交换机和路由器各自实现的原理是什么?

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解析:

1.什么是交换机

交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

2.交换机的工作原理

在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”--要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员--交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。

可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。

3.交换机的性能特点

1）独享带宽

由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人。这样一来，交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。并且每个端口都可视为是独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。比如说，当A主机向D主机发送数据时，B主机可同时向C主机发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽--假设此时它们使用的是10Mb的交换机，那么该交换机此时的总流通量就等于2×10Mb=20Mb。

2）全双工

当交换机上的两个端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，因此它们可以实现全双工通信。

1.路由器的作用

通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网（图3），但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：对于用集线器构成的局域网而言，由于采用“广播”工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。其次，这种局域网不安全，也不利于管理。

为了解决这些问题，人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段，或者直接将它们划分为多个VLAN（即虚拟局域网），在一个VLAN内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机，其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后，可有效地抑制网络上的广播风暴，增加网络的安全性，使管理控制集中（图4）。

既然是局域网，万一分别处于不同VLAN的主机需要互相通信时该怎么办呢?这时候就得通过路由器（Router，转发者）来帮忙了。路由器可以将处于不同子网、网段、VLAN的电脑连接起来，让它们自由通信。另外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、速度也不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。

可见，路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络、网段或VLAN之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。

2.路由器的工作原理

所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。那么路由器具体是如何进行“翻译”工作的呢?我们平时在学习、翻译英语时，肯定会准备一本英汉字典，通过它来实现英文与中文之间的互现转换。而对于路由器而言，它也有这种用于翻译的字典--路径表。路径表（Routing Table）保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

通过路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器与集线器、交换机不同，它一般安装在网络的“骨干”部位，而不像集线器、交换机那样工作在基层。比如说一个较大规模的企业局域网，基于管理、安全、性能的考虑，一般都会将整个网络划分为多个VLAN，如此一来，当VLAN与VLAN之间进行通讯时，就必须使用路由器。

对于该企业网而言，肯定还需要与互联网相连，对于企业而言，一般都是通过租用电信的DDN专线或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式将企业网接入互联网，而此时由于网络体系及所用协议的不同，也需要路由器来完成企业网与互联网的互连工作。

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一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择，这也是路由器名称的由来。

三剑客的外观比较

前面我们已经讲解了集线器、交换机、路由器的工作原理，但是对于很多初学者来说，有时也希望能够从外观上去区分它们。当然，集线器、交换机、路由器在外观上肯定有所区别，但这些往往只能作为参考信息，毕竟现在很多集线器、交换机与路由器产品在外观上看非常相似。而这里面最难区分的就是普通桌面型的集线器与交换机，而路由器相对比较容易识别。

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喀喇沁旗19244498813： 请问交换机和路由器各自实现的原理是什么? - ？
柯聂诺易： 早期的理论,交换机(二层交换机)是基于数据链路层的,使用mac地址进行包转发.现在出现了三层、四层交换机,可以进行IP地址转发或更高的工能. 路由器是基于网络层的,使用IP地址进行转发.

喀喇沁旗19244498813： 请问交换机和路由器各自的实现原理是什么? - ？
柯聂诺易： 1.什么是交换机nbsp;交换机也叫交换式集线器,它通过对信息进行重新生成,并经过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用,由于交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了...

喀喇沁旗19244498813： 请问交换机和路由器各自实现的原理是什么?？
柯聂诺易： 1.什么是交换机 交换机也叫交换式集线器,它通过对信息进行重新生成,并经过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用,由于交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了和其他...

喀喇沁旗19244498813： 请问交换机和路由器分别的实现原理是什么?分别在哪个层次上面实现的? - ？
柯聂诺易： 一般意义上说交换机是工作在数据链路层.但随着科技的发展,现在有了三层交换机,三层交换机已经扩展到了网络层.也就是说:它等于“数据链路层 + 部分网络层”.交换机中传的是帧.通过存储转发来实现的. 路由器是工作在网络层.路由器中传的是IP数据报.主要是选址和路由.

喀喇沁旗19244498813： 简要说明交换机,路由器的工作原理及它们之间的区别? - ？
柯聂诺易： 交换机是2层设备,路由是3层,交换机基于MAC地址表转发,路由基于路由表,交换机硬件转发,路由是软件,交换机用于以太网,可以理解为局域网,路由用于互联网`交换机的背板矩阵使每两个端口之间的通信都可达线速,路由上可运行多种路由协议,使路由可以选择最优路径,简单点说差不多了`

喀喇沁旗19244498813： 交换机和路由器各自实现的原理是什么? ？
柯聂诺易： 通过选择较短和更有效率的路由路径、部署低延迟的交换机和路由设备、主动避免网络设备停机时间,WAN运营商也可以对降低延迟作出贡献 以上是对这个问题的回答,希望对您有帮助.

喀喇沁旗19244498813： 据说是华为面试题:Q3:请问交换机和路由器分别的实现原理是什么?? ？
柯聂诺易： 一般意义上说交换机是工作在数据链路层.但随着科技的发展,现在有了三层交换机,三层交换机已经扩展到了网络层.也就是说:它等于“数据链路层 + 部分网络层”.交换机中传的是帧.通过存储转发来实现的. 路由器是工作在网络层.路由器中传的是IP数据报.主要是选址和路由. 帮到你就给个好评吧

喀喇沁旗19244498813： 计算机网络,简述路由器和交换机的工作原理,要的是简述哦 - ？
柯聂诺易： 1:路由器与交换机,本质上,一个是三层设备,一个是二层设备.路由器是三层,交换机是二层. 2:所谓三层,就是路由器数据交换的时候,需要携带IP头,根据IP地址来进行寻找转发路径.而交换机,数据交换的时候,根据二层MAC地址来转发的. 3:路由器本质上是起到连接网络的作用,连接一个网络跟另一个网络.而交换机,是一个网络内所有电脑通信用. 4:路由器成本比较贵,交换机较便宜.

喀喇沁旗19244498813： 交换机和路由器的原理,分别是什么? 它们的区别是什么? 请高手通俗易懂的解释,最好详细些! - ？
柯聂诺易： 1 交换机工作在OSI模型的第二层:数据链路层,路由器工作在第三层:网络层.也就是说交换机是以太网设备,依靠mac地址进行消息转发,路由器可以工作在互联网层,利用IP报文转发寻址2 交换机只能隔离冲突域 而路由器可以隔离广播域3 第三条最重要,现在的路由器和交换机越来越相似了,基本都互相有对方的功能,所以现在如果还再寻找交换机和路由器的区别,我想多半是考试用了,实际上不会用这个了

喀喇沁旗19244498813： 交换机和路由器的工作原理,要通俗易懂的...谢谢!!! - ？
柯聂诺易： 传统的二层交换机在交换机内部维护 MAC 地址交换机,根据数据的目的二层MAC地址进行数据包的转发,而传统的路由器在路由器内部维护IP路由表,根据数据包的三层目的IP地址将包转发到下一个地址~~路由器可以将处于不同子网、网段...