经典的解说HUB SWTICH ROUTER之间的关系

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令狐冲十四岁那年进入华山，那年岳琳珊八岁，岳不群白天给两人指点剑法，晚上令狐冲给小师妹讲故事哄她入睡。后来，岳不群陆续收了劳德诺，陆大有等徒弟，又忙于修炼紫霞神功，就没有时间指点徒弟。于是他做了一个HUB，从此华山派实现教育电子化，岳不群在网上同时给每个徒弟授课，这种方法很快在五岳剑派内部推广。为了在五岳剑派之间互连，嵩山派掌门左冷禅研制出路由器，使得五岳剑派之间可以互联互通。
令狐冲晚上就通过网络给小师妹讲故事。

很快，岳琳珊已经十六岁，变成了一个亭亭玉立的小姑娘了。令狐冲发现自己的目光总是不由自主的在小师妹身上停留，每次和小师妹在一起的时候，总能听到自己强烈的心跳声，经过了一段时间的茶饭不思后，终于有一天晚上，令狐冲在网上给小师妹发了一首情意绵绵的诗：你是风儿我是沙，你是蜜蜂我是花，你是梳子我是头发，你是牙膏我是牙刷。

第二天，华山派开例会，令狐冲怀着忐率不按的心情来到了会议室，发现小师妹红着脸躲在师父后面，而其它的师弟都在偷偷朝自己笑，开完会，一个调皮的师弟就过来叫牙刷师兄，赶紧蒙面逃走。问陆大有，才知道是劳德诺用一个叫etXRay的工具把自己在网上的大作全抓了出来。令狐冲悔恨万分，于是，闭门研究RFC，成功的研制出LanSwitch。它能够识别设备MAC地址，这样，令狐冲发送给小师妹的数据只有她一个人能够收到。令狐冲晚上可以在网上放心的给小师妹讲故事，偶尔手痒还能敲几句平时心里想又说不出口的话来过瘾，然后，红着脸想象小师妹看到后的表情。

LanSwitch是二层交换设备，它可以理解二层网络协议地址MAC地址。二层交换机在操作过程中不断的收集资料去建立它本身的地址表，这个表相当简单，主要标明某个MAC地址是在哪个端口上被发现的，所以当交换机接收到一个数据封包时，它会检查该封包的目的MAC地址，核对一下自己的地址表以决定从哪个端口发送出去。而不是象HUB那样，任何一个发方数据都会出现在HUB的所有端口上(不管是否为你所需)。这样，LanSwitch在提高效率的同时，也提高了系统的安全性。

接下来的一年，岳不群大量招收门徒，华山派得以极大的壮大，所使用的LanSwitch也多次级连。但门徒中难免鱼龙混杂，当时华山派一批三、四代弟子崇拜万里独行田伯光，成立了一个田协，经常广播争论比赛八百米还是一千米很合理的问题；第三代弟子中有一个叫李洪至的，每天在华山派内部广播发轮**；更让令狐冲受不了的是，随着师父年龄的增大，变得越来越罗嗦，每句话都要重复二十遍，然后在网上广播。令狐冲想和小师妹，陆大有等人专门使用一个广播域，但如果另外使用一个LanSwitch的话，师父肯定不会同意，于是，他修改了LanSwitch的软件，把小师妹，陆大有等人和自己划成一个虚拟网(VLAN)，其它人使用另外的VLAN，广播包只在VLAN内发送，VLAN间通过路由器连接。岳不群也深受田协，李洪至其害，但为与左冷禅抗争，用人之际，只能隐忍，知道了这件事，大为高兴，但仍为令狐冲私自修改软件一事，罚他到思过崖面壁一年，一年之内不得下山。 在华山派内重新使用VLAN进行子网划分，分为五个子网，师父和师娘，小师妹还有林平之在一个VLAN，发轮功弟子用一个VLAN；田协弟子用一个VLAN，其它弟子用一个VLAN，而思过崖上也有单独的一个VLAN。令狐冲到了思过崖，并不难过，终于，世界安静了，依靠左冷禅的路由器，令狐冲还可以每天在网上给小师妹讲故事，聊天。

局域网交换机的引入，使得网络节点间可独享带宽，但是，对于二层广播报文，二层交换机会在各网络节点上进行广播；同时，对于二层交换机无法识别的MAC地址，也必须在广播域内进行广播。当多个二层交换机级连时，二层交换网络上的所有设备都会收到广播消息。在一个大型的二层广播域内，大量的广播使二层转发的效率大大减低，为了避免在大型交换机上进行的广播所引起的广播风暴，需要在一个二层交换网络内进一步划分为多个虚拟网(VLAN)。在一个虚拟网(VLAN)内，由一个工作站发出的信息只能发送到具有相同虚拟网号(VLANID)的其他站点，其它虚拟网(VLAN)的成员收不到这些信息或广播帧。采用虚拟网(VLAN)可以控制网络上的广播风暴和增加网络的安全性。不同虚拟网(VLAN)之间的通信必须通过路由器进行。

但是幸福永远是短暂的，接下来总是无尽的烦恼。随着整个五岳剑派势力的增大，路由器的速度越来越慢。令狐冲发现每次给小师妹讲故事时，小师妹的回答总是珊珊来吃，而且话也很少，总是"嗯"，"噢"或者"我听着呢"。终于有一天，路由器再也PING不通的，令狐冲三天没有得到小师妹的消息，对着空空的显示屏，再也忍不住，在一个下着雪的晚上，偷偷下山找小师妹，到了小师妹窗前，发现小师妹正在网上和小林子热烈的聊天，全没注意一边的自己，内心一阵酸痛，回到思过崖，大病一场。病好后潜心研究，终于有一天，做出来一个路由器，这时，令狐冲发现，此时华山派已经有了三十个VLAN，路由器必须为每个VLAN分配一个接口，接口不够用，而且，两个子网内通过路由器的交换速度远远低于二层交换的速度。

二层交换机划分虚拟子网后，就出现了一个问题：不同虚拟子网之间的转发需要通过其它路由器来实现。二层交换机的不同VLAN节点间的转发需要通过路由器设备来实现大大浪费了端口，而路由器的高成本，低效率又使它无法满足大量子网情况下的三层转发需求，三层交换的概念就在这种情况下被提了出来。
这天晚上，令狐冲心灰意懒，借酒消愁，这时，一个黑影出现在他的面前，原来是一个道风仙骨的老人，正是风清扬。风清扬听了令狐冲的疑惑，说：路由器接口不够，把路由器做在LanSwitch内部不就可以了；交换速度慢，是因为路由器查找的是网段路由，而LanSwitch直接查MAC对应出端口，当然速度快。为什么不能直接根据IP地址查到出端口呢？令狐冲一听，大为仰慕，但还是不明白，IP地址那么多，而且经常变化，如何能够直接查到出端口呢？风清扬说：
"你先坐下，让我来问你，华山派有多少弟子？"
"一万六千左右。"
"你全知道他们住哪里吗？"
"不知道。"
"岳不群要你找一个不知道住哪里的人，如何去找？"
"查华山派电话号码查询系统，找到他的地址，然后去找他。"
"如果你回来后再让你找这个人，又如何去找？"
"如何.... ，查华山派电话号码查询系统，找到他的地址，然后去找他。"
"你不知道到这个人的地址吗？"
"知道，但师父说，华山派的地址那么多，而且经常变化，不用知道地址。"
"岳不群这小子，把徒弟都教成木头了！我问你，你自己认为应该如何找？"
"直接去找！"
"好！你这人还不算太苯。那你知道了一个人的地址后，是不是永远记住了？"
"有的人记住了。其它的都忘了。"
"为什么忘了？"
"因为我记不了那么多人，而且一段时间没有去找他。"
"华山派电话号码查询系统里的地址是如何获得的？"
"我在空旷处大喊一声他的名字，他听到后就会来找我，告诉我他的地址。"

风清扬又问了大把类似脑筋急转弯的问题，然后风清扬说："现在你明白根据IP地址直接查出端口的道理了吗？等到你明白这个道理，你自然会做出三层交换机来"，令狐冲仔细回忆了今天的话，终于明白了和二层转发由MAC地址对应到出端口的道理一样，三层转发也可以直接由IP地址对应到出端口，IP地址的路由可以通过ARP来学习，同样需要老化。这样，VLAN间转发除第一个包需要通过ARP获得主机路由外，其它的报文直接根据IP地址就能够查找到出端口，转发速度远远高于路由器转发的速度。抬头看时，风清扬已经走了。

一年后，令狐冲下思过崖，成功的推出Quidway S8016路由交换机。实现了VLAN间的互通，并且与嵩山，黑木崖等路由器实现互通。

三层交换机是在二层交换机的基础上增加三层交换功能，但它不是简单的二层交换机加路由器，二而是采用了不同的转发机制。路由器的转发采用最长匹配的方式，实现复杂，通常使用软件来实现，。而三层交换机的路由查找是针对流的，它利用CACHE技术，很容易采用ASIC实现，因此，可以大大的节约成本，并实现快速转发。

很多文章会提及三层交换机和路由器的区别，一般的比较是三层交换机又快又便宜。这些话没有错，但场合是汇聚层。我们看到，在汇聚层，面向三层交换机直接下挂的主机，因为能够获得其主机路由，所以三层交换机能够实现快速查找；而对于通过其它路由器连接多个子网后到达的主机，三层交换机和路由器的处理是一样的，同样采用最长匹配的方法查找到下一跳，由下一跳路由器进行转发。

因此，通常的组网方式是在骨干层使用GSR，汇聚层使用三层交换机。当然，对于一个小型的城域网，也可以直接拿三层交换机组网，不需要GSR。

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补充一点
路由器与集线器、交换机的根本区别
在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。
在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基层网络单位－－园区网，同时负责下层网络之间的数据转发。
在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网（ＬＡＮ），其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。
在其中，处个子网在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。

第二层交换机和路由器的区别
传统交换机从网桥发展而来，属于ＯＳＩ第二层即数据链路层设备。它根据ＭＡＣ地址寻址，通过站表选择路
由，站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于ＯＳＩ第三层即网络层设备，它根据ＩＰ地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速，由于交换机只须识别帧中ＭＡＣ地址，直接根据ＭＡＣ地址产生选择转发端口算法简单，便于ＡＳＩＣ实现，因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。
1.回路：根据交换机地址学习和站表建立算法，交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路，必须启动生成树算
法，阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题，路由器之间可以有多条通路来平衡负载，提高可靠性。
2.负载集中：交换机之间只能有一条通路，使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配，以平衡负载。
而路由器的路由协议算法可以避免这一点，ＯＳＰＦ路由协议算法不但能产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。
3.广播控制：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域，广播报文散到
整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过路由器继续进行广播。
4.子网划分：交换机只能识别ＭＡＣ地址。ＭＡＣ地址是物理地址，而且采用平坦的地址结构，因此不能根据Ｍ
ＡＣ地址来划分子网。而路由器识别ＩＰ地址，ＩＰ地址由网络管理员分配，是逻辑地址且ＩＰ地址具有层次结构，被划分成网络号和主机号，可以非常方便地用于划分子网，路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。
5.保密问题：虽说交换机也可以根据帧的源ＭＡＣ地址、目的ＭＡＣ地址和其他帧中内容对帧实施过滤，但路由
器根据报文的源ＩＰ地址、目的ＩＰ地址、ＴＣＰ端口地址等内容对报文实施过滤，更加直观方便。
6.介质相关：交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换，但这种转换过程比较复杂，不适合
ＡＳＩＣ实现，势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连，而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同，它主要用于不同网络之间互连，因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势，但价格昂贵，报文转发速度低。 近几年，交换机为提高性能做了许多改进，其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。
划分子网可以缩小广播域，减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网，广播报文不能经过路由器广播出去，连接在路由器不同接口的子网属于不同子网，子网范围由路由器物理划分。对交换机而言，每一个端口对应一个网段，由于子网由若干网段构成，通过对交换机端口的组合，可以逻辑划分子网。广播报文只能在子网内广播，不能扩散到别的子网内，通过合理划分逻辑子网，达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合，没有物理上的相关性，因此称为虚拟子网，或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题，且虚拟网内网段与其物理位置无关，即相邻网段可以属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信，增强了对网络内数据的访问控制。交换机和路由器是性能和功能的矛盾体，交换机交换速度快，但控制功能弱，路由器控制性能强，但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换，既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能。

第三层交换机和路由器的区别
在第三层交换技术出现之前，几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来，他们完全是相同的：提供路由功能正在路由器的工作，然而，现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备，第三层交换机具有以下特征：
1.转发基于第三层地址的业务流；
2.完全交换功能；
3.可以完成特殊服务，如报文过滤或认证；
4.执行或不执行路由处理。
第三层交换机与传统路由器相比有如下优点：
1.子网间传输带宽可任意分配：传统路由器每个接口连接一个子网，子网通过路由器进行传输的速率被接口的带
宽所限制。而三层交换机则不同，它可以把多个端口定义成一个虚拟网，把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口，该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机，由于端口数可任意指定，子网间传输带宽没有限制。
2.合理配置信息资源：由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别，子网设置单独服务器的意义
不大，通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用，更可以合理配置信息资源。
3.降低成本：通常的网络设计用交换机构成子网，用路由器进行子网间互连。目前采用三层交换机进行网络设
计，既可以进行任意虚拟子网划分，又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信，为此节省了价格昂贵的路由器。
4.交换机之间连接灵活：作为交换机，它们之间不允许存在回路，作为路由器，又可有多条通路来提高可靠性、
平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口，但进行路由选择时，依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。

五、结论
综上所述，交换机一般用于ＬＡＮ－ＷＡＮ的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于ＷＡＮ－ＷＡＮ之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。
相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用