三层交换机原理概述（交换机路由器区别通俗理解）

前言

路由器和三层交换机都属于网络数据传输设备，且能支持路由协议，但是它们之间还是存在较大的差异，如路由器主要是将多个局域网连接到广域网，而三层交换机主要用于局域网之间的连接，除此之外，它们之间的功能、性能、成本等也各有所不同。

正文

1、路由器是什么？

路由器作为互联网的主要节点设备，可连接电脑等设备与网络通信，实现上网功能。路由器一般工作在OSI网络标准模型的第三层——网络层，它可利用网络层定义的“逻辑”上的IP地址（网络地址）来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。其具备防火墙功能，能避免网络遭受攻击，有效保护网络安全性。

与此同时，路由器还具备选择数据传送线路的作用，它可为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳（通畅快捷）传输路径，并将该数据有效的传送到目的站点，其大大提高了通信速度，减轻网络系统通信负荷，提高了网络系统畅通率。

路由器拓扑

2、三层交换机是什么？

三层交换机采用三层交换技术（二层交换机技术+三层转发技术），可基于MAC地址（物理地址）转发数据帧。三层交换机主要工作在OSI网络标准模型的第三层——网络层，具备网络层的功能，其中除了支持所有交换机功能外，同时还具备VLAN间路由的基本路由功能。相对于路由器来说，三层交换机的路由转发主要是依靠硬件（ASIC）实现，数据包转发不用经过复杂的过程，可有效减少网络延迟，数据包转发更加快速，从而提高了大型局域网内部的数据交换（路由性能），实现“一次路由，多次转发”。

三层交换机

3、路由器与三层交换机的区别

虽然路由器与三层交换机都具备路由转发功能，且都在OSI模型的第三层（即网络层）运行，但两者之间仍然存着区别，如功能、性能以及应用范围的不同，且两者之间无法替代。

交换机vs路由器

①路由器与三层交换机的转发依据不同

路由器则是利用IP地址（网络地址）来确定数据转发的地址，而三层交换机是利用MAC地址（物理地址）来确定转发数据的目的地址。

②路由器与三层交换机的功能不同

路由器的功能主要是路由转发，但也会附带一些备用功能，如硬件防火墙、二层交换机技术等功能；而三层交换机本质上属于交换机，其主要功能仍旧是数据交换，只不过附带了一些路由转发功能，使其使用更加广泛、增强了扩展性。

③路由器与三层交换机的应用范围不同

由上述提及的两者功能区别可知，路由器的主要功能是路由转发，专用于处理复杂的路由路径和网络连接，实现跨网段连接，其具备选择最佳路由、负荷分担、链路备份以及与其他网络进行路由信息的交换等功能，因此路由器适用于任何网络之间的连接，如局域网与广域网之间等。而三层交换机的主要功能是以太网数据交换，路由转发功能属于附加功能，因此三层交换机适用于简单的接入网连接。

④路由器与三层交换机的性能不同

路由器的路由转发是通过软件实现的，需在CPU中运行一段程序来处理路由转发；而三层交换机的路由转发是通过硬件实现的，一般使用ASIC芯片来处理路由转发；因此相对来说，三层交换机的转发效率会高过路由器。另外，由于三层交换机的路由转发功能在硬件上，因此它不具备软件的可扩展性以及路由器的附加功能（如防火墙）。

⑤路由器与三层交换机的接口不同

为了能够适应各种类型的网络连接，路由器支持多种不同的有线传输介质，如光纤、电话线、串行线缆等，其接口类型种类繁多，如以太网接口、令牌环接口、FDDI接口、E1/T1接口、WLAN网卡等；而三层交换机一般只有以太网接口，如RJ-45接口、光纤接口等。

4、路由器VS三层交换机：如何选择

关于路由器与三层交换机的选择一直以来都是业界比较受争议的话题，有人认为路由器同样能够达到子网安全隔离互相通信的目的，为什么要选择三层交换机？实际上，路由器和三层交换机的选择需要根据网络设计的实际需求而选择的合适的设备。

对于路由器来说：

虽说三层交换机有路由转发功能，但路由器的一些特殊功能是三层交换机无法取代，如防火墙功能等，因此当出现以下情况选择路由器更为合适。

①若想直连ISP（互联网服务提供商）提供互联网服务；

②若想在办公室之间建立链路，如在公共互联网中更加安全的连接两个办公室；

③MPLS配置中的用户网络边缘设备（CE）。

对于三层交换机来说：

由于三层交换机缺乏WAN能力，因此三层交换机适合用于具有大规模的设备子网和大流量的内部网络环境中。如下情况：

①各部门需要依靠广播域来提高网络性能或安全性；

②需连接房间里的交换机，为服务器提供更多以太网接口，以便实现服务器直连；

③通过互联网服务提供商（ISP）提供的2层网络链路，建立办公室间的连接后，可直接连接到3层交换机，同时配置路由路径；

④需要更多吞吐量、直接访问以及VLAN间的通信；

⑤当网络规模较大，广播域大，需要更优的VLAN能力。

总结

其实无论从哪些方面来说，在局域网中进行多子网连接，最好还是选择三层交换机，特别是在不同子网数据交换频繁的环境中。因为三层交换机既可以确保子网间的通信性能需求，也可以节省另外购买交换机的成本。当然，若是子网间的通信不频繁，选择路由器也无可厚非。