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交換機(jī)（Switch）

交換機(jī)（Switch）也被稱(chēng)為交換式集線(xiàn)器。它的出現(xiàn)是為了解決連接在集線(xiàn)器上的所有主機(jī)共享可用帶寬的缺陷。

交換機(jī)是通過(guò)為需要通信的兩臺(tái)主機(jī)直接建立的通信信道來(lái)增加可用帶寬的。從這個(gè)角度上來(lái)講，交換機(jī)相當(dāng)于多端口網(wǎng)橋。

如圖所示，交換機(jī)為主機(jī)A和主機(jī)B建立一條的信道，也為主機(jī)C和主機(jī)D建立一條的信道。只有當(dāng)某個(gè)接口直接連接了一個(gè)集線(xiàn)器，而集線(xiàn)器又連接了多臺(tái)主機(jī)時(shí)，交換機(jī)上的該接口和集線(xiàn)器上所連的所有主機(jī)才可能產(chǎn)生沖突，形成沖突域。換句話(huà)說(shuō)，交換機(jī)上的每個(gè)接口都是自己的一個(gè)沖突域。

但是，交換機(jī)同樣沒(méi)有過(guò)濾廣播通信的功能。如果交換機(jī)收到一個(gè)廣播數(shù)據(jù)包后，它會(huì)向其所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此廣播數(shù)據(jù)包。因此，交換機(jī)和其所有接口所連接的主機(jī)共同構(gòu)成了一個(gè)廣播域。我們將使用交換機(jī)作為互連設(shè)備的局域網(wǎng)稱(chēng)為交換式局域網(wǎng)。

路由器（Router）

路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以識(shí)別網(wǎng)絡(luò)層的地址-IP地址，有能力過(guò)濾第3層的廣播消息。實(shí)際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉(zhuǎn)發(fā)廣播類(lèi)型的數(shù)據(jù)包。因此，路由器的每個(gè)端口所連接的網(wǎng)絡(luò)都獨(dú)自構(gòu)成一個(gè)廣播域。如圖所示，如果各網(wǎng)段都是共享式局域網(wǎng)，則每網(wǎng)段自己構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的沖突域。

算一算

路由器分隔廣播域，因?yàn)橛幸慌_(tái)路由器所以就有兩個(gè)廣播域；

左面的是一個(gè)集線(xiàn)器，集線(xiàn)器不能分割沖突域，集線(xiàn)器是物理層設(shè)備，它的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時(shí)把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上。所以左邊的所有主機(jī)都在同一個(gè)廣播域和同一個(gè)沖突域中，右邊用的是交換機(jī)，交換機(jī)是分隔沖突域的，因此交換機(jī)下面有幾臺(tái)主機(jī)就有幾個(gè)沖突域，所以圖中一共有兩個(gè)廣播域，7個(gè)沖突域

路由器與三層交換機(jī)的區(qū)別

①路由器與三層交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)不同

路由器則是利用IP地址（網(wǎng)絡(luò)地址）來(lái)確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的地址，而三層交換機(jī)是利用MAC地址（物理地址）來(lái)確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址。

②路由器與三層交換機(jī)的功能不同

路由器的功能主要是路由轉(zhuǎn)發(fā)，但也會(huì)附帶一些備用功能，如硬件防火墻、二層交換機(jī)技術(shù)等功能；而三層交換機(jī)本質(zhì)上屬于交換機(jī)，其主要功能仍舊是數(shù)據(jù)交換，只不過(guò)附帶了一些路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，使其使用更加廣泛、增強(qiáng)了擴(kuò)展性。

③路由器與三層交換機(jī)的應(yīng)用范圍不同

由上述提及的兩者功能區(qū)別可知，路由器的主要功能是路由轉(zhuǎn)發(fā)，于處理復(fù)雜的路由路徑和網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段連接，其具備選擇路由、負(fù)荷分擔(dān)、鏈路備份以及與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由信息的交換等功能，因此路由器適用于任何網(wǎng)絡(luò)之間的連接，如局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間等。而三層交換機(jī)的主要功能是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換，路由轉(zhuǎn)發(fā)功能屬于附加功能，因此三層交換機(jī)適用于簡(jiǎn)單的接入網(wǎng)連接。

④路由器與三層交換機(jī)的性能不同

路由器的路由轉(zhuǎn)發(fā)是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的，需在CPU中運(yùn)行一段程序來(lái)處理路由轉(zhuǎn)發(fā)；而三層交換機(jī)的路由轉(zhuǎn)發(fā)是通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的，一般使用ASIC芯片來(lái)處理路由轉(zhuǎn)發(fā)；因此相對(duì)來(lái)說(shuō)，三層交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)效率會(huì)高過(guò)路由器。另外，由于三層交換機(jī)的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能在硬件上，因此它不具備軟件的可擴(kuò)展性以及路由器的附加功能（如防火墻）。

⑤路由器與三層交換機(jī)的接口不同

為了能夠適應(yīng)各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)連接，路由器支持多種不同的有線(xiàn)傳輸介質(zhì)，如光纖、電話(huà)線(xiàn)、串行線(xiàn)纜等，其接口類(lèi)型種類(lèi)繁多，如以太網(wǎng)接口、令牌環(huán)接口、FDDI接口、E1/T1接口、WLAN網(wǎng)卡等；而三層交換機(jī)一般只有以太網(wǎng)接口，如RJ-45接口、光纖接口等。

三層交換機(jī)的主要參數(shù)

對(duì)于千兆交換機(jī)而言，若欲實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)阻塞傳輸，要求：

吞吐量（Mpps）=萬(wàn)兆端口數(shù)量×14.88Mpps 千兆端口數(shù)量×1.488Mpps 百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps

如果交換機(jī)標(biāo)稱(chēng)的吞吐量大于或等于計(jì)算值，那么，在三層交換時(shí)應(yīng)當(dāng)可以達(dá)到線(xiàn)速。其中，1個(gè)千兆端口在包長(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488 Mpps，1個(gè)百兆端口在包長(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為0.1488 Mpps。

事實(shí)上，包轉(zhuǎn)發(fā)線(xiàn)速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。以千兆以太網(wǎng)端口為例，其計(jì)算方法如下：1000 000 000 bps/ 8bit /（64＋8＋12）byte = 1 488 095pps

當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷(xiāo)。由此可見(jiàn)，線(xiàn)速的千兆以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。而快速以太網(wǎng)的線(xiàn)速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，則為千兆以太網(wǎng)的十分之一，即0.1488Mpps。

對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps；

對(duì)于千兆以太網(wǎng)，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps；

對(duì)于百兆以太網(wǎng)，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps；

例如，對(duì)于一臺(tái)擁有24個(gè)千兆端口的交換機(jī)而言，其滿(mǎn)配置吞吐量應(yīng)達(dá)到24×1.488Mpps = 35.71Mpps，才能夠確保在所有端口均線(xiàn)速工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞的包交換。同樣，如果一臺(tái)交換機(jī)能夠提供176個(gè)千兆端口，那么，其吞吐量至少應(yīng)當(dāng)為261.8Mpps（176 x 1.488Mpps = 261.8），才是真正的無(wú)阻塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。