路由表中找到轉發路徑，則路由設備将數據包轉發到其他網段。否則，數據包将被丢棄。專用路由器價格昂貴、複雜、速度慢，并且容易成為網絡瓶頸，因為它需要分析所有廣播數據包并轉發其中一些數據包。它還需要與其他路由器交換路由信息，這些過程由CPU（而不是專用ASIC）處理。

第三層交換機不僅可以像第二層交換機一樣通過MAC地址識别和轉發數據包，還可以像傳統路由器一樣在兩個網段之間進行路由和轉發。傳統路由器使用軟件維護路由表，而第三層交換機通過專用ASIC芯片處理路由轉發。與傳統路由器相比，第三層交換機的路由速度通常要快十倍或幾十倍。

三層交換機的路由連接如下圖所示。

三層交換機的路由連接

路由器的局域網連接

衆所周知，路由器可以連接企業局域網和廣域網（如互聯網），但它們忽略了路由器的另一個應用，即其局域網連接功能。路由器的廣域網連接見三層交換機的拓撲圖和路由連接圖。

路由器的作用取決于不同類型的路由器。我們經常提到的路由器通常是指邊界路由器，它們位于不同類型網絡的邊界，如第3層交換機的拓撲圖和路由連接圖所示。還有另一種路由器，它不是為連接不同類型的網絡而設計的，而是為連接不同LAN或同一LAN的不同子網而設計的。這是“中間節點路由器”。其網絡結構如下圖所示。與第三層交換機的路由連接圖相比，它隻使用中間節點路由器來代替原來的第三層交換機。

中間節點路由器連接

“邊界路由器”位于網絡邊界的邊緣或末端，用于連接不同的網絡路由器。這也是目前大多數路由器的類型。例如，前面描述的因特網接入路由器和後面描述的VPN路由器屬于邊界路由器。這種路由器支持廣泛的網絡協議和路由協議，具有非常高的背闆帶寬和高通量，以滿足各種類型網絡（包括LAN和WAN）的互連。

“中間節點路由器”位于LAN内部。它通常用于連接不同的局域網，并充當數據轉發的橋梁。中間節點路由器更注重MAC地址的存儲，需要較大的緩存。由于連接的網絡基本上是LAN，支持的網絡協議相對簡單，背闆帶寬也較小。所有這些都是為了獲得最高的性價比和适應一般企業的随機能力。

與第三層交換機的路由功能相比，它在路由功能方面肯定優于第三層交換機。然而，在數據交換頻繁的局域網中，使用中間節點路由器連接局域網可能會影響網絡性能。一般來說，如果連接了多個LAN或子網，網絡訪問不太頻繁，且路由複雜，則最好使用中間節點路由器連接方案。然而，在少數子網連接且網絡訪問頻繁的環境中，最好使用三層交換機連接。它還可以節省設備投資，因為三層交換機不僅具有滿足應用要求的路由功能，還可以作為交換機連接多個網絡設備。

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