交换机和路由器之间有什么区别?
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交换
谈到交换的问题，从广义上讲，任何数据的转发都可以称作交换。当然，现在我们指的是狭
义上的交换，仅包括数据链路层的转发。做网络的人理解交换大多是从交换机开始的，电路
交换机在通信网中已经使用了几十年了，做帧交换的设备，尤其是以太网交换机的大规模使
用则是近几年的
事情。
理解以太网交换机的作用还要从网桥的原理讲起。传统以太网是共享型的，如果网段上有四
台计算机A、B
、C和D，那么A与B通信的同时，C和D只能是被动的收听。假如将缆段分开（即微化），A、
B在一段上，C、D在另一段上，那么A和B通信的同时，C和D也可以通信，这样原有10M的带宽
从理论上讲就变成20M了。同时，为了确保这两个网段可以互相通信，需要用桥将它们连接
起来，桥是有两块
网卡的计算机。
在整个网络刚刚启动时，桥对网络的拓朴一无所知。这时，假设A发送数据给B，因为网络是
广播式的，所以桥也收到了，但桥不知到B在自己的左边还是右边，它就进行缺省的转发，
即在另外一块网卡上发送这个信息。虽然做了一次无用的转发，但通过这个过程，桥学习到
数据的发送者A在
自己的左边。当网络上的每一台计算机都发送过数据之后，桥就是智能的了，它了解每一台
计算机在哪一个网段上。当A再发送数据给B时，桥就不进行数据转发了，与此同时，C可以
发送数据给D。
从上面的例子可以看出，桥可以减少网络冲突发生的几率，这就是我们使用桥的主要目的，
称作减小冲突域。但桥并不能阻止广播，广播信息的隔绝要靠三层的连接设备，路由器。
按照缆段微化的思想，缆段越多，可用带宽就越高。极限情况是每一台计算机处在一个独立
的缆段上，如果网络上有十台计算机，就需要一个十端口的桥将它们连接起来。但实现这样
一个桥不太现实，软件转发的速度也跟不上，于是有了交换机，交换机就是将上述多端口的
桥硬件或固件化
，以达到更低的成本和更高的性能。
交换机的一个重要的功能是避免交换循环，这就涉及到了STP（Spanning Tree Protocol，
分支树协议）。分支树协议的功能是避免数据帧在交换机构成的网络中循环传送。如下图所
示，如果网络中有冗余链路的话，STP协议现选出根交换机（Route
Bridge），然后确定每一台非根交换机到根交换机之间的路径，最后，将此路径上的所有链
路置成转发（Forward）状态，其余的交换机之间的连接就是冗余链路，置为阻塞（Block）
状态。
交换机的另外一个重要功能是VLAN（Virtual LAN，虚拟局域网）。VLAN的好处主要有三个
：
端口的分隔。即便在同一个交换机上，处于不同VLAN的端口也是不能通信的。这样一个物理
的交换机可以当作多个逻辑的交换机使用。
网络的安全。不同VLAN不能直接通信，杜绝了广播信息的不安全性。
灵活的管理。更改用户所属的网络不必换端口和联线，只该软件配置就可以了。
VLAN可以按端口或MAC地址来划分。
有时，我们需要在交换机所构成的网络上保持VLAN的配置的一致性。这就需要交换机之间按
照VTP（VLAN Trunk Protocol，VLAN骨干协议）交流VLAN信息。VTP协议只在骨干端口（
Trunk Port），即交换机之间的端口，上运行。
路由器是网络间的连接设备，它重要工作之一是路径选择。这个功能是路由器智能的核心，
它是由管理员的配置和一系列的路由算法实现的。
路由算法有动静之分，静态路由是一种特殊的路由，它是由管理员手工设定的。手工配置所
有的路由虽然可以使网络正常运转，但是也会带来一些局限性。网络拓扑发生变化之后，静
态路由不会自动改变，必须有网络管理员的介入。缺省路由是静态路由的一种，也是由管理
员设置的。在没
有找到目标网络的路由表项时，路由器将信息发送到缺省路由器（gateway of last
resort）。而动态的算法，顾名思义，是由路由器自动计算出的路由，常说的RIP、OSPF等
等都是动态算法的典型代表。
另外还可以将路由算法分为DV和LS两种。DV（Distance，距离向量）算法将当前路由器的路
由信息传送给相邻路由器，相邻路由器将这些信息加入自身的路由表。而LS（Link
State，链路状态）算法将链路状态信息传给域内所有的路由器，接收路由器利用这些信息
构建网络拓扑图，并利用图论中的最短路径优先算法决定路由。相比之下，距离向量算法比
较简单，而链路状态算法较为复杂，占用的CPU和内存也要多一些。但是由于链路状态算法
采用的是自身的计
算结果，所以比较不容易产生路由循环。RIP是DV类算法的典型代表，而OSPF是LS的代表协
议。
四种最常见路由协议是RIP、IGRP、OSPF和EIGRP。
RIP（Routing Information Protocols，路由信息协议）是使用最广泛的距离向量协议，它
是由施乐（Xerox）在70年代开发的。当时，RIP是XNS（Xerox Network
Service，施乐网络服务）协议簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施乐协议的改进版。RIP最
大的特点是，无论实现原理还是配置方法，都非常简单。RIP基于跳数计算路由，并且定期
向邻居路由器发送更新消息。
IGRP是CISCO专有的协议，只在CISCO路由器中实现。它也属于距离向量类协议，所以在很多
地方与RIP有共同点，比如广播更新等等。它和RIP最大的区别表现在度量方法、负载均衡等
几方面。IGRP支持多路径上的加权负载均衡，这样网络的带宽可以得到更加合理的利用。另
外，与RIP仅使?
锰��魑�攘恳谰莶煌�琁GRP使用了多种参数，构成复合的度量值，这其中可以包含的因
素有：带宽、延迟、负载、可靠性和MTU（最大传输单元）等等。
OSPF协议是80年代后期开发的，90年代初成为工业标准，是一种典型的链路状态协议。
OSPF的主要特性包括：支持VLSM（变长的子网掩吗）、收敛迅速、带宽占用率低等等。
OSPF协议在邻居之间交换链路状态信息，以便路由器建立链路状态数据库（LSD），之后，
路由器根据数据库中的信?
⒗�肧PF（Shortest Path First，最短路径优先）算法计算路由表，选择路径的主要依据
是带宽。
EIGRP是IGRP的增强版，它也是CISCO专有的路由协议。EIGRP采用了扩散更新（DUAL）算法
，在某种程度上，它和距离向量算法相似，但具有更短的收敛时间和更好的可操作性。作为
对IGRP的扩展，EIGRP支持多种可路由的协议，如IP、IPX和AppleTalk等等。运行在IP环境
时，EIGRP还可以?
隝GRP进行平滑的连接，因为它们的度量方法是一致的。
以上四种路由协议都是域内路由协议，他们通常使用在自治系统的内部。当进行自治系统间
的连接时，往往采用诸如BGP（Border Gateway Protocols，边界路由协议）和EGP（
External Gateway
Protocols，外部路由协议）这样的域间路由协议。目前在Internet上使用的域间路由协议
是BGP第四版。
收敛是路由算法选择时所遇到的一个重要问题。收敛时间是指从网络的拓扑结构发生变化到
网络上所有的相关路由器都得知这一变化，并且相应地做出改变所需要的时间。这一时间越
短，网络变化对全网的扰动就越小。收敛时间过长会导致路由循环的出现。
在上述几种域内路由算法中，RIP和IGRP的收敛时间相对较长，都是分钟数量级的；OSPF要
短一些，数十秒内可以收敛；EIGRP最短，网络拓扑发生变化之后，几秒钟即可达到收敛状
态。
全交换园区网络
传统的园区网络是路由器加交换机的结构。交换机负责网络内部的传输，划分VLAN以保证二
层的安全性和灵活性，路由器则完成网间的寻址和数据转发工作。
通常，路由器的性能比交换机要差一些，因为路由器是基于软件的查表转发，而交换机可以
实现硬件的直通式转发。但在传统的园区网络中，路由器并不会成为网络的瓶颈。因为80%
的数据量是在网络内部的通讯，只有20%的数据是做远程访问，也就是说，大多数经过交换
机的信息并不经过
谈到交换的问题，从广义上讲，任何数据的转发都可以称作交换。当然，现在我们指的是狭
义上的交换，仅包括数据链路层的转发。做网络的人理解交换大多是从交换机开始的，电路
交换机在通信网中已经使用了几十年了，做帧交换的设备，尤其是以太网交换机的大规模使
用则是近几年的
事情。
理解以太网交换机的作用还要从网桥的原理讲起。传统以太网是共享型的，如果网段上有四
台计算机A、B
、C和D，那么A与B通信的同时，C和D只能是被动的收听。假如将缆段分开（即微化），A、
B在一段上，C、D在另一段上，那么A和B通信的同时，C和D也可以通信，这样原有10M的带宽
从理论上讲就变成20M了。同时，为了确保这两个网段可以互相通信，需要用桥将它们连接
起来，桥是有两块
网卡的计算机。
在整个网络刚刚启动时，桥对网络的拓朴一无所知。这时，假设A发送数据给B，因为网络是
广播式的，所以桥也收到了，但桥不知到B在自己的左边还是右边，它就进行缺省的转发，
即在另外一块网卡上发送这个信息。虽然做了一次无用的转发，但通过这个过程，桥学习到
数据的发送者A在
自己的左边。当网络上的每一台计算机都发送过数据之后，桥就是智能的了，它了解每一台
计算机在哪一个网段上。当A再发送数据给B时，桥就不进行数据转发了，与此同时，C可以
发送数据给D。
从上面的例子可以看出，桥可以减少网络冲突发生的几率，这就是我们使用桥的主要目的，
称作减小冲突域。但桥并不能阻止广播，广播信息的隔绝要靠三层的连接设备，路由器。
按照缆段微化的思想，缆段越多，可用带宽就越高。极限情况是每一台计算机处在一个独立
的缆段上，如果网络上有十台计算机，就需要一个十端口的桥将它们连接起来。但实现这样
一个桥不太现实，软件转发的速度也跟不上，于是有了交换机，交换机就是将上述多端口的
桥硬件或固件化
，以达到更低的成本和更高的性能。
交换机的一个重要的功能是避免交换循环，这就涉及到了STP（Spanning Tree Protocol，
分支树协议）。分支树协议的功能是避免数据帧在交换机构成的网络中循环传送。如下图所
示，如果网络中有冗余链路的话，STP协议现选出根交换机（Route
Bridge），然后确定每一台非根交换机到根交换机之间的路径，最后，将此路径上的所有链
路置成转发（Forward）状态，其余的交换机之间的连接就是冗余链路，置为阻塞（Block）
状态。
交换机的另外一个重要功能是VLAN（Virtual LAN，虚拟局域网）。VLAN的好处主要有三个
：
端口的分隔。即便在同一个交换机上，处于不同VLAN的端口也是不能通信的。这样一个物理
的交换机可以当作多个逻辑的交换机使用。
网络的安全。不同VLAN不能直接通信，杜绝了广播信息的不安全性。
灵活的管理。更改用户所属的网络不必换端口和联线，只该软件配置就可以了。
VLAN可以按端口或MAC地址来划分。
有时，我们需要在交换机所构成的网络上保持VLAN的配置的一致性。这就需要交换机之间按
照VTP（VLAN Trunk Protocol，VLAN骨干协议）交流VLAN信息。VTP协议只在骨干端口（
Trunk Port），即交换机之间的端口，上运行。
路由器是网络间的连接设备，它重要工作之一是路径选择。这个功能是路由器智能的核心，
它是由管理员的配置和一系列的路由算法实现的。
路由算法有动静之分，静态路由是一种特殊的路由，它是由管理员手工设定的。手工配置所
有的路由虽然可以使网络正常运转，但是也会带来一些局限性。网络拓扑发生变化之后，静
态路由不会自动改变，必须有网络管理员的介入。缺省路由是静态路由的一种，也是由管理
员设置的。在没
有找到目标网络的路由表项时，路由器将信息发送到缺省路由器（gateway of last
resort）。而动态的算法，顾名思义，是由路由器自动计算出的路由，常说的RIP、OSPF等
等都是动态算法的典型代表。
另外还可以将路由算法分为DV和LS两种。DV（Distance，距离向量）算法将当前路由器的路
由信息传送给相邻路由器，相邻路由器将这些信息加入自身的路由表。而LS（Link
State，链路状态）算法将链路状态信息传给域内所有的路由器，接收路由器利用这些信息
构建网络拓扑图，并利用图论中的最短路径优先算法决定路由。相比之下，距离向量算法比
较简单，而链路状态算法较为复杂，占用的CPU和内存也要多一些。但是由于链路状态算法
采用的是自身的计
算结果，所以比较不容易产生路由循环。RIP是DV类算法的典型代表，而OSPF是LS的代表协
议。
四种最常见路由协议是RIP、IGRP、OSPF和EIGRP。
RIP（Routing Information Protocols，路由信息协议）是使用最广泛的距离向量协议，它
是由施乐（Xerox）在70年代开发的。当时，RIP是XNS（Xerox Network
Service，施乐网络服务）协议簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施乐协议的改进版。RIP最
大的特点是，无论实现原理还是配置方法，都非常简单。RIP基于跳数计算路由，并且定期
向邻居路由器发送更新消息。
IGRP是CISCO专有的协议，只在CISCO路由器中实现。它也属于距离向量类协议，所以在很多
地方与RIP有共同点，比如广播更新等等。它和RIP最大的区别表现在度量方法、负载均衡等
几方面。IGRP支持多路径上的加权负载均衡，这样网络的带宽可以得到更加合理的利用。另
外，与RIP仅使?
锰��魑�攘恳谰莶煌�琁GRP使用了多种参数，构成复合的度量值，这其中可以包含的因
素有：带宽、延迟、负载、可靠性和MTU（最大传输单元）等等。
OSPF协议是80年代后期开发的，90年代初成为工业标准，是一种典型的链路状态协议。
OSPF的主要特性包括：支持VLSM（变长的子网掩吗）、收敛迅速、带宽占用率低等等。
OSPF协议在邻居之间交换链路状态信息，以便路由器建立链路状态数据库（LSD），之后，
路由器根据数据库中的信?
⒗�肧PF（Shortest Path First，最短路径优先）算法计算路由表，选择路径的主要依据
是带宽。
EIGRP是IGRP的增强版，它也是CISCO专有的路由协议。EIGRP采用了扩散更新（DUAL）算法
，在某种程度上，它和距离向量算法相似，但具有更短的收敛时间和更好的可操作性。作为
对IGRP的扩展，EIGRP支持多种可路由的协议，如IP、IPX和AppleTalk等等。运行在IP环境
时，EIGRP还可以?
隝GRP进行平滑的连接，因为它们的度量方法是一致的。
以上四种路由协议都是域内路由协议，他们通常使用在自治系统的内部。当进行自治系统间
的连接时，往往采用诸如BGP（Border Gateway Protocols，边界路由协议）和EGP（
External Gateway
Protocols，外部路由协议）这样的域间路由协议。目前在Internet上使用的域间路由协议
是BGP第四版。
收敛是路由算法选择时所遇到的一个重要问题。收敛时间是指从网络的拓扑结构发生变化到
网络上所有的相关路由器都得知这一变化，并且相应地做出改变所需要的时间。这一时间越
短，网络变化对全网的扰动就越小。收敛时间过长会导致路由循环的出现。
在上述几种域内路由算法中，RIP和IGRP的收敛时间相对较长，都是分钟数量级的；OSPF要
短一些，数十秒内可以收敛；EIGRP最短，网络拓扑发生变化之后，几秒钟即可达到收敛状
态。
全交换园区网络
传统的园区网络是路由器加交换机的结构。交换机负责网络内部的传输，划分VLAN以保证二
层的安全性和灵活性，路由器则完成网间的寻址和数据转发工作。
通常，路由器的性能比交换机要差一些，因为路由器是基于软件的查表转发，而交换机可以
实现硬件的直通式转发。但在传统的园区网络中，路由器并不会成为网络的瓶颈。因为80%
的数据量是在网络内部的通讯，只有20%的数据是做远程访问，也就是说，大多数经过交换
机的信息并不经过
参考资料： bbs.freecity.cn
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