很多人在项目中学会了用交换机添加VLAN来实现255个以上摄像头的方法。那么今天我们继续讲讲普通二层交换机、三层交换机、路由器的区别。
网线最大传输距离
计算机网络往往是由许多不同类型的互连网络构成的。如果几台计算机网络只是在物理上连接在一起，而不能相互通信，那么这种“互连”就没有实际意义。因此，我们通常讲到“互连”时，就暗示这些互连的计算机可以通信，也就是从功能和逻辑上讲，这些计算机网络形成了一个大的计算机网络，或者说是一个互连的网络，也可以称为互联网或者因特网。
为了将网络彼此连接，需要一些中间设备（或中间系统），ISO 术语称之为中继系统。根据中继系统的级别，有五种类型的中继系统：
当中继系统为中继器时，一般不叫网络互联，因为只是扩充一个网络，它还是一个网络。高级别的网关相对复杂，目前很少使用。所以讨论网络互联时，多指交换机、路由器互联的网络。本文主要讲解交换机和路由器以及它们的区别。
交换机和路由器
“交换”是当今网络中最常使用的单词，它可以应用于任何场合，从桥接到路由到 ATM 到电话系统。很难弄清楚真正的交换机到底是什么。其实，交换这个词最早出现在电话系统中，具体是指两个不同的电话之间语音信号的交换。完成这项工作的设备就是电话交换机。所以在它的本义上，交换只是一个技术概念，即完成信号从设备入口到出口的转发。因此，凡是符合这个定义的设备都可以称为交换设备。
可以看出，“交换”是一个含义很广的术语，当它用来描述数据网络第二层的设备时，其实就是指桥接设备；而当它用来描述数据网络第三层的设备时交换机维护软件，其实就是指路由设备。
我们常说的以太网交换机，其实就是一种基于桥接技术的多端口二层网络设备，它为数据帧从一个端口到任意其他端口的转发提供了一条低延迟、低开销的路径。
由此可见，交换机的核心处应该有一个交换矩阵，为任意两个端口之间的通信提供通路，或者有一个快速交换总线，使得任意端口接收到的数据帧能够从其他端口发送出去。
在实际设备中，交换矩阵的功能往往由专用芯片（ASIC）来完成。另外，以太网交换机的设计中还有一个重要的假设，那就是交换核心的速度非常快，以至于通常的大流量数据不会造成拥塞。换言之，交换容量相对于传输的信息量是无限的（相比之下，ATM交换机的设计思想是交换容量相对于传输的信息量是有限的）。
虽然以太网二层交换机是基于多端口网桥发展起来的，但是交换毕竟具有更丰富的功能，使得它不仅是获取更多带宽的最佳方式，而且使得网络更易于管理。
路由器是OSI协议模型网络层中的分组交换设备（或网络层中继设备）。路由器的基本功能是将数据（IP数据包）传送到正确的网络，包括：
对于不同规模的网络，路由器的作用侧重点是不同的。
在骨干网上，路由器的主要功能是路由。骨干网上的路由器必须知道到所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并尽快响应连接状态的变化。路由器故障将导致严重的信息传输问题。
在区域网络中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接底层基层网络单位——校园网，负责底层网络之间的数据转发。
在校园网中，路由器的主要作用是分隔子网。早期互联网的基本单位是局域网（LAN），局域网内所有主机都在同一个逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局域网逐渐演变成由高速主干网和路由器连接而成的多个子网组成的校园网。其中，各个子网在逻辑上是独立的，路由器是唯一能将它们分隔开的设备，负责子网间的报文转发和广播隔离，边界上的路由器负责与上层网络的连接。
二层交换机和路由器的区别
传统交换机是由网桥演化而来的，属于OSI的第二层，即数据链路层，基于MAC地址寻址，通过站表选择路由，站表由交换机自动建立和维护。
路由器属于OSI第三层，即网络层设备，基于IP地址寻址，通过路由协议通过路由表生成。
交换机最大的优势就是速度快，由于交换机只需要识别帧中的MAC地址，直接根据MAC地址生成选择转发端口的算法，简单易用ASIC实现，所以转发速度极高。
但交换机的工作机制也带来一些问题。
因此，交换机目前主要用于物理介质和链路协议相同或相似的网络互联，不用于物理介质和链路层协议差异很大的网络互联。而路由器则不同，它主要用于不同网络的互联，因此可以把物理介质、链路层协议、网络层协议不同的网络连接起来。虽然路由器在功能方面有优势，但价格昂贵，报文转发速度慢。
近年来，交换机为了提高性能做出了很多改进，其中最突出的是虚拟网络和三层交换。
划分子网可以缩小广播域，降低广播风暴对网络的影响。路由器的每个接口都连接一个子网，广播报文是不能通过路由器进行广播的，连接到路由器不同接口的子网属于不同的子网。子网范围是由路由器在物理上进行划分的，对于交换机来说，每个端口对应一个网段。由于子网是由若干个网段组成的，因此可以通过组合交换机端口来从逻辑上划分子网，广播报文只能在子网内广播，不能传播到其他子网。通过合理划分逻辑子网可以达到控制广播的目的。由于逻辑子网是由交换机端口的任意组合构成，没有物理上的关联性，所以称为虚拟子网，或虚拟网络。虚拟网络技术解决了没有路由器的广播报文隔离问题，虚拟网络中的网段与物理位置无关，即相邻的网段可以属于不同的虚拟网络，相距较远的两个网段也可以属于不同的虚拟网络，相距较远的两个网段也可以属于同一个虚拟网络。不同虚拟网络中的终端不能相互通信，增强了对网络中数据的访问控制。
交换机与路由器在性能和功能上是对立的，交换机交换速度快但控制功能弱，路由器控制性能强但报文转发速度慢。
解决这个矛盾的技术就是三层交换，它既具有交换机的线速报文转发能力，又具有路由器良好的控制功能。
三层交换机和路由器的区别
在第 3 层交换出现之前，几乎不需要区分路由设备和路由器；它们完全相同：提供路由功能是路由器的工作。但是，第 3 层交换机现在完全能够执行传统路由器的大部分功能。
1、第三层交换机作为网络互联设备，具有以下特点：
2、与传统路由器相比，三层交换机有以下优点：
3.三层交换机与路由器的主要区别
三层交换机与路由器最根本的区别就是三层交换机还具有“路由”功能，这一点与传统路由器的路由功能大体一致。但是三层交换机与路由器之间还是有相当大的本质区别的：
1）主要功能不同
虽然三层交换机和路由器都具备路由功能，但是我们不能把它们等同起来，就如同现在很多网络设备同时具备多种传统网络设备功能一样，现在很多宽带路由器不仅具备路由功能，还提供交换端口和硬件防火墙功能，但是它们不能等同于交换机或者防火墙。因为这些路由器的主要功能依然是路由，其他功能只是附加功能，目的是为了让设备更加适用，更加实用。这里的三层交换机也是一样，它依然是交换机产品，只不过是具备了一些基本路由功能的交换机，它的主要功能依然是数据交换。也就是说它既具备数据交换功能，又具备路由转发功能，但是它的主要功能依然是数据交换；而路由器则只具备路由转发的主要功能。
2）主要适用环境不同
三层交换机的路由功能通常比较简单，因为它主要用于简单的局域网连接。为此，三层交换机的路由功能通常比较简单，路由路径远没有路由器复杂。它在局域网中的主要用途是提供快速的数据交换功能，满足局域网中数据交换频繁的应用特点。而路由器则不同，它们最初是为了满足不同类型的网络连接的需求而设计的，虽然也适用于局域网之间的连接，但是其路由功能更多的体现在不同类型的网络之间的互联，比如局域网与广域网之间的连接，不同协议的网络之间的连接。因此路由器主要用在不同类型的网络之间。其最重要的功能就是路由转发，解决各种复杂路由路径网络的连接是其最终目的。因此路由器的路由功能通常非常强大，不仅能用于同种协议的局域网之间，还能用于不同协议的局域网与广域网之间。它的优点在于具有路由器所具有的选择最佳路由、负荷分担、链路备份、以及与其他网络交换路由信息等功能。
3）性能不同
从技术上讲，路由器和三层交换机在分组交换操作上有明显的区别。路由器一般采用基于微处理器的软件路由引擎进行分组交换，而三层交换机则通过硬件进行分组交换。三层交换机在路由第一个数据流后，会生成一个MAC地址和IP地址的映射表。当同样的数据流再次经过时，会根据这个表直接从第二层通过，而不需要再路由一次，这样就消除了路由器路由选择带来的网络延迟，提高了数据包转发的效率。
同时，三层交换机的路由查找是针对数据流的，采用缓存技术，使用ASIC技术容易实现，可以大大节省成本，实现快速转发。而路由器的转发采用最长匹配法，实现复杂，通常由软件实现，转发效率低。为此，从整体性能上看，三层交换机的性能要比路由器好很多，非常适合数据交换频繁的局域网；而路由器的路由功能虽然很强大，但是它的数据包转发效率比三层交换机要低很多，更适合用于数据交换不是很频繁的不同类型的网络互联，比如局域网与Internet之间的互联。如果在局域网中使用路由器，特别是高端路由器，在相当程度上是一种浪费（就其强大的路由功能而言），不能很好地满足局域网的通信性能要求，影响子网间的正常通信。
综上所述，三层交换机和路由器还是有很大的本质区别的，无论从哪个方面来说，局域网内连接多个子网，尤其是不同子网间数据交换频繁的环境下，还是使用三层交换机为佳。一方面可以保证子网间的通信性能要求，另一方面也节省了购买路由器的投资。当然如果子网间的通信不是很频繁，使用路由器也是可以理解的，同样可以达到子网安全隔离、相互通信的目的。具体选择还是要根据实际需要来定。
三层交换机的历史
三层交换机最重要的用途就是加速大型局域网内的数据交换，它所具备的路由功能也服务于此目的，可以实现一次路由、多次转发。数据包转发等常规过程由硬件高速实现，而路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能则由软件实现。
为了安全和管理方便，主要也是为了减少广播风暴的危害，大型局域网必须按照功能或地域划分成小的局域网，这就使得VLAN技术在网络中得到广泛的应用。不同VLAN之间的通信必须通过路由器进行转发。随着跨网访问的日益增多，单纯使用路由器实现跨网访问，不仅端口数量受限，而且路由速度较慢，限制了网络的规模和访问速度。基于这种情况，三层交换机诞生了。三层交换机是针对IP设计的，接口类型简单；具有很强的二层包处理能力，非常适合大型局域网中的数据路由和交换。它可以工作在协议的第三层，替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有二层交换差不多的速度，价格相对便宜。
三层交换机最重要的目的是为了加速大型局域网内部的数据交换，而它的路由功能也大多是围绕这个目的而开发的，所以它的路由功能不如同级别的专业路由器强大，毕竟在安全性、协议支持等方面还存在很多不足，并不能完全取代路由器的工作。
实际应用中典型的用法是：同一个局域网内子网间的互联、局域网内VLAN间的路由都使用三层交换机代替路由器。只有当局域网与公网互联，实现跨地域网络访问时，才使用专业路由器。
从表面上看，三层交换机就是二层交换机和路由器的组合，但这种组合并不是简单的物理组合，而是取二者之长的一种逻辑组合。其重要体现就是，当某个信息源的第一个数据流经过三层交换时，路由系统会生成MAC地址与IP地址的映射表并保存下来。当后续的同一信息源的数据流再次进入交换环境时，交换机会根据第一次生成并保存的地址映射表直接从二层从源地址传输到目的地址，而不需要经过第三层路由系统，从而消除了路由选择的网络延迟。
综上所述
综上所述，交换机一般用于LAN-WAN连接，交换机属于网桥，是数据链路层的设备，部分交换机还可以实现第三层交换。路由器用于WAN-WAN连接，可以解决异构网络间的数据包转发问题，作用于网络层，它只是从一条线路接收输入的数据包，然后转发到另一条线路，这两条线路可能属于不同的网络交换机维护软件，使用不同的协议。相比较而言，路由器的功能比交换机强大，但也相对较慢，价格昂贵。第三层交换机既有交换机的线速转发能力，又有路由器的良好控制功能，因此应用广泛。
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