说明交换机与路由器之间的应用差异

在谈到交换机和路由器时，其中一些并不确切知道它们的用途，而另一些则不知道它们之间有什么区别，特别是在促进第3层交换机的媒体中. 在“路由”功能的上下文中. 实际上，我本人不得不承认，现在交换机和路由器之间的差异变得越来越模糊，它们的功能也开始相互渗透.

第3层交换机不仅具有某些最初属于路由器的“路由”功能，而且现在宽带和高端企业级路由器也已开始具有交换机的“交换”功能. 可以将其描述为相互渗透，因此有人预测，将来交换机和路由器可能会合并为一个，我坚信这一点.

因为现在，从技术角度来看，实现此目标一点都不是太困难，而且对用户来说也是迫切需要. 一方面，可以简化网络结构. 另一方面，用户不必购买两个昂贵的设备. 为什么不？但是就目前而言，它们之间仍然存在很大差异. 当然，这不仅体现在技术上，而且主要体现在应用中. 本文将向您说明交换机和路由器之间的主要区别.

一个. 交换机的星形集中连接

我们知道，交换机的最基本功能和应用是集中连接网络设备. 所有网络设备（例如服务器，工作站，PC，计算机，路由器，防火墙，网络打印机等），只要交换机端口支持相应的端口即可. 设备的端口类型可以直接连接到交换机的端口，共同形成一个星状网络. 基本网络结构如图1所示. 在星型连接中，连接到交换机每个端口的设备彼此相等，并且可以互相访问（除非进行了限制），而不是认为连接到服务器的服务器. 交换机是最先进的，就像许多刚参与网络管理的朋友一样.

二，切换级联和堆叠

拓扑图

本文引用地址:

上图仅显示了基本的星形以太网体系结构. 实际的明星企业网络可能比这复杂得多. 这种复杂性不仅体现在高端网络设备的水平和配置的复杂性上，更重要的是，它还表现在网络交换级别的复杂性上. 企业网络中通常只有一个路由器和防火墙，但通常不只有一台交换机（只有大约20个用户的小型网络除也不同.

交换级联是交换器和交换器通过交换器端口的扩展. 这一方面解决了单个交换机上端口不足的问题，另一方面，还解决了客户端和远离计算机室的网络设备之间的连接. 因为单段交换双绞线以太网电缆可以达到100米，所以每个级联交换机可以将距离延长100米. 但这并不意味着它可以任意级联，因为线路太长，一方面，信号会路上进一步衰减，另一方面，较低级别的开关仍然共享可用的上层交换机端口的带宽. 级别越高，最终客户越多最终可用的带宽越低（尽管您可能使用100M交换机），这将对网络连接性能产生很大的影响，因此从实际的角度来看，建议部署最多为三级交换机，即核心交换机-二级交换机-三级交换机.

这里的三个级别并不意味着最多只能允许三个开关，但是就层次结构而言只能是三个级别. 连接到同一交换机上不同端口的交换机属于同一级别，因此每个级别都可以级联数个甚至数十个交换机. 用于层级联的端口可以是专用的UpLink端口或公共交换机端口. 有些交换机配有专用的UpLink端口，但有些则没有. 如果有专用的级联端口，则最好使用它，因为其带宽通常比普通交换机端口的带宽宽，这样可以进一步确保下级交换机的带宽. 如果不是，则只能通过普通的交换机端口级联. 通过级联端口进行级联的方法如下图所示；

通过级联端口级联

通过普通端口的级联方法如下图所示.

通过公共端口级联

请注意，不仅端口之间使用不同，而且电缆使用也不同: 使用级联端口的级联需要使用普通的直通电缆；就像两个主机一样，使用普通端口的级联电缆是交叉电缆.

对于交换机堆栈，并非所有交换机都可用，但它们必须具有堆栈模块. 交换机的堆叠不是通过交换机端口进行的，而是通过专用背板堆叠模块和专用堆叠电缆连接的. 需要注意的是，由于通常将交换机堆叠放置在同一位置，并且连接电缆较短，因此，交换机堆叠的目的主要是扩展交换机端口，而不是延长距离.

同时，交换机堆栈还可以增加实际使用的每个交换机端口的可用带宽，因为它会将堆叠的交换机的背板带宽聚合在一起，因此交换机堆栈的总背板带与几个堆叠交换机的总和背板带宽的总和. 增加背板带宽后，如果使用了交换机的每个端口，则这种优势不是很明显（它也很有效，因为不可能一直与每个端口通信），但是如果有交换机端口，则可用空间，效果会更加明显，因为它可以充分利用交换机的所有带宽.

堆栈连接如下图所示.

堆栈连接

交换机的堆叠连接端口通常配有D形插孔. 交换机具有两个这样的端口，分别用“ UP”和“ DOWN”标记（如上图所示），指示它们用于向上. 连接到上部堆叠的端口不能错误地连接.

三个. 三层交换机的路由连接

正如我们前面提到的，第3层交换机还具有一定的“路由”功能，可以实现不同子网的连接. 但是应该注意，它的路由功能仍然比路由器弱得多. 三层交换机的路由功能只能用于相同类型的网络互连，并且通常仅是LAN子网之间的互连，并且由于支持路由协议而无法将LAN与WAN或Internet连接. 受三层交换机的限制非常有限，毕竟这不是它的主要功能.

我们知道在局域网上，第2层交换机使用源MAC地址来标识数据包的发送方，并根据目标MAC地址转发数据包. 对于目标地址不在本地LAN上的数据包，第2层交换机无法直接将其发送到目标. 它需要通过路由设备（例如传统路由器）转发. 此时，必须将交换机连接到路由设备. 如果将交换机的默认网关设置为路由设备的IP地址，则交换机将发送需要路由的数据包并转发到路由设备.

路由设备检查数据包的目标地址及其自己的路由表. 如果在路由表中找到转发路径，则路由设备将数据包转发到其他网段，否则丢弃该数据包. 专用路由器价格昂贵，复杂，缓慢并且容易成为网络瓶颈，因为专用路由器必须分析所有广播数据包并转发其中的一些数据包，并与其他路由器交换路由信息，并且这些过程都由CPU处理（不是专用的ASIC）.

第三层交换机不仅可以像第二层交换机一样通过MAC地址识别和转发数据包，还可以像传统路由器一样在两个网段之间进行路由和转发. 传统路由器使用软件维护路由表，而第3层交换机则通过专用ASIC芯片处理路由和转发. 与传统路由器相比，第3层交换机的路由速度通常要快十或几十倍. 第3层交换机的路由连接如下图所示.

第3层交换机的路由连接

路由器的局域网连接

每个人都知道路由器可以连接到公司LAN和广域网（例如Internet），但是它忽略了路由器的另一种应用，即其LAN连接功能. 有关路由器的WAN连接，请参阅第3层交换机的拓扑图和路由连接图.

路由器的角色取决于不同的路由器类型. 我们经常提到的路由器通常指的是边界路由器，它们位于不同类型的网络的边界上，如拓扑图和三层交换机的路由连接图所示. 还有一个路由器，其设计目的不是用于连接不同类型的网络，而是用于在不同的局域网或与局域网相同的不同子网之间的连接. 这是“中间节点路由器”. 其网络结构如下图所示. 与三层交换机的路由连接图相比，它仅使用中间节点路由器来代替原始的三层交换机.

中间节点路由器连接“边界路由器”位于网络边界的边缘或末端，用于连接不同的网络路由器. 这也是目前大多数路由器的类型. 例如，前面介绍的Internet访问路由器和后面介绍的VPN路由器都是边界路由器. 这种路由器支持广泛的网络协议和路由协议，具有很高的背板带宽，并且具有很高的吞吐能力，可以满足各种类型的网络（包括局域网和广域网）的互连.

“中间节点路由器”位于局域网内部，通常用于连接不同的局域网以用作数据转发桥. 中间节点路由器更加关注MAC地址的存储性能，并需要更大的缓存. 因为连接的网络基本上是局域网，所以支持的网络协议相对单一，背板带宽也很小. 这些都是为了获得最高的性价比并适应普通企业的随机能力.

与三层交换机的路由功能相比，绝对比三层交换机的路由功能更强大. 但是，在诸如局域网之类的具有频繁数据交换的网络中，中间节点路由器用于连接到局域网. 网络性能可能会受到影响. 通常，如果连接了许多局域网或子网，网络交换不是很频繁，并且路由更为复杂，则最好使用中间节点路由器连接方案. 但是，在子网连接数量少且网络间访问频繁的环境中，最好使用三层交换机连接. 而且三层交换机不仅具有满足应用需求的路由功能，而且还可以用作连接多个网络设备的交换机.

交换机的VPN应用

现在，许多交换设备制造商已经开始提供支持VPN通信的交换器. 其中，3COM的隧道交换机VPN解决方案是最典型，最强大的. 其网络结构如下图所示.

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