日常生活中，很多人分不清路由器和交換機，不明白交換機和路由器的區别。本文從基本原理上分析二者的差别，希望對小白有所幫助。

一、工作原理

1、二層交換機

二層交換技術是發展比較成熟，二層交換機屬數據鍊路層設備，可以識别數據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進行轉發，并将這些MAC地址與對應的端口記錄在自己内部的一個地址表中。

具體如下：

（1）當交換機從某個端口收到一個數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上；

（2）再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口；

（3）如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數據包直接複制到這端口上。

2、三層交換機

三層交換技術就是将路由技術與交換技術合二為一的技術。在對第一個數據流進行路由後，它将會産生一個MAC地址與IP地址的映射表，當同樣的數據流再次通過時，将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絡的延遲，提高了數據包轉發的效率。

3、路由器

傳統地，路由器工作于OSI七層協議中的第三層，其主要任務是接收來自一個網絡接口的數據包，根據其中所含的目的地址，決定轉發到下一個目的地址。因此，路由器首先得在轉發路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在數據包的幀格前添加下一個MAC地址，同時IP數據包頭的TTL（Time To Live）域也開始減數，并重新計算校驗和。當數據包被送到輸出端口時，它需要按順序等待，以便被傳送到輸出鍊路上。

路由器在工作時能夠按照某種路由通信協議查找設備中的路由表。如果到某一特定節點有一條以上的路徑，則基本預先确定的路由準則是選擇最優（或最經濟）的傳輸路徑。由于各種網絡段和其相互連接情況可能會因環境變化而變化，因此路由情況的信息一般也按所使用的路由信息協議的規定而定時更新。

二、差異分析

主要區别：二層交換機工作在數據鍊路層，三層交換機工作在網絡層，路由器工作在網絡層。

具體區别如下：

1、二層交換機和三層交換機的區别： 三層交換機使用了三層交換技術

簡單地說，三層交換技術就是：二層交換技術＋三層轉發技術。它解決了局域網中網段劃分之後，網段中子網必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統路由器低速、複雜所造成的網絡瓶頸問題。

三層交換（也稱多層交換技術，或IP交換技術）是相對于傳統交換概念而提出的。衆所周知，傳統的交換技術是在OSI網絡标準模型中的第二層——數據鍊路層進行*作的，而三層交換技術是在網絡模型中的第三層實現了數據包的高速轉發。簡單地說，三層交換技術就是：二層交換技術＋三層轉發技術。三層交換技術的出現，解決了局域網中網段劃分之後，網段中子網必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統路由器低速、複雜所造成的網絡瓶頸問題。

其原理是：假設兩個使用IP協議的站點A、B通過第三層交換機進行通信，發送站點A在開始發送時，把自己的IP地址與B站的IP地址比較，判斷B站是否與自己在同一子網内。若目的站B與發送站A在同一子網内，則進行二層的轉發。若兩個站點不在同一子網内，如發送站A要與目的站B通信，發送站A要向“缺省網關”發出ARP(地址解析)封包，而“缺省網關”的IP地址其實是三層交換機的三層交換模塊。當發送站A對“缺省網關”的IP地址廣播出一個ARP請求時，如果三層交換模塊在以前的通信過程中已經知道B站的MAC地址，則向發送站A回複B的MAC地址。否則三層交換模塊根據路由信息向B站廣播一個ARP請求，B站得到此ARP請求後向三層交換模塊回複其MAC地址，三層交換模塊保存此地址并回複給發送站A,同時将B站的MAC地址發送到二層交換引擎的MAC地址表中。從這以後，當A向B發送的數據包便全部交給二層交換處理，信息得以高速交換。由于僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分數據都通過二層交換轉發，因此三層交換機的速度很快，接近二層交換機的速度，同時比相同路由器的價格低很多。

2、二層交換機和路由器的區别：

傳統交換機從網橋發展而來，屬于OSI第二層即數據鍊路層設備。它根據MAC地址尋址，通過站表選擇路由，站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬于OSI第三層即網絡層設備，它根據IP地址進行尋址，通過路由表路由協議産生。交換機最大的好處是快速，由于交換機隻須識别幀中MAC地址，直接根據MAC地址産生選擇轉發端口算法簡單，便于ASIC實現，因此轉發速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。

1.回路：根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。一旦存在回路，必須啟動生成樹算法，阻塞掉産生回路的端口。而路由器的路由協議沒有這個問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負載，提高可靠性。

2.負載集中：交換機之間隻能有一條通路，使得信息集中在一條通信鍊路上，不能進行動态分配，以平衡負載。而路由器的路由協議算法可以避免這一點，OSPF路由協議算法不但能産生多條路由，而且能為不同的網絡應用選擇各自不同的最佳路由。

3.廣播控制：交換機隻能縮小沖突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網絡就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網絡。而路由器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路由器繼續進行廣播。

4.子網劃分：交換機隻能識别MAC地址。MAC地址是物理地址，而且采用平坦的地址結構，因此不能根據MAC地址來劃分子網。而路由器識别IP地址，IP地址由網絡管理員分配，是邏輯地址且IP地址具有層次結構，被劃分成網絡号和主機号，可以非常方便地用于劃分子網，路由器的主要功能就是用于連接不同的網絡。

3、第三層交換機和路由器的區别：

之所以有人搞不清三層交換機和路由器之間的區别，最根本就是三層交換機也具有“路由”功能，與傳統路由器的路由功能總體上是一緻的。雖然如此，三層交換機與路由器還是存在着相當大的本質區别的，下面分别予以介紹。

1. 主要功能不同

雖然三層交換機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，正如現在許多網絡設備同時具備多種傳統網絡設備功能一樣，就如現在有許多寬帶路由器不僅具有路由功能，還提供了交換機端口、硬件防火牆功能，但不能把它與交換機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，其它功能隻不過是其附加功能，其目的是使設備适用面更廣、使其更加實用。這裡的三層交換機也一樣，它仍是交換機産品，隻不過它是具備了一些基本的路由功能的交換機，它的主要功能仍是數據交換。也就是說它同時具備了數據交換和路由由發兩種功能，但其主要功能還是數據交換；而路由器僅具有路由轉發這一種主要功能。

2. 主要适用的環境不一樣

三層交換機的路由功能通常比較簡單，因為它所面對的主要是簡單的局域網連接。正因如此，三層交換機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。它用在局域網中的主要用途還是提供快速數據交換功能，滿足局域網數據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絡連接，雖然也适用于局域網之間的連接，但它的路由功能更多的體現在不同類型網絡之間的互聯上，如局域網與廣域網之間的連接、不同協議的網絡之間的連接等，所以路由器主要是用于不同類型的網絡之間。它最主要的功能就是路由轉發，解決好各種複雜路由路徑網絡的連接就是它的最終目的，所以路由器的路由功能通常非常強大，不僅适用于同種協議的局域網間，更适用于不同協議的局域網與廣域網間。它的優勢在于選擇最佳路由、負荷分擔、鍊路備份及和其他網絡進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。

3. 性能體現不一樣

從技術上講，路由器和三層交換機在數據包交換操作上存在着明顯區别。路由器一般由基于微處理器的軟件路由引擎執行數據包交換，而三層交換機通過硬件執行數據包交換。三層交換機在對第一個數據流進行路由後，它将會産生一個MAC地址與IP地址的映射表，當同樣的數據流再次通過時，将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絡的延遲，提高了數據包轉發的效率。同時，三層交換機的路由查找是針對數據流的，它利用緩存技術，很容易利用ASIC技術來實現，因此，可以大大節約成本，并實現快速轉發。而路由器的轉發采用最長匹配的方式，實現複雜，通常使用軟件來實現，轉發效率較低。正因如此，從整體性能上比較的話，三層交換機的性能要遠優于路由器，非常适用于數據交換頻繁的局域網中；而路由器雖然路由功能非常強大，但它的數據包轉發效率遠低于三層交換機，更适合于數據交換不是很頻繁的不同類型網絡的互聯，如局域網與互聯網的互聯。如果把路由器，特别是高檔路由器用于局域網中，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局域網通信性能需求，影響子網間的正常通信。綜上所述，三層交換機與路由器之間還是存在着非常大的本質區别的。無論從哪方面來說，在局域網中進行多子網連接，最好還選用三層交換機，特别是在不同子網數據交換頻繁的環境中。一方面可以确保子網間的通信性能需求，另一方面省去了另外購買交換機的投資。當然，如果子網間的通信不是很頻繁，采用路由器也無可厚非，也可達到子網安全隔離相互通信的目的。具體要根據實際需求來定。

交換機和路由器是性能和功能的矛盾體，交換機交換速度快，但控制功能弱，路由器控制性能強，但報文轉發速度慢。解決這個矛盾的技術就是三層交換，既有交換機線速轉發報文能力，又有路由器良好的控制功能。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!