路由追蹤/路由器與路由交換機有什麼區別?

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  很多人在詢問交換機、集線器、路由器是什麼,功能如何,有何區別,筆者就這些問題簡單的做些解答。

     首先說HUB,也就是集線器。它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網。而交換機(又名交換式集線器)作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區別:集線器採用的式共用帶寬的工作方式,而交換機是獨享帶寬。這樣在機器很多或資料量很大時,兩者將會有比較明顯的。而路由器與以上兩者有明顯區別,它的作用在於連接不同的網段並且找到網路中資料傳輸最合適的路徑 ,可以說一般情況下個人用戶需求不大。路由器是產生於交換機之後,就像交換機產生於集線器之後,所以路由器與交換機也有一定聯繫,並不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能路由轉發資料包的不足。

     總的來說,路由器與交換機的主要區別體現在以下幾個方面:

  

  (1)工作層次不同

  

  最初的的交換機是工作在OSI/RM開放體系結構的資料連結層,也就是第二層,而路由器一開始就設計工作在OSI模型的網路層。由於交換機工作在OSI的第二層(資料連結層),所以它的工作原理比較簡單,而路由器工作在OSI的第三層(網路層),可以得到更多的協定資訊,路由器可以做出更加智慧的轉發決策。

  

  (2)資料轉發所依據的物件不同

  

  交換機是利用物理位址或者說MAC位址來確定轉發資料的目的地址。而路由器則是利用不同網路的ID號(即IP位址)來確定資料轉發的位址。IP位址是在軟體中實現的,描述的是設備所在的網路,有時這些第三層的位址也稱為協議位址或者網路位址。MAC位址通常是硬體自帶的,由網卡生產商來分配的,而且已經固化到了網卡中去,一般來說是不可更改的。而IP位址則通常由網路管理員或系統自動分配。

  

  (3)傳統的交換機只能分割衝突域,不能分割廣播域;而路由器可以分割廣播域

  

  由交換機連接的網段仍屬於同一個廣播域,廣播資料包會在交換機連接的所有網段上傳播,在某些情況下會導致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網段會被分配成不同的廣播域,廣播資料不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能,也可以分割廣播域,但是各子廣播域之間是不能通信交流的,它們之間的交流仍然需要路由器。

  

  (4)路由器提供了防火牆的服務

  

  路由器僅僅轉發特定位址的資料包,不傳送不支援路由協定的資料包傳送和未知目標網路資料包的傳送,從而可以防止廣播風暴。

  

  交換機一般用於LAN-WAN的連接,交換機歸於網橋,是資料連結層的設備,有些交換機也可實現第三層的交換。 路由器用於WAN-WAN之間的連接,可以解決異性網路之間轉發分組,作用於網路層。他們只是從一條線路上接受輸入分組,然後向另一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不同的網路,並採用不同協定。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發報文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以廣泛應用。

  

  目前個人比較多寬頻接入方式就是ADSL,因此筆者就ADSL的接入來簡單的說明一下。現在購買的ADSL貓大多具有路由功能(很多的時候廠家在出廠時將路由功能遮罩了,因為電信安裝時大多是不啟用路由功能的,啟用DHCP。打開ADSL的路由功能),如果個人上網或少數幾台通過ADSL本身就可以了,如果電腦比較多你只需要再購買一個或多個集線器或者交換機。考慮到如今集線器與交換機的 價格相差十分小,不是特殊的原因,請購買一個交換機。不必去追求高價,因為如今產品同質化十分嚴重,我最便宜的交換機現在沒有任 何問題。給你一個參考報價,建議你購買一個8口的,以滿足擴充需求,一般的價格100元左右。接上交換機,所有電腦再接到交換機上就行了。餘下所要做的事情就只有把各個機器的網線插入交換機的介面,將貓的網線插入uplink介面。然後設置路由功能,DHCP等, 就可以共用上網了。

  

  看完以上的解說讀者應該對交換機、集線器、路由器有了一些瞭解,目前的使用主要還是以交換機、路由器的組合使用為主,具體的組合方式可根據具體的網路情況和需求來確定。

  交換機與路由器的區別

  

  電腦網路往往由許多種不同類型的網路互連連接而成。如果幾個電腦網路只是在物理上連接在一起,它們之間並不能進行通信,那麼這種“互連”並沒有什麼實際意義。因此通常在談到“互連”時,就已經暗示這些相互連接的電腦是可以進行通信的,也就是說,從功能上和邏輯上看,這些電腦網路已經組成了一個大型的電腦網路,或稱為互聯網路,也可簡稱為互聯網、互連網。

  將網路互相連接起來要使用一些中間設備(或中間系統),ISO的術語稱之為中繼(relay)系統。根據中繼系統所在的層次,可以有以下五種中繼系統:

  1.物理層(即常說的第一層、層L1)中繼系統,即轉發器(repeater)。

  2.資料連結層(即第二層,層L2),即網橋或橋接器(bridge)。

  3.網路層(第三層,層L3)中繼系統,即路由器(router)。

  4.網橋和路由器的混合物橋路器(brouter)兼有網橋和路由器的功能。

  5.在網路層以上的中繼系統,即閘道(gateway).

  當中繼系統是轉發器時,一般不稱之為網路互聯,因為這僅僅是把一個網路擴大了,而這仍然是一個網路。高層閘道由於比較複雜,目前使用得較少。因此一般討論網路互連時都是指用交換機和路由器進行互聯的網路。本文主要闡述交換機和路由器及其區別。

  2 交換機和路由器

  “交換”是今天網路裏出現頻率最高的一個詞,從橋接到路由到ATM直至電話系統,無論何種場合都可將其套用,搞不清到底什麼才是真正的交換。其實交換一詞最早出現於電話系統,特指實現兩個不同電話機之間話音信號的交換,完成該工作的設備就是電話交換機。所以從本意上來講,交換只是一種技術概念,即完成信號由設備入口到出口的轉發。因此,只要是和符合該定義的所有設備都可被稱為交換設備。由此可見,“交換”是一個涵義廣泛的詞語,當它被用來描述資料網路第二層的設備時,實際指的是一個橋接設備;而當它被用來描述資料網路第三層的設備時,又指的是一個路由設備。

  

  我們經常說到的乙太網交換機實際是一個基於網橋技術的多埠第二層網路設備,它為資料幀從一個埠到另一個任意埠的轉發提供了低時延、低開銷的通路。

  由此可見,交換機內部核心處應該有一個交換矩陣,為任意兩埠間的通信提供通路,或是一個快速交換匯流排,以使由任意埠接收的資料幀從其他埠送出。在實際設備中,交換矩陣的功能往往由專門的晶片(ASIC)完成。另外,乙太網交換機在設計思想上有一個重要的假設,即交換核心的速度非常之快,以致通常的大流量資料不會使其產生擁塞,換句話說,交換的能力相對於所傳信息量而無窮大(與此相反,ATM交換機在設計上的思路是,認為交換的能力相對所傳信息量而言有限)。

  雖然乙太網第二層交換機是基於多埠網橋發展而來,但畢竟交換有其更豐富的特性,使之不但是獲得更多帶寬的最好途徑,而且還使網路更易管理。

  而路由器是OSI協定模型的網路層中的分組交換設備(或網路層中繼設備),路由器的基本功能是把資料(IP報文)傳送到正確的網路,包括:

  1.IP資料報的轉發,包括資料報的尋徑和傳送;

  2.子網隔離,抑制廣播風暴;

  3.維護路由表,並與其他路由器交換路由資訊,這是IP報文轉發的基礎。

  4.IP資料報的差錯處理及簡單的擁塞控制;

  5.實現對IP資料報的過濾和記帳。

  

  對於不同地規模的網路,路由器的作用的側重點有所不同。

  在主幹網上,路由器的主要作用是路由選擇。主幹網上的路由器,必須知道到達所有下層網路的路徑。這需要維護龐大的路由表,並對連接狀態的變化作出盡可能迅速的反應。路由器的故障將會導致嚴重的資訊傳輸問題。

  

  在地區網中,路由器的主要作用是網路連接和路由選擇,即連接下層各個基層網路單位--園區網,同時負責下層網路之間的資料轉發。

  

  在園區網內部,路由器的主要作用是分隔子網。早期的互連網基層單位是局域網(LAN),其中所有主機處於同一邏輯網路中。隨著網路規模的不斷擴大,局域網演變成以高速主幹和路由器連接的多個子網所組成的園區網。在其中,處個子網在邏輯上獨立,而路由器就是唯一能夠分隔它們的設備,它負責子網間的報文轉發和廣播隔離,在邊界上的路由器則負責與上層網路的連接。

  3 第二層交換機和路由器的區別

  

  傳統交換機從網橋發展而來,屬於OSI第二層即資料連結層設備。它根據MAC位址定址,通過站表選擇路由,站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬於OSI第三層即網路層設備,它根據IP位址進行定址,通過路由表路由協議產生。交換機最大的好處是快速,由於交換機只須識別幀中MAC位址,直接根據MAC位址產生選擇轉發埠演算法簡單,便於ASIC實現,因此轉發速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。

  

  1.回路:根據交換機位址學習和站表建立演算法,交換機之間不允許存在回路。一旦存在回路,必須啟動生成樹演算法,阻塞掉產生回路的埠。而路由器的路由協議沒有這個問題,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,使得資訊集中在一條通信鏈路上,不能進行動態分配,以平衡負載。而路由器的路由協定演算法可以避免這一點,OSPF路由協定演算法不但能產生多條路由,而且能為不同的網路應用選擇各自不同的最佳路由。

  

  3.廣播控制:交換機只能縮小衝突域,而不能縮小廣播域。整個交換式網路就是一個大的廣播域,廣播報文散到整個交換式網路。而路由器可以隔離廣播域,廣播報文不能通過路由器繼續進行廣播。

  

  4.子網劃分:交換機只能識別MAC地址。MAC位址是物理位址,而且採用平坦的位址結構,因此不能根據MAC位址來劃分子網。而路由器識別IP位址,IP位址由網路管理員分配,是邏輯位址且IP位址具有層次結構,被劃分成網路號和主機號,可以非常方便地用於劃分子網,路由器的主要功能就是用於連接不同的網路。

  

  5.保密問題:雖說交換機也可以根據幀的源MAC位址、目的MAC位址和其他幀中內容對幀實施過濾,但路由器根據報文的源IP位址、目的IP位址、TCP埠位址等內容對報文實施過濾,更加直觀方便。

  

  6.介質相關:交換機作為橋接設備也能完成不同鏈路層和物理層之間的轉換,但這種轉換過程比較複雜,不適合ASIC實現,勢必降低交換機的轉發速度。因此目前交換機主要完成相同或相似物理介質和鏈路協定的網路互連,而不會用來在物理介質和鏈路層協定相差甚元的網路之間進行互連。而路由器則不同,它主要用於不同網路之間互連,因此能連接不同物理介質、鏈路層協定和網路層協定的網路。路由器在功能上雖然佔據了優勢,但價格昂貴,報文轉發速度低。

  

  近幾年,交換機為提高性能做了許多改進,其中最突出的改進是虛擬網路和三層交換。

  

  劃分子網可以縮小廣播域,減少廣播風暴對網路的影響。路由器每一介面連接一個子網,廣播報文不能經過路由器廣播出去,連接在路由器不同介面的子網屬於不同子網,子網範圍由路由器物理劃分。對交換機而言,每一個埠對應一個網段,由於子網由若干網段構成,通過對交換機埠的組合,可以邏輯劃分子網。廣播報文只能在子網內廣播,不能擴散到別的子網內,通過合理劃分邏輯子網,達到控制廣播的目的。由於邏輯子網由交換機埠任意組合,沒有物理上的相關性,因此稱為虛擬子網,或叫虛擬網。虛擬網技術不用路由器就解決了廣播報文的隔離問題,且虛擬網內網段與其物理位置無關,即相鄰網段可以屬於不同虛擬網,而相隔甚遠的兩個網段可能屬於不同虛擬網,而相隔甚遠的兩個網段可能屬於同一個虛擬網。不同虛擬網內的終端之間不能相互通信,增強了對網路內資料的訪問控制。

  

  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,但報文轉發速度慢。解決這個矛盾的技術是三層交換,既有交換機線速轉發報文能力,又有路由器良好的控制功能。

  

  4 第三層交換機和路由器的區別

  

  在第三層交換技術出現之前,幾乎沒有必要將路由功能器件和路由器區別開來,他們完全是相同的:提供路由功能正在路由器的工作,然而,現在第三層交換機完全能夠執行傳統路由器的大多數功能。作為網路互連的設備,第三層交換機具有以下特徵:

  

  1.轉發基於第三層位址的業務流;

  

  2.完全交換功能;

  

  3.可以完成特殊服務,如報文過濾或認證;

  

  4.執行或不執行路由處理。

  

  第三層交換機與傳統路由器相比有如下優點:

  

  1.子網間傳輸帶寬可任意分配:傳統路由器每個介面連接一個子網,子網通過路由器進行傳輸的速率被介面的帶寬所限制。而三層交換機則不同,它可以把多個埠定義成一個虛擬網,把多個埠組成的虛擬網作為虛擬網介面,該虛擬網內信息可通過組成虛擬網的埠送給三層交換機,由於埠數可任意指定,子網間傳輸帶寬沒有限制。

  

  2.合理配置資訊資源:由於訪問子網內資源速率和訪問全局網中資源速率沒有區別,子網設置單獨伺服器的意義不大,通過在全局網中設置伺服器群不僅節省費用,更可以合理配置資訊資源。

  

  3.降低成本:通常的網路設計用交換機構成子網,用路由器進行子網間互連。目前採用三層交換機進行網路設計,既可以進行任意虛擬子網劃分,又可以通過交換機三層路由功能完成子網間通信,為此節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演算法阻塞造成回路的埠,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。

  

  5 結論

  

  綜上所述,交換機一般用於LAN-WAN的連接,交換機歸於網橋,是資料連結層的設備,有些交換機也可實現第三層的交換。路由器用於WAN-WAN之間的連接,可以解決異性網路之間轉發分組,作用於網路層。他們只是從一條線路上接受輸入分組,然後向另一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不同的網路,並採用不同協定。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發報文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以廣播應用。

  

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