交換機（Switch）

交換機（Switch）也被稱為交換式集線器。它的出現(xiàn)是為了解決連接在集線器上的所有主機共享可用帶寬的缺陷。

交換機是通過為需要通信的兩臺主機直接建立的通信信道來增加可用帶寬的。從這個角度上來講，交換機相當(dāng)于多端口網(wǎng)橋。

如圖所示，交換機為主機A和主機B建立一條的信道，也為主機C和主機D建立一條的信道。只有當(dāng)某個接口直接連接了一個集線器，而集線器又連接了多臺主機時，交換機上的該接口和集線器上所連的所有主機才可能產(chǎn)生沖突，形成沖突域。換句話說，交換機上的每個接口都是自己的一個沖突域。

但是，交換機同樣沒有過濾廣播通信的功能。如果交換機收到一個廣播數(shù)據(jù)包后，它會向其所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此廣播數(shù)據(jù)包。因此，交換機和其所有接口所連接的主機共同構(gòu)成了一個廣播域。我們將使用交換機作為互連設(shè)備的局域網(wǎng)稱為交換式局域網(wǎng)。

路由器（Router）

路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以識別網(wǎng)絡(luò)層的地址-IP地址，有能力過濾第3層的廣播消息。實際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉(zhuǎn)發(fā)廣播類型的數(shù)據(jù)包。因此，路由器的每個端口所連接的網(wǎng)絡(luò)都獨自構(gòu)成一個廣播域。如圖所示，如果各網(wǎng)段都是共享式局域網(wǎng)，則每網(wǎng)段自己構(gòu)成一個獨立的沖突域。

算一算

路由器分隔廣播域，因為有一臺路由器所以就有兩個廣播域；

左面的是一個集線器，集線器不能分割沖突域，集線器是物理層設(shè)備，它的主要功能是對接收到的信號進行再生放大，以擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。所以左邊的所有主機都在同一個廣播域和同一個沖突域中，右邊用的是交換機，交換機是分隔沖突域的，因此交換機下面有幾臺主機就有幾個沖突域，所以圖中一共有兩個廣播域，7個沖突域

路由器與三層交換機的區(qū)別

①路由器與三層交換機的轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)不同

路由器則是利用IP地址（網(wǎng)絡(luò)地址）來確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的地址，而三層交換機是利用MAC地址（物理地址）來確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址。

②路由器與三層交換機的功能不同

路由器的功能主要是路由轉(zhuǎn)發(fā)，但也會附帶一些備用功能，如硬件防火墻、二層交換機技術(shù)等功能；而三層交換機本質(zhì)上屬于交換機，其主要功能仍舊是數(shù)據(jù)交換，只不過附帶了一些路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，使其使用更加廣泛、增強了擴展性。

③路由器與三層交換機的應(yīng)用范圍不同

由上述提及的兩者功能區(qū)別可知，路由器的主要功能是路由轉(zhuǎn)發(fā)，于處理復(fù)雜的路由路徑和網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)跨網(wǎng)段連接，其具備選擇路由、負荷分擔(dān)、鏈路備份以及與其他網(wǎng)絡(luò)進行路由信息的交換等功能，因此路由器適用于任何網(wǎng)絡(luò)之間的連接，如局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間等。而三層交換機的主要功能是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換，路由轉(zhuǎn)發(fā)功能屬于附加功能，因此三層交換機適用于簡單的接入網(wǎng)連接。

④路由器與三層交換機的性能不同

路由器的路由轉(zhuǎn)發(fā)是通過軟件實現(xiàn)的，需在CPU中運行一段程序來處理路由轉(zhuǎn)發(fā)；而三層交換機的路由轉(zhuǎn)發(fā)是通過硬件實現(xiàn)的，一般使用ASIC芯片來處理路由轉(zhuǎn)發(fā)；因此相對來說，三層交換機的轉(zhuǎn)發(fā)效率會高過路由器。另外，由于三層交換機的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能在硬件上，因此它不具備軟件的可擴展性以及路由器的附加功能（如防火墻）。

⑤路由器與三層交換機的接口不同

為了能夠適應(yīng)各種類型的網(wǎng)絡(luò)連接，路由器支持多種不同的有線傳輸介質(zhì)，如光纖、電話線、串行線纜等，其接口類型種類繁多，如以太網(wǎng)接口、令牌環(huán)接口、FDDI接口、E1/T1接口、WLAN網(wǎng)卡等；而三層交換機一般只有以太網(wǎng)接口，如RJ-45接口、光纖接口等。

三層交換機的主要參數(shù)

對于千兆交換機而言，若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無阻塞傳輸，要求：

吞吐量（Mpps）=萬兆端口數(shù)量×14.88Mpps 千兆端口數(shù)量×1.488Mpps 百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps

如果交換機標(biāo)稱的吞吐量大于或等于計算值，那么，在三層交換時應(yīng)當(dāng)可以達到線速。其中，1個千兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為1.488 Mpps，1個百兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為0.1488 Mpps。

事實上，包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（包）的個數(shù)作為計算基準(zhǔn)的。以千兆以太網(wǎng)端口為例，其計算方法如下：1000 000 000 bps/ 8bit /（64＋8＋12）byte = 1 488 095pps

當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。由此可見，線速的千兆以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。而快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，則為千兆以太網(wǎng)的十分之一，即0.1488Mpps。

對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps；

對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps；

對于百兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps；

例如，對于一臺擁有24個千兆端口的交換機而言，其滿配置吞吐量應(yīng)達到24×1.488Mpps = 35.71Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，實現(xiàn)無阻塞的包交換。同樣，如果一臺交換機能夠提供176個千兆端口，那么，其吞吐量至少應(yīng)當(dāng)為261.8Mpps（176 x 1.488Mpps = 261.8），才是真正的無阻塞結(jié)構(gòu)設(shè)計。