從技術(shù)上講，路由器和三層交換機在數(shù)據(jù)包交換操作上存在著明顯區(qū)別 。路由器一般由基于微處理器的軟件路由引擎執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換，而三層交換機通過硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換 。三層交換機在對第一個數(shù)據(jù)流進行路由后，它將會產(chǎn)生一個MAC地址與IP地址的映射表，當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)流再次通過時，將根據(jù)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(wǎng)絡(luò)的延遲，提高了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的效率 。同時，三層交換機的路由查找是針對數(shù)據(jù)流的，它利用緩存技術(shù)，很容易利用ASIC技術(shù)來實現(xiàn)，因此，可以大大節(jié)約成本，并實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā) 。而路由器的轉(zhuǎn)發(fā)采用最長匹配的方式，實現(xiàn)復(fù)雜，通常使用軟件來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)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(yuǎn)優(yōu)于路由器，非常適用于數(shù)據(jù)交換頻繁的局域網(wǎng)中;而路由器雖然路由功能非常強大，但它的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率遠(yuǎn)低于三層交換機，更適合于數(shù)據(jù)交換不是很頻繁的不同類型網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，如局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián) 。如果把路由器，特別是高檔路由器用于局域網(wǎng)中，則在相當(dāng)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(wǎng)通信性能需求，影響子網(wǎng)間的正常通信 。綜上所述，在局域網(wǎng)中進行多子網(wǎng)連接，最好還選用三層交換機，特別是在不同子網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的環(huán)境中 。一方面可以確保子網(wǎng)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(dāng)然，如果子網(wǎng)間的通信不是很頻繁，采用路由器也無可厚非，也可達(dá)到子網(wǎng)安全隔離相互通信的目的 。具體要根據(jù)實際需求來定 。
三層交換與路由最大的區(qū)別就在于：路由支持nat轉(zhuǎn)換，而三層不支持 。在實際工程中體現(xiàn)出來就在：路由上直接接光纖可以上網(wǎng)，而將光纖接到三層設(shè)備上是不能上網(wǎng)的 。三層每個端口都有專用的mac地址，有專用的ASIC集成電路 。
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