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路由器與集線器、交換機的根本區(qū)別

出處:maychang 發(fā)布于:2007-09-25 12:01:51

  在主干網(wǎng)上,路由器的主要作用是路由選擇。主干網(wǎng)上的路由器,必須知道到達所有下層網(wǎng)絡(luò)的路徑。這需要維護龐大的路由表,并對連接狀態(tài)的變化作出盡可能迅速的反應(yīng)。路由器的故障將會導致嚴重的信息傳輸問題。
  在地區(qū)網(wǎng)中,路由器的主要作用是網(wǎng)絡(luò)連接和路由選擇,即連接下層各個基層網(wǎng)絡(luò)單位--園區(qū)網(wǎng),同時負責下層網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
  在園區(qū)網(wǎng)內(nèi)部,路由器的主要作用是分隔子網(wǎng)。早期的互連網(wǎng)基層單位是局域網(wǎng)(lan),其中所有主機處于同一邏輯網(wǎng)絡(luò)中。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大,局域網(wǎng)演變成以高速主干和路由器連接的多個子網(wǎng)所組成的園區(qū)網(wǎng)。在其中,處個子網(wǎng)在邏輯上獨立,而路由器就是能夠分隔它們的設(shè)備,它負責子網(wǎng)間的報文轉(zhuǎn)發(fā)和廣播隔離,在邊界上的路由器則負責與上層網(wǎng)絡(luò)的連接。
  第二層交換機和路由器的區(qū)別
  傳統(tǒng)交換機從網(wǎng)橋發(fā)展而來,屬于osi第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)mac地址尋址,通過站表選擇路由,站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬于osi第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備,它根據(jù)ip地址進行尋址,通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。交換機的好處是快速,由于交換機只須識別幀中mac地址,直接根據(jù)mac地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單,便于asic實現(xiàn),因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。
  1.回路:根據(jù)交換機地址學習和站表建立算法,交換機之間不允許存在回路。一旦存在回路,必須啟動生成樹算法,阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而路由器的路由協(xié)議沒有這個問題,路由器之間可以有多條通路來平衡負載,提高可靠性。
  2.負載集中:交換機之間只能有一條通路,使得信息集中在一條通信鏈路上,不能進行動態(tài)分配,以平衡負載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點,ospf路由協(xié)議算法不但能產(chǎn)生多條路由,而且能為不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇各自不同的路由。
  3.廣播控制:交換機只能縮小沖突域,而不能縮小廣播域。整個交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個大的廣播域,廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡(luò)。而路由器可以隔離廣播域,廣播報文不能通過路由器繼續(xù)進行廣播。
  4.子網(wǎng)劃分:交換機只能識別mac地址。mac地址是物理地址,而且采用平坦的地址結(jié)構(gòu),因此不能根據(jù)mac地址來劃分子網(wǎng)。而路由器識別ip地址,ip地址由網(wǎng)絡(luò)管理員分配,是邏輯地址且ip地址具有層次結(jié)構(gòu),被劃分成網(wǎng)絡(luò)號和主機號,可以非常方便地用于劃分子網(wǎng),路由器的主要功能就是用于連接不同的網(wǎng)絡(luò)。
  5.保密問題:雖說交換機也可以根據(jù)幀的源mac地址、目的mac地址和其他幀中內(nèi)容對幀實施過濾,但路由器根據(jù)報文的源ip地址、目的ip地址、tcp端口地址等內(nèi)容對報文實施過濾,更加直觀方便。
  6.介質(zhì)相關(guān):交換機作為橋接設(shè)備也能完成不同鏈路層和物理層之間的轉(zhuǎn)換,但這種轉(zhuǎn)換過程比較復雜,不適合asic實現(xiàn),勢必降低交換機的轉(zhuǎn)發(fā)速度。因此目前交換機主要完成相同或相似物理介質(zhì)和鏈路協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連,而不會用來在物理介質(zhì)和鏈路層協(xié)議相差甚元的網(wǎng)絡(luò)之間進行互連。而路由器則不同,它主要用于不同網(wǎng)絡(luò)之間互連,因此能連接不同物理介質(zhì)、鏈路層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。路由器在功能上雖然占據(jù)了優(yōu)勢,但價格昂貴,報文轉(zhuǎn)發(fā)速度低。
  近幾年,交換機為提高性能做了許多改進,其中突出的改進是虛擬網(wǎng)絡(luò)和三層交換。
  劃分子網(wǎng)可以縮小廣播域,減少廣播風暴對網(wǎng)絡(luò)的影響。路由器每一接口連接一個子網(wǎng),廣播報文不能經(jīng)過路由器廣播出去,連接在路由器不同接口的子網(wǎng)屬于不同子網(wǎng),子網(wǎng)范圍由路由器物理劃分。對交換機而言,每一個端口對應(yīng)一個網(wǎng)段,由于子網(wǎng)由若干網(wǎng)段構(gòu)成,通過對交換機端口的組合,可以邏輯劃分子網(wǎng)。廣播報文只能在子網(wǎng)內(nèi)廣播,不能擴散到別的子網(wǎng)內(nèi),通過合理劃分邏輯子網(wǎng),達到控制廣播的目的。由于邏輯子網(wǎng)由交換機端口任意組合,沒有物理上的相關(guān)性,因此稱為虛擬子網(wǎng),或叫虛擬網(wǎng)。虛擬網(wǎng)技術(shù)不用路由器就解決了廣播報文的隔離問題,且虛擬網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)段與其物理位置無關(guān),即相鄰網(wǎng)段可以屬于不同虛擬網(wǎng),而相隔甚遠的兩個網(wǎng)段可能屬于不同虛擬網(wǎng),而相隔甚遠的兩個網(wǎng)段可能屬于同一個虛擬網(wǎng)。不同虛擬網(wǎng)內(nèi)的終端之間不能相互通信,增強了對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問控制。交換機和路由器是性能和功能的矛盾體,交換機交換速度快,但控制功能弱,路由器控制性能強,但報文轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。解決這個矛盾的技術(shù)是三層交換,既有交換機線速轉(zhuǎn)發(fā)報文能力,又有路由器良好的控制功能。

第三層交換機和路由器的區(qū)別
  在第三層交換技術(shù)出現(xiàn)之前,幾乎沒有必要將路由功能器件和路由器區(qū)別開來,他們完全是相同的:提供路由功能正在路由器的工作,然而,現(xiàn)在第三層交換機完夠執(zhí)行傳統(tǒng)路由器的大多數(shù)功能。作為網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備,第三層交換機具有以下特征:
  1.轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流;
  2.完全交換功能;
  3.可以完成特殊服務(wù),如報文過濾或;
  4.執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理。
  第三層交換機與傳統(tǒng)路由器相比有如下優(yōu)點:
  1.子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配:傳統(tǒng)路由器每個接口連接一個子網(wǎng),子網(wǎng)通過路由器進行傳輸?shù)乃俾时唤涌诘膸捤拗?。而三層交換機則不同,它可以把多個端口定義成一個虛擬網(wǎng),把多個端口組成的虛擬網(wǎng)作為虛擬網(wǎng)接口,該虛擬網(wǎng)內(nèi)信息可通過組成虛擬網(wǎng)的端口送給三層交換機,由于端口數(shù)可任意指定,子網(wǎng)間傳輸帶寬沒有限制。
  2.合理配置信息資源:由于訪問子網(wǎng)內(nèi)資源速率和訪問全局網(wǎng)中資源速率沒有區(qū)別,子網(wǎng)設(shè)置單獨服務(wù)器的意義不大,通過在全局網(wǎng)中設(shè)置服務(wù)器群不僅節(jié)省費用,更可以合理配置信息資源。
  3.降低成本:通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計用交換機構(gòu)成子網(wǎng),用路由器進行子網(wǎng)間互連。目前采用三層交換機進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,既可以進行任意虛擬子網(wǎng)劃分,又可以通過交換機三層路由功能完成子網(wǎng)間通信,為此節(jié)省了價格昂貴的路由器。
  4.交換機之間連接靈活:作為交換機,它們之間不允許存在回路,作為路由器,又可有多條通路來提高可靠性、平衡負載。三層交換機用生成樹算法阻塞造成回路的端口,但進行路由選擇時,依然把阻塞掉的通路作為可選路徑參與路由選擇。
  五、結(jié)論
  綜上所述,交換機一般用于lan-wan的連接,交換機歸于網(wǎng)橋,是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備,有些交換機也可實現(xiàn)第三層的交換。路由器用于wan-wan之間的連接,可以解決異性網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組,作用于網(wǎng)絡(luò)層。他們只是從一條線路上接受輸入分組,然后向另一條線路轉(zhuǎn)發(fā)。這兩條線路可能分屬于不同的網(wǎng)絡(luò),并采用不同協(xié)議。相比較而言,路由器的功能較交換機要強大,但速度相對也慢,價格昂貴,第三層交換機既有交換機線速轉(zhuǎn)發(fā)報文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以廣播應(yīng)用。



  
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