在OSI七層模型上來分析，交換機在第二層工作，路由器在第三層上工作。但是随着技術的發展，一些交換機集成了一些第三層的路由功能，被稱為第三層交換機，也可以說是一個路由設備，交換機和路由器都可用來交換網絡設備，隻是所交換的網絡層次不同。
簡單的說，交換機查找某一台電腦的方式是通過查找MAC地址，就是通過你網卡上固有的一個唯一識别編号來進行查找的。路由器查找一台電腦則是通過IP地址，就是先對電腦進行編号，發送IP給電腦，然後通過這個IP來識别。也就是說，處在第二層的交換機工作時不涉及到協議與網絡地址(IP)分配。
路由器是OSI協議模型的網絡層中的分組交換設備(或網絡層中繼設備)，路由器的基本功能是把數據(IP報文)傳送到正确的網絡，包括：
1、IP數據報的轉發，包括數據報的尋徑和傳送。
2、子網隔離，抑制廣播風暴。
3、維護路由表，并與其他路由器交換路由信息，這是IP報文轉發的基礎。
4、IP數據報的差錯處理及簡單的擁塞控制。
5、實現對IP數據報的過濾和記帳。
路由器與交換機的主要區别：
1、交換機工作在OSI的第二層(數據鍊路層)，所以交換機的工作原理相對比較簡單，而路由器工作在OSI的第三層(網絡層)，可以得到更多的協議信息，路由器可以做出更加智能的轉發決策。
2、交換機是利用物理地址或者說MAC地址來确定轉發數據的目的地址，而路由器則是利用不同網絡的ID号(即IP地址)來确定數據轉發的地址。MAC地址通常是硬件自帶的，由網卡生産商來分配，且已經固化到了網卡中，一般來說是不可更改的，而IP地址則通常由網絡管理員或系統自動分配。
3、由交換機連接的網段仍屬于同一個廣播域，廣播數據包會在交換機連接的所有網段上傳播，在某些情況下會導緻通信擁擠和安全漏洞。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能，也可以分割廣播域，但是各子廣播域之間是不能通信交流的，它們之間的交流仍然需要路由器。
4、路由器僅僅轉發特定地址的數據包，不傳送不支持路由協議的數據包傳送和未知目标網絡數據包的傳送，從而可以防止廣播風暴。
交換機一般用于LAN-WAN的連接，交換機歸于網橋，是數據鍊路層的設備，有些交換機也可實現第三層的交換。路由器用于WAN-WAN之間的連接，可以解決異性網絡之間轉發分組，作用于網絡層。相比較而言，路由器的功能較交換機要強大，但速度相對也慢，價格昂貴，第三層交換機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，因此得以廣泛應用。
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