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三層交換機和路由器的區(qū)別

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三層交換機和路由器都工作在網(wǎng)絡的第三層，根據(jù)ip地址進行數(shù)據(jù)包的轉發(fā)（或交換），原理上沒有太大的區(qū)別，這兩個名詞趨向于統(tǒng)一，所謂交換路由器和路由交換機指的是同一樣東西 。我們可以認為三層交換機就是一個多端口的路由器 。
但假如從二者的歷史的發(fā)展的角度去尋找，我們還是能夠找出一些差別的：
路由器的歷史比較久遠一些，80年代中期思科就推出了業(yè)界第一臺路由器 。路由器的推出是為了解決遠程的、 不同網(wǎng)段的互連互通，所謂“路由”就是根據(jù)網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)包（如IP Packet)的目的地址（如IP地址）查表，以決定并將該數(shù)據(jù)包轉發(fā)到通往目的地的“下一跳” 。由于路由算法比較復雜，早期的路由器一般都是基于CPU以“單跳時鐘”指令計算的方式來處理和轉發(fā)數(shù)據(jù)包，這種方式轉發(fā)數(shù)據(jù)包的效率是比較低的 。但我們不要忘了，在當時，遠程廣域的互連互通是第一位的，而需要并用得起路由器的是大企業(yè)大機構（如銀行） 。一方面，承載數(shù)據(jù)的廣域網(wǎng)鏈路速度比較低（低于1個E1=2Mbps,如PSTN、ISDN、DDN、Frame Relay等）,另一方面當時的應用以UNIX主機計算為主，所以網(wǎng)絡傳輸?shù)乃俣炔⒉皇谴髥栴} 。
總結起來，傳統(tǒng)的路由器有3個特點：
1、基于CPU的單步時鐘處理機制
2、能夠處理復雜的路由算法和協(xié)議
3、主要用于廣域網(wǎng)的低速數(shù)據(jù)鏈路
進入90年代，PC機的飛速發(fā)展，導致以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議的迅速崛起和廣泛應用，企業(yè)內部網(wǎng)絡越來越龐大，Internet已經(jīng)成為最大的廣域網(wǎng)，企業(yè)的遠程互連互通已經(jīng)越來越從自建（租）的專網(wǎng)轉向Internet 。這些變化直接導致了交換機的出現(xiàn)，路由器的升級換代，以及路由器和交換機的融合 。
最早的以太網(wǎng)交換機于95年前后問世，其前身是網(wǎng)橋 。網(wǎng)橋工作在網(wǎng)絡的第二層，它的作用之一是隔離網(wǎng)絡廣播風暴 。我們知道，以太網(wǎng)上主機之間通訊鏈路的建立很大程度上依靠于一種廣播包，嚴格來說廣播包只負責建立和維系通訊而不傳送有效的數(shù)據(jù)，當網(wǎng)絡上主機數(shù)量增大時廣播包會以指數(shù)級增長，占用太多帶寬，降低網(wǎng)絡效率（權威的說法，一個以太網(wǎng)段的主機數(shù)量不要超過30臺，超過時就應該用網(wǎng)橋加以隔離） 。網(wǎng)橋很像一個有著左膀和右臂的人，它根據(jù)以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)幀（Frame)的目的MAC地址決定是否將幀在左右手之間交換 。廣播包是沒有目的地址的（意味著給所有人），所以被隔斷 。我們可以把交換機理解成一個多端口的網(wǎng)橋，連接在它的每一個端口上的主機或網(wǎng)段獨享帶寬，各端口之間的交換相對獨立，提高了網(wǎng)絡效率 。交換機工作在網(wǎng)絡第二層，算法相對簡單，很快就有芯片廠家將其固化，生產(chǎn)出交換機的核心ASIC芯片，推出硬件的線速度交換機 。
總結起來，傳統(tǒng)的交換機有3個特點：
1、基于ASIC硬件，線速度交換
2、工作在網(wǎng)絡第二層，主要是以太網(wǎng)
3、主要用于局域網(wǎng)的快速數(shù)據(jù)交換
隨著企業(yè)內部網(wǎng)絡的進一步擴到，主機增加到成百上千臺，網(wǎng)絡第三層的廣播風暴成為了問題（權威的說法： 一個TCP/IP網(wǎng)段上的主機數(shù)量不要超過300臺） 。傳統(tǒng)的交換機工作在網(wǎng)絡第二層，不能隔離三層的廣播 。一個的解決辦法是在交換機上做VLAN隔離，再將VLAN上匯聚到上級路由器上，由路由器實現(xiàn)不同網(wǎng)段（3層網(wǎng)段）之間的路由轉發(fā) 。這就是最初的路由 交換模型，典型的產(chǎn)品是CISCO的Catalyst 5500路由交換機 。
路由 交換是一個過渡產(chǎn)品，今天的三層交換機在體系結構上已有很大的改觀，路由和交換通過ASIC充分揉合，第一個包經(jīng)過路由算法確定路徑后，后續(xù)的數(shù)據(jù)包交由交換引擎實現(xiàn)線速度交換 。當然，把所有的路由算法都固化還很困難，這就是今天的三層交換機要么不能100%實現(xiàn)線速交換，要么只能支持有限的簡單的路由協(xié)議的原因 。

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