路由器与交换机的区别

2025年3月17日 | 阅读 10 分钟

路由器和交换机都是 IT 基础设施的关键组成部分。在我们比较这两个设备之前，让我们先对交换机和路由器有一个基本的了解，包括它们的优点和缺点。路由器工作在网络层，负责确定数据包在网络中最短的路径。交换机连接各种网络设备。而路由器则连接不同网络上的设备。

路由器

路由器连接两个或多个分组交换网络或信道。它的主要功能包括通过将数据包导向其正确的 IP 地址来管理网络之间的流量，并允许多个设备共享相同的互联网连接。局域网（LAN）是地理上受限的操作设备网络。一个局域网通常只需要一个路由器。路由器有许多类型，但大多数路由器都用于在局域网（LAN）和广域网（WAN）之间传输数据。广域网（WAN）是一个连接多个地点的网络。由于广域网覆盖的地理范围很大，因此广泛需要使用多个路由器和交换机。

拥有多个地点的特大组织和公司将需要为每个地点设置单独的局域网，这些局域网将连接起来形成一个广域网。网络交换机在连接到同一网络上的设备分组之间传输数据包，而路由器则在网络之间传输数据。

路由器的特点

路由器是第 3 层或网络层的设备。
它连接不同的网络，并将接收到的数据从一个网络传输到另一个网络。
路由器可以在局域网（LAN）和广域网（WAN）（广域网）中高效运行。
它通过 IP 包传输信息。它使用 IP 包目标字段中指定的 IP 地址来传输数据。
路由器有一个路由表，该表会根据网络变化定期更新。为了发送数据包，它会查阅该表并使用路由协议。
路由器会交换信息来规划或更新路由表。
路由器可以保护网络免受广播风暴的侵害。
与其他网络设备（如集线器、桥接器和交换机）相比，路由器价格更高。
路由器由知名公司制造，例如
- 思科 (Cisco)
- 3Com
- D-Link
- 惠普 (HP)
- 北电 (Nortel)
- 瞻博网络 (Juniper)

操作

当网络中存在多个路由器时，可以使用路由协议来共享有关目标地址的信息。网络上的每个路由器都会生成一个路由表，或两个计算机系统之间路由的列表。路由器的软件由两个同时运行的功能处理单元组成，称为平面

控制平面

路由器会维护一个路由表，该表指定应使用哪个路由和物理接口连接来转发数据包。它借助内部预配置的指令（静态路由）或通过使用路由协议动态学习路由来实现这一点。路由表存储静态路由和动态路由。然后，控制平面逻辑会从表中删除非必需的指令，并创建一个转发信息库（FIB）供转发平面使用。

转发平面

转发平面负责在传入和传出接口关联之间传输数据包。它读取每个到达数据包的头部，将其目标与控制平面的 FIB 中的条目进行比较，然后将数据包路由到 FIB 指定的传出网络。

路由器类型

根据其预期用途，路由器有多种组成。路由器被分为几种类型，如下所示：

无线路由器

无线路由器通过以太网线连接到调制解调器。它通过将二进制代码数据包转换成无线电信号来无线广播数据。无线路由器不创建局域网，而是创建无线局域网（WLAN），通过无线通信连接多个设备。

有线路由器

有线路由器与无线路由器非常相似，它使用以太网线连接到调制解调器。然后，通过单独的线缆，它连接到一个或多个网络设备，形成一个局域网并将这些设备连接到互联网。除了用于小型局域网的有线和无线路由器外，许多专用类型的路由器还可以执行特定功能。核心路由器供发送大量数据包到其网络的大型组织和企业使用，而路由器可以在小型企业或家庭局域网中找到。核心路由器在网络的“核心”运行，不与其他网络通信。核心路由器仅处理大型网络内部的数据流量，而边缘路由器主要与核心路由器和其他网络通信。

虚拟路由器

虚拟路由器是一种软件应用程序，可执行与物理路由器相同的功能。如果其中一个虚拟路由器发生故障，可以使用虚拟路由器冗余协议（VRRP）来创建主虚拟路由器和备用虚拟路由器。

路由器的优点

它们允许不同网络架构之间的通信，例如以太网和令牌环。
它们通过建立冲突域和广播域来减少网络流量。
它们通过使用动态路由算法在互联网络中找到最佳路径来减少流量负载。
它们提供高级路由、流量隔离和流量控制。
路由器可以与其他网络设备（如调制解调器）一起使用，因为它们是可互操作的。

路由器的缺点

与其他网络设备相比，它们更昂贵。
其固件存在许多漏洞，网络攻击者可以轻易利用。
由于数据包在三个层进行处理，因此它们相对较慢。
必须使用可路由的网络协议。但是并非所有协议都可以路由。

路由器传输模式

路由器默认以全双工模式传输。但是，用户可以根据需要将其更改为半双工模式。路由器中的冲突较少，这会降低网络性能。

开关

交换机是网络设备，工作在 OSI 模型的数据链路层（第 2 层）。它们通过使用分组交换来发送、接收和转发跨网络的数据包或数据帧来连接网络设备。

交换机有多个端口，计算机可以连接到这些端口。当数据帧到达网络交换机的端口时，端口会分析目标地址，执行必要的检查，然后将帧传输到适当的设备。

交换机的特点

它是一种智能网络设备，可作为多无线网络桥。
它使用 MAC 地址（介质访问控制子层地址）将数据包发送到特定的目标端口。
它使用分组交换技术来保护和转发数据包，从一个设备到另一个设备。
它维护通信模式，如单播（一对一）、多播（多对多）和广播（一对全部）。
全双工传播，即通道内的通信在两个方向上同时进行，从而避免了冲突。
交换机是具有网络软件和管理功能的有源网络设备。
交换机可以在发送数据到目标端口之前检查错误。
端口数量较多，通常为 24/48。

交换机如何工作？

当设备连接到交换机时，会存储 MAC 地址（嵌入网络接口卡 (NIC) 中的代码）。以太网线将 NIC 连接到交换机。交换机使用 MAC 地址来确定每个设备如何转发传出的数据包以及它应该在哪里发送数据包。MAC 地址可以识别硬件设备且不会发生任何更改，而 IP 地址可以在网络层（第 3 层）动态分配给设备。

当数据包到达交换机时，它会读取数据包头部并将其与目标地址进行比较，然后通过相应的端口将其转发到适当的设备。大多数交换机提供全双工功能，允许从交换机发出的数据包和发送到设备的数据包使用交换机连接的所有带宽，并减少交换机与连接设备之间网络流量同时流动时发生冲突的可能性。虽然交换机工作在第 2 层，但它们也可以支持虚拟局域网（VLAN），这些 VLAN 是可以跨越第 3 层子网的逻辑网络段。

交换机类型

各种交换机可以分为四种类型。

非托管交换机

非托管交换机是低成本交换机，通常用于家庭网络和小企业。它们可以通过简单的网络连接进行设置，并立即开始运行。当需要许多设备时，可以通过这种即插即用方法添加更多交换机。

托管交换机

托管交换机是价格较高的交换机，供拥有庞大复杂网络的组织使用，因为它们可以进行定制以执行标准交换机不提供的其他功能。它们将包括服务质量（QoS）升级，如增强的安全性、改进的精度控制和全面的网络管理。

LAN

局域网（LAN）交换机连接组织内部局域网中的设备。以太网交换机和数据交换机是 LAN 的其他名称。这些交换机对于减少网络拥塞或瓶颈特别有用。

PoE 交换机

PoE（以太网供电）交换机 PoE 千兆以太网使用 PoE 交换机通过以太网供电。PoE 技术通过同一根电缆结合了电源和数据传输，允许设备同时接收电源和数据。PoE 交换机提高了灵活性并简化了布线连接。

交换机的优点

它们增加了网络带宽，并有潜力提高网络性能。
它们通过启用虚拟局域网来进行逻辑分段。
它们通过为每个连接创建冲突域来最小化使用它们的网络中的帧冲突。
它们有助于减轻单个主机上的工作量，并实现集中管理。
它们可以直接连接到工作站。它们还可以同时支持多个通信。

交换机的缺点

它们比网络桥贵。
很难在网络交换机上隔离连接问题。
当交换机处于混杂模式时，网络攻击者可以捕获 IP 地址或欺骗以太网帧。
它们在用作限制广播的干扰时可能更有效。

交换机传输模式

网络交换机同时使用全双工和半双工数据传输模式。用户可以根据自己的偏好切换到自动协商模式。交换机将网络和较小的冲突域划分为较大的冲突域。每个连接到交换机端口的设备都处于半双工模式。因此，每个端口都成为自己的冲突域。这意味着在全双工模式下，有一个发送器和一个接收器，从而消除了冲突的可能性。

路由器和交换机之间的相似之处

它们的基本目的

两者都是计算机网络设备。虽然它们有不同的功能，但它们都用于连接设备。网络交换机使用分组交换，通过接收和转发数据包到其分配的设备来连接计算机外围设备。同样，路由器通过在网络之间路由数据包来将不同设备连接到单个网络。

决策能力

两者都被认为是智能设备。网络交换机通常被认为比集线器更智能。它们是多端口设备，支持虚拟电路，从而提高网络效率。它们维护路由表，可用于确定数据包路由的 IP 地址。

此外，它们可以对数据包做出复杂的路由决策，尽管速度比路由器慢。路由器也被认为是智能设备。它们可以保存其路由表，并使用这些路由表来确定数据包目标的 IP 地址。为了确定这些数据包的目标，它们还可以比网络交换机更快地做出复杂的路由决策。

促进网络效率

它们都为网络连接问题提供了现代化的解决方案。随着对物联网（IoT）设备（如闭路电视（CCTV）和智能家居）的需求不断增加，需要提高网络速度以改善用户体验。路由器和网络交换机都可以用于提高家庭、小型办公室和企业中的网络速度。

外形尺寸和外观

路由器和网络交换机都很小，外观相似。这使得它们便于携带，并可由其所有者自行决定使用。只要连接到电源，它们就可以在任何地方使用。与调制解调器等其他网络设备不同，路由器和网络交换机需要消耗电力才能正常运行。

端口的利用

路由器和网络交换机都有端口。WAN 和 LAN 连接使网络设备能够建立它们。路由器通常包含两种类型的端口，但用户可以根据需要添加更多端口。它们具有 LAN、WAN、USB 端口等硬件端口，以及软件端口。网络交换机的端口更多，根据其主要用途最多可达 52 个。它们是具有多个端口的网络桥。路由器和交换机都具有端口，用于建立网络连接。路由器通常包含两种类型的端口，但用户可以根据需要添加更多端口。它们具有 LAN、WAN、USB 端口等硬件端口，以及软件端口。网络交换机的端口更多，根据其主要用途最多可达 52 个。它们是具有多个端口的网络桥。交换机中的端口有三种类型：trunk 端口、access 端口和 hybrid 端口。