二层交换机、三层交换机、路由器的比较

交换机端口untaged、taged、trunk、access 的区别
首先，将交换机的类型进行划分，交换机分为低端(SOHO级)和高端(企业级)。

其两者的重要区别就是低端的交换机，每一个物理端口为一个逻辑端口，而高端交换机则是将多个物理端口捆绑成一个逻辑端口再进行的配置的。

cisco网络中，交换机在局域网中最终稳定状态的接口类型主要有四种：access/
trunk/ multi/ dot1q-tunnel。

1、access: 主要用来接入终端设备，如PC机、服务器、打印服务器等。

2、trunk: 主要用在连接其它交换机，以便在线路上承载多个vlan。

3、multi: 在一个线路中承载多个vlan，但不像trunk,它不对承载的数据打标签。

主要用于接入支持多vlan的服务器或者一些网络分析设备。

现在基本不使用此类接口，在cisco的网络设备中，也基本不支持此类接口了。

4、dot1q-tunnel: 用在Q-in-Q隧道配置中。

Cisco网络设备支持动态协商端口的工作状态，这为网络设备的实施提供了一定的方便（但不建议使用动态方式）。

cisco动态协商协议从最初的DISL（Cisco 私有协议）发展到DTP（公有协议）。

根据动态协议的实现方式，Cisco网络设
备接口主要分为下面几种模式：
1、switchport mode access: 强制接口成为access接口，并且可以与对方主动
进行协商，诱使对方成为access模式。

2、switchport mode dynamic desirable: 主动与对协商成为Trunk接口的可能性，如果邻居接口模式为Trunk/desirable/auto之一，则接口将变成trunk接口工作。

如果不能形成trunk模式，则工作在access模式。

这种模式是现在交换
机的默认模式。

3、switchport mode dynamic auto: 只有邻居交换机主动与自己协商时才会变成Trunk接口，所以它是一种被动模式，当邻居接口为Trunk／desirable之一时，才会成为Trunk。

如果不能形成trunk模式，则工作在access模式。

4、switchport mode trunk: 强制接口成为Trunk接口，并且主动诱使对方成为Trunk模式，所以当邻居交换机接口为trunk/desirable/auto时会成为Trunk接
口。

5、switchport nonegotiate: 严格的说，这不算是种接口模式，它的作用只是阻止交换机接口发出DTP数据包，它必须与switchport mode trunk或者switchport
mode access一起使用。

6、switchport mode dot1q-tunnel：配置交换机接口为隧道接口（非Trunk），
以便与用户交换机的Trunk接口形成不对称链路。

什么是链路类型？
vlan的链路类型可以分为接入链路和干道链路。

（1）接入链路（access link）指的交换机到用户设备的链路，即是接入到户，可以理解为由交换机向用户的链路。

由于大多数电脑不能发送带vlan tag的帧，所以这段链路可以理解为不带vlan tag的链路。

(2) 干道链路（trunk link）指的交换机到上层设备如路由器的链路，可以理解为向广域网走的链路。

这段链路由于要靠vlan来区分用户或者服务，所以一般都
带有vlan tag。

什么是端口类型？
端口类型在以前主要分为两种，基本上用的也是access和trunk这两种端口。

（1）access端口：它是交换机上用来连接用户电脑的一种端口，只用于接入链路。

例如：当一个端口属于vlan 10时，那么带着vlan 10的数据帧会被发送到交换机这个端口上，当这个数据帧通过这个端口时，vlan 10 tag 将会被剥掉，到达用户电脑时，就是一个以太网的帧。

而当用户电脑发送一个以太网的帧时，通过这个端口向上走，那么这个端口就会给这个帧加上一个vlan 10 tag。

而其他vlan tag的帧则不能从这个端口上下发到电脑上。

（2）trunk端口：这个端口是交换机之间或者交换机和上层设备之间的通信端口，用于干道链路。

一个trunk端口可以拥有一个主vlan和多个副vlan，这个概念可以举个例子来理解：例如：当一个trunk端口有主vlan 10 和多个副vlan11、12、30时，带有vlan 30的数据帧可以通过这个端口，通过时vlan 30不被剥掉；当带有vlan 10的数据帧通过这个端口时也可以通过。

如果一个不带vlan 的数据帧通过，那么将会被这个端口打上vlan 10 tag。

这种端口的存在就是为了多个vlan
的跨越交换机进行传递。

也可以看出，这两种链路方式恰好对应两种端口方式，理解起来也不算困难。

原
理理解了，当看到交换机时，配置几遍就完全明白了。

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，局域网的速度已从最初的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，直接面向用户的第一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，作为网络核心、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。

二层交换机、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？为了解答这问题，我们先从这三种技术的工作原理入手：
1.二层交换技术
二层交换机是数据链路层的设备，它能够读取数据包中的MAC地址信息并根据MAC地址来进行交换。

交换机内部有一个地址表，这个地址表标明了MAC地址和交换机端口的对应关系。

当交换机从某个端口收到一个数据包，它首先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的，它再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口，如果表中有与这目的MAC 地址对应的端口，则把数据包直接复制到这端口上，如果在表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

由于二层交换机一般具有很宽的交换总线带宽，所以可以同时为很多端口进行数据交换。

如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，而它的交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换。

二层交换机对广播包是不做限制的，把广播包复制到所有端口上。

二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。

2.路由技术
路由器是在OSI七层网络模型中的第三层——网络层操作的。

路由器内部有一个路由表，这表标明了如果要去某个地方，下一步应该往哪走。

路由器从某个端口收到一个数据包，它首先把链路层的包头去掉（拆包），读取目的IP地址，然后查找路由表，若能确定下一步往哪送，则再加上链路层的包头（打包），把该数据包转发出去；如果不能确定下一步的地址，则向源地址返回一个信息，并把这个数据包丢掉。

路由技术和二层交换看起来有点相似，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。

这一区别决定了路由和交换在传送数据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。

路由技术其实是由两项最基本的活动组成，即决定最优路径和传输数据包。

其中，数据包的传输相对较为简单和直接，而路由的确定则更加复杂一些。

路由算法在路由表中写入各种不同的信息，路由器会根据数据包所要到达的目的地选择最佳路径把数据包发送到可以到达该目的地的下一台路由器处。

当下一台路由
器接收到该数据包时，也会查看其目标地址，并使用合适的路径继续传送给后面的路由器。

依次类推，直到数据包到达最终目的地。

路由器之间可以进行相互通讯，而且可以通过传送不同类型的信息维护各自的路由表。

路由更新信息主是这样一种信息，一般是由部分或全部路由表组成。

通过分析其它路由器发出的路由更新信息，路由器可以掌握整个网络的拓扑结构。

链路状态广播是另外一种在路由器之间传递的信息，它可以把信息发送方的链路状态及进的通知给其它路由器。

3.三层交换技术
一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单的把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上。

从硬件上看，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/总线（速率可高达几十Gbit/s）交换数据的，在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速的交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制。

在软件方面，第三层交换机也有重大的举措，它将传统的基于软件的路由器软件进行了界定。

其做法是：
对于数据包的转发：如IP/IPX包的转发，这些规律的过程通过硬件得以高速实现。

对于第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。

假设两个使用IP协议的机器通过第三层交换机进行通信的过程，机器A在开始发送时，已知目的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址。

要采用地址解析（ARP）来确定目的MAC地址。

机器A把自己的IP地址与目的IP地址比较，从其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定目的机器是否与自己在同一子网内。

若目的机器B与机器A在同一子网内，A广播一个ARP请求，B返回其MAC地址，A得到目的机器B的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。

若两个机器不在同一子网内，如发送机器A要与目的机器C通信，发送机器A要向“缺省网关”发出ARP包，而“缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置。

这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。

所以当发送机器A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以往的通信过程中已得到目的机器C的MAC地址，则向发送机器A回复C的MAC地址；否则第三层交换模块根据路由信息向目的机器广播一个ARP请求，目的机器C得到此ARP请示后向第三层交换模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复给发送机器A。

以后，当再进行
A与C之间数据包转发进，将用最终的目的机器的MAC地址封装，数据转发过程全部交给第二层交换处理，信息得以高速交换。

既所谓的一次选路，多次交换。

第三层交换具有以下突出特点：
有机的硬件结合使得数据交换加速；
优化的路由软件使得路由过程效率提高；
除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由第二层交换处理；
多个子网互连时只是与第三层交换模块的逻辑连接，不象传统的外接路由器那样需增加端口，保护了用户的投资。

4.三种技术的对比
可以看出，二层交换机主要用在小型局域网中，机器数量在二、三十台以下，这样的网络环境下，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。

在这种小型网络中根本没必要引入路由功能从而增加管理的难度和费用，所以没有必要使用路由器，当然也没有必要使用三层交换机。

三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，所以适用于大型局域网，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划他成一个一个的小局域网，也就是一个一个的小网段，这样必然导致不同网段这间存在大量的互访，单纯使用二层交换机没办法实现网间的互访而单纯使用路由器，则由于端口数量有限，路由速度较慢，而限制了网络的规模和访问速度，所以这种环境下，由二层交换技术和路由技术有机结合而成的三层交换机就最为适合。

路由器端口类型多，支持的三层协议多，路由能力强，所以适合于在大型网络之间的互连，虽然不少三层交换机甚至二层交换机都有异质网络的互连端口，但一般大型网络的互连端口不多，互连设备的主要功能不在于在端口之间进行快速交换，而是要选择最佳路径，进行负载分担，链路备份和最重要的与其它网络进行路由信息交换，所有这些都是路由完成的功能。

在这种情况下，自然不可能使用二层交换机，但是否使用三层交换机，则视具体情况而下。

影响的因素主要有网络流量、响应速度要求和投资预算等。

三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，揉合进去的路由功能也是为这目的服务的，所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。

在网络流量很大的情况下，如果三层交换机既做网内的交换，又做网间的路由，必然会大大加重了它的负担，影响响应速度。

在网络流量很大，但又要求响应速度很高的情况下由三层交换机做网内的交换，由路由器专门负责网间的路由工作，这样可以充分发挥不同设备的优势，是一个很好的配合。

当然，如果受到投资预算的限制，由三层交换机兼做网间互连，也是个不错的选择。

在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。

主干网上的路由器，必须知道到达所有下层网络的路径。

这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。

路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。

在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基层网络单位－－园区网，同时负责下层网络之间的数据转发。

在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。

早期的互连网基层单位是局域网（ＬＡＮ），其中所有主机处于同一逻辑网络中。

随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。

在其中，处个子网在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。

第二层交换机和路由器的区别
传统交换机从网桥发展而来，属于ＯＳＩ第二层即数据链路层设备。

它根据ＭＡＣ地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。

路由器属于ＯＳＩ第三层即网络层设备，它根据ＩＰ地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。

交换机最大的好处是快速，由于交换机只须识别帧中ＭＡＣ地址，直接根据ＭＡＣ地址产生选择转发端口算法简单，便于ＡＳＩＣ实现，因此转发速度极高。

但交换机的工作机制也带来一些问题。

1.回路：根据交换机地址学习和站表建立算法，交换机之间不允许存在回路。

一旦存在回路，必须启动生成树算法，阻塞掉产生回路的端口。

而路由器的路由协议没有这个问题，路由器之间可以有多条通路来平衡负载，提高可靠性。

2.负载集中：交换机之间只能有一条通路，使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配，以平衡负载。

而路由器的路由协议算法可以避免这一点，ＯＳＰＦ路由协议算法不但能产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。

3.广播控制：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小广播域。

整个交换式网络就是一个大的广播域，广播报文散到整个交换式网络。

而路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过路由器继续进行广播。

4.子网划分：交换机只能识别ＭＡＣ地址。

ＭＡＣ地址是物理地址，而且采用平坦的地址结构，因此不能根据ＭＡＣ地址来划分子网。

而路由器识别ＩＰ地址，ＩＰ地址由网络管理员分配，是逻辑地址且ＩＰ地址具有层次结构，被划分成网络号和主机号，可以非常方便地用于划分子网，路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。

5.保密问题：虽说交换机也可以根据帧的源ＭＡＣ地址、目的ＭＡＣ地址和其他帧中内容对帧实施过滤，但路由器根据报文的源ＩＰ地址、目的ＩＰ地址、ＴＣＰ端口地址等内容对报文实施过滤，更加直观方便。

6.介质相关：交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换，但这种转换过程比较复杂，不适合ＡＳＩＣ实现，势必降低交换机的转发速度。

因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连，而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。

而路由器则不同，它主要用于不同网络之间互连，因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。

路由器在功能上虽然占据了优势，但价格昂贵，报文转发速度低。

近几年，交换机为提高性能做了许多改进，其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。

划分子网可以缩小广播域，减少广播风暴对网络的影响。

路由器每一接口连接一个子网，广播报文不能经过路由器广播出去，连接在路由器不同接口的子网属于不同子网，子网范围由路由器物理划分。

对交换机而言，每一个端口对应一个网段，由于子网由若干网段构成，通过对交换机端口的组合，可以逻辑划分子网。

广播报文只能在子网内广播，不能扩散到别的子网内，通过合理划分逻辑子网，达到控制广播的目的。

由于逻辑子网由交换机端口任意组合，没有物理上的相关性，因此称为虚拟子网，或叫虚拟网。

虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题，且虚拟网内网段与其物理位置无关，即相邻网段可以属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。

不同虚拟网内的终端之间不能相互通信，增强了对网络内数据的访问控制。

交换机和路由器是性能和功能的矛盾体，交换机交换速度快，但控制功能弱，路由器控制性能强，但报文转发速度慢。

解决这个矛盾的最新技术是三层交换，既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能。

第三层交换机和路由器的区别
在第三层交换技术出现之前，几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来，他们完全是相同的：提供路由功能正在路由器的工作，然而，现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。

作为网络互连的设备，第三层交换机具有以下特征：
1.转发基于第三层地址的业务流；
2.完全交换功能；
3.可以完成特殊服务，如报文过滤或认证；
4.执行或不执行路由处理。

第三层交换机与传统路由器相比有如下优点：
1.子网间传输带宽可任意分配：传统路由器每个接口连接一个子网，子网通过路由器进行传输的速率被接口的带宽所限制。

而三层交换机则不同，它可以把多个端口定义成一个虚拟网，把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口，该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机，由于端口数可任意指定，子网间传输带宽没有限制。

2.合理配置信息资源：由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没
有区别，子网设置单独服务器的意义不大，通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用，更可以合理配置信息资源。

3.降低成本：通常的网络设计用交换机构成子网，用路由器进行子网间互连。

目前采用三层交换机进行网络设计，既可以进行任意虚拟子网划分，又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信，为此节省了价格昂贵的路由器。

4.交换机之间连接灵活：作为交换机，它们之间不允许存在回路，作为路由器，又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。

三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口，但进行路由选择时，依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。

五、结论
综上所述，交换机一般用于ＬＡＮ－ＷＡＮ的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。

路由器用于ＷＡＮ－ＷＡＮ之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。

他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。

这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。

相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广播应用。