比较分析三层交换机、路由器和集线器

　　引言

    为了适应网络应用深化带来的挑战，网络在规模和速度方向都在急剧发展，局域网的速度已从初的10Mbit/s 提高到100Mbit/s，目前千兆以太网技术已得到普遍应用。

　　在网络结构方面也从早期的共享介质的局域网发展到目前的交换式局域网。交换式局域网技术使专用的带宽为用户所独享，极大的提高了局域网传输的效率。可以说，在网络系统集成的技术中，直接面向用户的层接口和第二层交换技术方面已得到令人满意的答案。但是，作为网络、起到网间互连作用的路由器技术却没有质的突破。在这种情况下，一种新的路由技术应运而生，这就是第三层交换技术：说它是路由器，因为它可操作在网络协议的第三层，是一种路由理解设备并可起到路由决定的作用；说它是交换器，是因为它的速度极快，几乎达到第二层交换的速度。三层交换机和路由器这三种技术究竟谁优谁劣，它们各自适用在什么环境？

　　关于三层交换机和路由器，目前各个领域都应用的很广泛，包括hub（集线器），下面就对这三者的区别进行详细的分析。之所以有人搞不清三层交换机和路由器之间的区别，根本就是三层交换机也具有“路由”功能，与传统路由器的路由功能总体上是一致的。虽然如此，三层交换机与路由器还是存在着相当大的本质区别的，下面分别予以介绍。

　　1.主要功能不同

　　三层交换机与路由器都具有路由功能。路由器的主要功能还是路由功能，但它的其它功能只不过是其附加功能。三层交换机仍是交换机产品，只不过它是具备了一些基本的路由功能的交换机，它的主要功能仍是数据交换。也就是说它同时具备了数据交换和路由由发两种功能，但其主要功能还是数据交换；而路由器仅具有路由转发这一种主要功能。

　　2.主要适用的环境不一样

　　三层交换机主要连接简单的局域网，而路由器连接的是比较复杂的各种类型的网络。三层交换机的路由功能通常比较简单，路由路径远没有路由器那么复杂。它所面对的主要是简单的局域网连接。它用在局域网中的主要用途还是提供快速数据交换功能，满足局域网数据交换频繁的应用特点。

　　而路由器则不同，它的设计是为了满足不同类型的网络连接，它的路由功能更多的体现在不同类型网络之间的互联上，如局域网与广域网之间的连接、不同协议的网络之间的连接等，所以路由器主要是用于不同类型的网络之间。它主要的功能就是路由转发，解决好各种复杂路由路径网络的连接就是它的终目的，所以路由器的路由功能通常非常强大，不仅适用于同种协议的局域网间，更适用于不同协议的局域网与广域网间。它的优势在于选择路由、负荷分担、链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。为了与各种类型的网络连接，路由器的接口类型非常丰富，而三层交换机则一般仅同类型的局域网接口，非常简单。

　　3.性能体现不一样

　　从技术上讲，路由器和三层交换机在数据包交换操作上存在着明显区别。路由器一般由基于微处理器的软件路由引擎执行数据包交换，而三层交换机通过硬件执行数据包交换。三层交换机在对个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。同时，三层交换机的路由查找是针对数据流的，它利用缓存技术，很容易利用ASIC技术来实现，因此，可以大大节约成本，并实现快速转发。而路由器的转发采用长匹配的方式，实现复杂，通常使用软件来实现，转发效率较低。

　　正因如此，从整体性能上比较的话，三层交换机的性能要远优于路由器，非常适用于数据交换频繁的局域网中；而路由器虽然路由功能非常强大，但它的数据包转发效率远低于三层交换机，更适合于数据交换不是很频繁的不同类型网络的互联，如局域网与互联网的互联。如果把路由器，特别是路由器用于局域网中，则在相当大程度上是一种浪费（就其强大的路由功能而言），而且还不能很好地满足局域网通信性能

　　4.hub与交换机的区别

　　首先，让我们先简单地了解交换机和集线器间的区别。集线器采用的是共享带宽的工作方式，简单打个比如，集线器就好比一条单行道，“10M”的带宽分多个端口使用，当一个端口占用了大部分带宽后，另外的端口就会显得很慢。相反，交换机是一个独享的通道，它能确保每个端口使用的带宽，如百兆的交换机，它能确保每个端口都有百兆的带宽。

　　正因为交换机比集线器有着明显的优势，目前的集线器几乎可说绝迹市场。更重要的因素是交换机的价格不断下滑，在性价比的促使下，集线器没办法不退出“江湖”。

　　1.集线器（hub）是中继器的一种形式。它工作在物理层，与中继器一样，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发。完成信号的复制，调整和放大功能。不同的是hub能提供多端口服务。在数据的传输过程中。因为阻塞，延时等原因。将会出现短帧，碎片等。从ISO物理体系上看出，hub属于物理层的设备。物理层提供基本的机制，该机制对二进制数据（位）进行编码（发送到物理介质）和解码（从物理介质接收），物理层也定义与介质的物理连接机制，但不是介质本身。所以hub只对数据进行单一的同步，放大，整形作用，而对数据过程中的短帧，碎片无法进行处理。

　　2.交换机（SWITCH）类似于hub，能连接两个局域网段。现在，网络设备市场对交换机有很多不同的命名，很大程度上是各品牌间对交换机不同的命名，笔者大致把交换机简单分为几类：普通交换机、网管交换机、三层交换机和模块化交换机。它工作在数据链路层，能起到过滤帧的作用。SWITCH检测帧的源地址及目的地址。如果在同一网络段则不转发。如果不在同一网段，就把帧转发到另一网段。

　　SWITCH工作在数据链路层。该层提供了一个由信息位组成的帧（Frame），帧由一个包含起始标志的报头或报头位，寻址信息和（对于LAN）一个32位的循环冗余码（CRC）组成。CRC的作用是在信息位穿过物理介质时保证帧的完整性。数据链路层还提供链路的管理。对于以太网，在通道空闲时传送帧，在检测到冲突时停止。在令牌环网中。当接收到一个自由的令牌时进行帧的传送。所以交换机不但可以对数据进行同步，放大，整形，还能有效的过滤短帧、碎片。集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。