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三層交換機(jī)和路由器的區(qū)別

 quain館 2013-04-29
三層交換機(jī)和路由器都工作在網(wǎng)絡(luò)的第三層,,根據(jù)ip地址進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)(或交換),原理上沒有太大的區(qū)別,, 這兩個名詞趨向于統(tǒng)一,,所謂交換路由器和路由交換機(jī)指的是同一樣?xùn)|西。我們可以認(rèn)為三層交換機(jī)就是一個多端口的路由器,。
  
  但如果從二者的歷史的發(fā)展的角度去尋找,,我們還是能夠找出一些差別的:
  
  路由器的歷史比較久遠(yuǎn)一些,80年代中期思科就推出了業(yè)界第一臺路由器,。路由器的推出是為了解決遠(yuǎn)程的,、 不同網(wǎng)段的互連互通,所謂“路由”就是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包(如IP Packet)的目的地址(如IP地址)查表,, 以決定并將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到通往目的地的“下一跳”,。由于路由算法比較復(fù)雜, 早期的路由器一般都是基于CPU以“單跳時鐘”指令計算的方式來處理和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包,,這種方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的效率是比較低的,。 但我們不要忘了,在當(dāng)時,,遠(yuǎn)程廣域的互連互通是第一位的,,而需要并用得起路由器的是大企業(yè)大機(jī)構(gòu)(如銀行)。一方面,, 承載數(shù)據(jù)的廣域網(wǎng)鏈路速度比較低(低于1個E1=2Mbps,如PSTN,、ISDN、DDN,、Frame Relay等),另一方面當(dāng)時的應(yīng)用以UNIX主機(jī)計算為主,,所以網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣炔⒉皇谴髥栴}。
  
  總結(jié)起來,,傳統(tǒng)的路由器有3個特點:
  
  1,、基于CPU的單步時鐘處理機(jī)制
  2,、能夠處理復(fù)雜的路由算法和協(xié)議
  3、主要用于廣域網(wǎng)的低速數(shù)據(jù)鏈路
  
  進(jìn)入90年代,,PC機(jī)的飛速發(fā)展,,導(dǎo)致以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議的迅速崛起和廣泛應(yīng)用,企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)越來越龐大,, Internet已經(jīng)成為最大的廣域網(wǎng),,企業(yè)的遠(yuǎn)程互連互通已經(jīng)越來越從自建(租)的專網(wǎng)轉(zhuǎn)向Internet。 這些變化直接導(dǎo)致了交換機(jī)的出現(xiàn),,路由器的升級換代,,以及路由器和交換機(jī)的融合。
  
  最早的以太網(wǎng)交換機(jī)于95年前后問世,,其前身是網(wǎng)橋,。網(wǎng)橋工作在網(wǎng)絡(luò)的第二層,它的作用之一是隔離網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴,。我們知道,, 以太網(wǎng)上主機(jī)之間通訊鏈路的建立很大程度上依賴于一種廣播包,嚴(yán)格來說廣播包只負(fù)責(zé)建立和維系通訊而不傳送有效的數(shù)據(jù),, 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)數(shù)量增大時廣播包會以指數(shù)級增長,,占用太多帶寬,降低網(wǎng)絡(luò)效率(權(quán)威的說法,,一個以太網(wǎng)段的主機(jī)數(shù)量不要超過30臺,, 超過時就應(yīng)該用網(wǎng)橋加以隔離)。網(wǎng)橋很像一個有著左膀和右臂的人,, 它根據(jù)以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)幀(Frame)的目的MAC地址決定是否將幀在左右手之間交換,。廣播包是沒有目的地址的(意味著給所有人), 所以被隔斷,。我們可以把交換機(jī)理解成一個多端口的網(wǎng)橋,,連接在它的每一個端口上的主機(jī)或網(wǎng)段獨享帶寬,各端口之間的交換相對獨立,, 提高了網(wǎng)絡(luò)效率,。交換機(jī)工作在網(wǎng)絡(luò)第二層,算法相對簡單,,很快就有芯片廠家將其固化,, 生產(chǎn)出交換機(jī)的核心ASIC芯片,,推出硬件的線速度交換機(jī),。
  
  總結(jié)起來,傳統(tǒng)的交換機(jī)有3個特點:
  
  1,、基于ASIC硬件,,線速度交換
  2,、工作在網(wǎng)絡(luò)第二層,主要是以太網(wǎng)
  3,、主要用于局域網(wǎng)的快速數(shù)據(jù)交換
  
  隨著企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)到,,主機(jī)增加到成百上千臺,網(wǎng)絡(luò)第三層的廣播風(fēng)暴成為了問題(權(quán)威的說法: 一個TCP/IP網(wǎng)段上的主機(jī)數(shù)量不要超過300臺),。傳統(tǒng)的交換機(jī)工作在網(wǎng)絡(luò)第二層,,不能隔離三層的廣播。 一個的解決辦法是在交換機(jī)上做VLAN隔離,,再將VLAN上匯聚到上級路由器上,,由路由器實現(xiàn)不同網(wǎng)段(3層網(wǎng)段)之間的路由轉(zhuǎn)發(fā)。 這就是最初的路由+交換模型,,典型的產(chǎn)品是CISCO的Catalyst 5500路由交換機(jī),。
  
  路由+交換是一個過渡產(chǎn)品, 今天的三層交換機(jī)在體系結(jié)構(gòu)上已有很大的改觀,,路由和交換通過ASIC充分揉合,,第一個包經(jīng)過路由算法確定路徑后, 后續(xù)的數(shù)據(jù)包交由交換引擎實現(xiàn)線速度交換,。當(dāng)然,,把所有的路由算法都固化還很困難, 這就是今天的三層交換機(jī)要么不能100%實現(xiàn)線速交換,,要么只能支持有限的簡單的路由協(xié)議的原因,。
  
  傳統(tǒng)的路由器隨著Internet的發(fā)展也繼續(xù)保持其生命力。復(fù)雜的協(xié)議(如BGP,、MPLS),, 新的功能和應(yīng)用(如VPN、Security)都離不開軟件和CPU的計算,但路由器在體系結(jié)構(gòu)上也進(jìn)行了非常大的改進(jìn), 并融合了越來越多的固件和ASIC,。
  
  路由和交換的發(fā)展透析著IT產(chǎn)業(yè)軟件和硬件的演變,,并將隨著人們對功能和性能的不懈追求而繼續(xù)演變下去。

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