交换机 路由器 三层交换机和路由器应用区别

https://www.zhihu.com/question/20843778/answer/80613073

 

1.什么地方要用路由器，什么地方需要用交换机？

交换机用在企业内部，路由器用在企业边缘。

2.交换机和路由器区别

一般三层交换机不能做NAT (思科的65, 45系列, 华为9700以上系列增加板卡是可以支持的), 所以最外层接口还是需要一台路由或者防火墙.

交换机架构基于ASIC进行硬件转发，其他特性都得依赖CPU，成本低，转发容量大，业务性能差，扩展性差，未来演进能力差；路由器架构基于可编程的网络处理器（NP）进行转发，是微码转发，NP的可编程能力强大，随着软件升级可以支持各种新业务，成本高，转发容量相对小，业务性能强，扩展能力强，未来演进能力强。所以虽然三层交换机不停蚕食低端企业级路由器市场，但是路由器依然是不可替代的。

三层交换机无法代替路由器有几点：

1、交换机的转发是通过MAC芯片实现的，MAC芯片是交换机的灵魂，而路由器一般主要的作用不是为了转发数据，而是计算数据，即路由器的CPU会非常强悍，相反交换机的CPU会比较弱，因为它不需要非常强悍的CPU；

2、交换机的CPU无法实现更复杂的三层协议，例如MPLS VPN，MPLS TE，更细化的QoS，更丰富的IPv6功能等；

3、两者的使用场景不同。交换机一般用于单个园区网中，不会涉及到纵向网以及大型的跨园区网的连接；而路由器一般需要用于纵向网、城域网，以及广域网中，并且以太网的路由器一般也支持POS口，ATM口等非以太网口。

 

三层交换机无法取代路由器是因为以下几个致命的弱点：

1、交换机（下面所有的交换机都指的是三层交换机）网络打通速度很慢，有一个专业的说法叫做线速转发，比如交换机的带宽是1Gbps，带在没有达到线速转发之前，速度是很低的，并且达到线速转发的时间可能要很久，以IPv6为例，有些设备需要十几分钟才能达到线速转发，而路由器是不需要消耗这么久的，路由器的路由表计算是走CPU的，任何时间都是线速转发的（当然如果CPU负载太重则例外）——这是交换机最致命的弱点。

2、交换机支持的网络类型很少，串行链路，ATM，这些口一般交换机支持的都很差，有些大型交换机会用专门的一个板卡提供这些网络接口的支持。交换机通常支持的都是以太网光口或者电口。路由器则不一样，一个核心路由器通常是带一堆各种各样的接口，反而是以太网口不太多。虽然如今大部分线路都改造成光纤了，但在ISP那边，串行链路还是很多的，所以路由器就排上用场了。

3、路由器可以改造成网关或者防火墙——带日志记录的网关，因为所有报文都走CPU，所以CPU有能力记录下所有的报文，但交换机的交换芯片则没有这个能力——因为交换芯片太快了。路由器的这个特点，也用在了很多企业、ISP的出口网络上，以及伟大的GFW也是工作在路由器这个层面上的。

4、三层交换机的转发速度很快，但涉及复杂，不管是交换机还是路由器，都有一个控制CPU，路由器里转发CPU跟控制CPU通常是分开的。对于所有发往路由器或者交换机自身的报文，走控制CPU。对于路由器来说，如果加防火墙之类的，都是软件实现的，代码可以是一套。但对于三层交换机则不同，三层交换机的交换芯片控制的防火墙等ACL控制（访问控制列表）是分成两套代码的，一套是控制走芯片转发的部分，另一套是控制走控制CPU的部分，实际上是多出了一套代码。

5、交换机抗网络震荡能力很弱，前面说了线速转发的问题，同样，网络一旦开始震荡，路由表不稳定的时候，交换机就又不能线速转发了，而路由器则基本不受影响。因为上面几个原因，路由器是不可替代的。但确实路由器已经被边缘化了，路由器在核心网络里，一般都充当着出口和核心转发这一块，接入层和汇聚层基本上都被三层交换机所取代了。

 

    数通设备(交换机,路由器等)的结构：

一般分为转发平面,而控制平面.转发平面一般决定性能,比如同时支持多少G或者多少T的转发能力.比如可以做到200 * 1G的端口同时线性转发, 那么转发能力就是200G的容量.现在可以做到上T的能力.

控制平面决定如何将转发表计算出来,然后下发到转发平面,比如支持多少路由表.比如省出口,运营商出口,国家出口需要支持多少万条路由.比如出现断路了,需要路由切换,需要多少秒收敛.

那么交换机能注重转发平面,而路由器更注重控制平面.

高端交换机除了转发平面非常强以外,同时控制平面也会做到很强.高端路由器除了控制平面强大以为,转发平面也会做的很强.所以差距就没那么明显.

一句话：同样的价钱，买交换机能买到转发能力很强的设备，买路由器能买到协议计算能力更强的设备．

 

数通结构的形象解释：

对于交换机，A要把包裹送给C，但是A不知道C在哪里，于是A去询问B，B是管理员，他通过一系列操作查询找到了C的地址，A要一直向C送东西，于是B帮他们铺了一条传送带，以后不用问B直接发送就行；如果A又想给D发包裹了，需要在找B，然后B再去进行一系列操作，然后再铺设传送带。这就是三层交换机的作用，传送带相当于交换转发芯片，B相当于控制CPU，只要一次找到了以后它就不管了交给传送带来做。

对于路由器，同样是A想发给C发包裹，他不知道地址于是去找B，这个B能力很强聪明手巧，B说我可以给你找到C送给他，另外我还能帮你再包装一下美化一下上个保险啥的，于是A每次发包裹都找到B去做，B相当于路由器的CPU，路由器所有的数据转发都走CPU。

综上可见，在进行大量的传送时使用“传送带”的三层交换机显然更快也更省时省力，但是一旦遇上复杂的网络情况，比如C的地址到处变，A还要给EFGHIJ...等等地方发送时三层交换机的B就忙不过来了，它本身就不怎么擅长找路，还要不断拆装传动带，很快就手忙脚乱了；这种情况下对路由器的B而言不过是送包裹任务量大了一点儿，他还是走正常的流程，找路然后送过去，而且它本身找路的能力就非常强，只是多跑几趟。反之如果A只是固定给C、D们送东西，不过每次都是成吨的送，对于三层交换机的传送带而言无所谓，都给范厨师装上走你┏ (゜ω゜)=☞，但是路由器的B可累坏了，很快就完蛋了。简言之，三层交换机就像是铁路，运量大但是灵活性差，太偏僻的地方送起来有难度；路由器就像汽车，运量小但是再偏僻再难找的地方都能送到。现在的三层交换机路由功能越来越强，路由器的转发能力也越来越强，但是终究术业有专攻，在高压和极端情况下它们依然不能相互取代。

 

3.家用路由器的一些信息，里面同样涉及到了普通路由内容。

首先，路由器不等于防火墙，不是所有的路由器都有wan口和lan口，只有使用NAT系列技术的防火墙才区分wan和lan，什么叫NAT各位答主请自行百度

其次，不是只有交换机才能有多个物理接口，也不是只有交换机才能转发同一ip段的数据包，路由器的工作原理请各位答主在自己的机器上执行route命令，看不懂的请自行百度

综上，“家用路由器等于路由器加交换机”的说法是完全错误的。家用路由器的转发是在网络层实现的（自认为应该是为了节省成本，省掉独立转发芯片），而不是在数据链路层实现的，家用路由器的lan口间的转发，本质上是路由器在转发，而不是交换机在交换。（备注：如果你们还是不承认家用路由器是在做路由转发，那么请tracert/traceroute一台内网机器，并把输出贴上来如果路由器的内网是交换机在工作，那么内网通信时数据不会发送到默认网关，而是直接发送到对方机器，如果这时数据被发送到了网关，那么网关会给这台机器发送icmp重定向，那么traceroute的输出中不会包括默认网关。如果内网是在路由转发，那么即使是内网通信的下一跳mac地址也是默认网关的mac地址，这时路由器对内网通信也做路由转发，因此包的ttl会在路由器做-1，从而触发traceroute）

实际上，家用路由器等于 防火墙 加 路由器，工作原理见上文，不知道的请自行百度，或通读一遍“tcpip详解：协议”