说到交换机和路由器，有些人根本不知道它们各自的功能是什么，而另一些人则不知道它们之间的区别，尤其是媒体上对第三层交换机“路由”功能的大肆宣传。事实上，说到这里，我不得不承认交换机和路由器之间的区别正变得越来越模糊，它们的功能开始相互渗透。

Tier 3交换机不仅具备了一些原本留给路由器的“路由”功能，现在宽带和高端企业路由器也开始具备交换机的“交换”功能。这是一种渗透，所以有人预测未来交换机和路由器可能会合并。作者也相信这一点。

因为从技术上讲，这并不难实现。同时，也是用户的迫切需求。一方面，它可以简化网络结构。另一方面，用户不必购买两台昂贵的设备。为什么不呢？但两者之间仍然有很大的区别。当然，这不仅是在技术理论上，而且主要是在应用上。本文将全面解释交换机和路由器之间的主要应用区别。

1. 交换机集中式星形连接

众所周知，交换机最基本的功能和应用就是集中连接网络设备。所有网络设备(如服务器、工作站、pc、笔记本电脑、路由器、防火墙、网络打印机等)，只要交换机端口支持对应设备的端口类型，都可以直接连接到交换机端口上，形成星形网络。基本网络结构如图1所示。在星型连接中，连接在交换机每个端口上的设备彼此相等，并且可以相互访问(除非受到限制)，而不是像许多刚进入网管行列的朋友所认为的那样，假设连接到交换机的服务器是最先进的。

二、交换机级联和堆叠

拓扑关系图

上图只显示了最基本的星型以太网架构。实际的明星企业网络可能要复杂得多。这种复杂性不仅体现在先进的网络设备和复杂的配置上，还体现在网络交换级别的复杂性上。企业网络中通常只有一台路由器和防火墙，但交换机通常不止一台(只有大约20个用户的小型网络除外)。如果您拥有大量的用户，例如数百甚至数千，则必须依赖交换机的级联或堆叠扩展连接。但是，级联技术和堆栈技术也不同，它们的应用范围也不同。

交换机级联是指交换机通过交换机端口进行级联。一方面，单个交换机的端口数量不足。另一方面，解决了客户端与远离机房的网络设备之间的连接问题。由于单交换机双绞线以太网电缆的长度可达100m，所以每台级联交换机的长度可达100m。但是，这并不意味着可以因为行太长而任意级联。一方面，信号在线路上有更多的衰减。另一方面，底层交换机仍然共享高层交换机端口的可用带宽。层数越多，客户端最终可用带宽越低(尽管可以使用100m交换机)，这对网络连接性能有很大影响。因此，从实际应用的角度出发，建议最多配置3级交换机，即核心交换机、二级交换机和三级交换机。

这里的三个级别并不意味着只允许三个开关，而是只允许三个级别。同一台交换机上不同端口连接的交换机属于同一层，所以每一层可以允许多台甚至几十台交换机级联。分层连接的端口可以是特殊上行端口，也可以是公共交换机端口。有些交换机有专用上行端口，有些交换机没有。如果有专门的级联端口，最好使用它，因为它通常比普通交换端口有更大的带宽，可以进一步保证下级交换机的带宽。否则只能通过普通交换机端口级联。

通过级联口进行级联的方法如下图所示。

级联端口

普通端口级联方式如下图所示。

通过公共端口级联

请注意，它们不仅使用不同的端口，而且使用不同的线缆：对于使用级联端口的级联，使用一条普通的直线；使用公共端口的级联线缆是交叉线缆，类似于两台主机之间的连接。

至于交换机堆叠，并不是所有交换机都可以工作，但它们应该有一个堆叠模块。交换机堆叠不经过交换机端口，而是通过专用的背板堆叠模块和专用的堆叠线缆连接。注意，交换机堆叠通常放置在同一位置，连接的电缆较短，因此交换机堆叠的使用主要是为了扩展交换机端口，而不是距离。

同时，由于交换机堆叠对堆叠交换机的背板带宽进行了聚合，可以增加每个实际正在使用的交换机端口的可用带宽，因此交换机堆叠的背板总带宽是几个堆叠交换机的背板带宽之和。当背板带宽增加时，如果交换机上的每个端口都被使用，这种优势就不那么明显了(这也是有效的，因为每个端口不能一直同时通信)。但是，如果交换机有一个备用端口，效果会更明显，因为它可以利用交换机的所有带宽。

堆栈连接如下所示。

堆栈连接

交换机的堆叠连接口通常是另一行d -jack。交换机有两个标记为“Up”和“Down”的端口(如上图所示)，表明它们用于向上和向上的堆叠连接，不能错误连接。

三层和三层交换机的路由连接

如前所述，第三层交换机还具有一定的“路由”功能，允许不同子网之间的连接。但是需要注意的是，它的路由能力要比路由器的路由能力弱得多。三层交换机的路由功能只能用于同一类型的网络互连，通常只能用于LAN子网之间。它不能将LAN连接到WAN或Internet，因为第三层交换机支持非常有限的路由协议。毕竟，这不是它的主要功能。

我们知道，在局域网中，第二层交换机通过源MAC地址识别数据包的发送方，并根据目的MAC地址转发数据包。如果目的地址不在局域网内，二层交换机不能将报文直接发送到目的地址。它需要通过路由设备进行转发，比如传统的路由器。此时，交换机必须与路由设备相连。如果交换机的默认网关设置为路由设备的IP地址，则交换机将需要转发的报文通过该路由发送到路由设备。

路由设备检查报文的目的地址和自己的路由表。如果路由表中存在转发路径，则将报文转发到其他网段。否则，报文将被丢弃。专用路由器昂贵、复杂、速度慢，而且容易成为网络瓶颈，因为它需要分析所有广播数据包并转发其中一些。它还需要与其他路由器交换路由信息，这是由CPU而不是专用的ASIC处理的。

三层交换机的路由连接如下图所示。

三层交换机路由连接

路由器的局域网连接

众所周知，路由器可以连接到企业局域网和广域网(如Internet)，但他们忽略了路由器的另一个应用，那就是它的局域网连接能力。路由器的广域网连接满足三层交换机拓扑和路由连接图。

路由器的角色取决于路由器的类型。我们通常把路由器称为边界路由器，它位于不同类型网络的边界上，如图3层交换机拓扑和路由连接图所示。还有另一种路由器，它不是为连接到不同类型的网络而设计的，而是连接到不同的局域网或同一局域网的不同子网。这是中间节点路由器。网络结构如下图所示。与三层交换机的路由连接图不同，它只使用中间节点路由器替换原有的三层交换机。

中间节点路由器已连接

“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。这也是今天大多数路由器都有的路由器类型。例如，前面描述的上网路由器和后面描述的VPN路由器都属于边界路由器。该路由器支持广泛的网络协议和路由协议，具有非常高的背板带宽和高吞吐量，以满足各种类型网络的互连，包括局域网和广域网。

中间节点路由器在局域网内。它通常用于连接不同的局域网，并充当数据转发的桥梁。中间节点路由器更注重MAC地址的存储，需要更大的缓存。所连接的网络基本为局域网，所支持的网络协议相对简单，背板带宽较小。所有这些都是为了获得最高的性价比，适应一般企业的随机能力。

与第三层交换机的路由能力相比，它在路由能力方面肯定更优越。但是，在数据交换频繁的局域网中，将局域网与中间节点路由器连接可能会影响网络性能。一般情况下，如果连接多个局域网或子网，网络访问不频繁，路由复杂，最好采用中间节点路由器连接方案。但在子网连接较少、网络访问频繁的环境下，最好使用交换机三层连接。三层交换机不仅具有路由功能满足应用需求，还可以作为交换机连接多个网络设备，节省设备投资。