三层交换机可以代替路由器吗

二层交换及三层交换和路由器的区别网络传输中，路由器和交换机是常见的两个设备，它们在网络中负责不同的工作。

其中，交换机是指二层交换机和三层交换机。

二层交换机和三层交换机与路由器在网络传输中的能力和使用领域都有所不同。

接下来本文将讨论二层交换机、三层交换机和路由器的区别。

一、二层交换机二层交换机是在二层（数据链路层）操作的交换机。

其主要功能是在不同端口之间交换以太网帧，并将数据包转发到目标地址。

它的工作原理是将它所接收到的数据帧对象MAC地址表进行匹配，然后将数据帧传送到目标地址。

由于二层交换机仅在局域网内进行交换操作，它传输速度快，可以快速识别网络中的设备，并将数据传输到其中的目标设备。

二、三层交换机三层交换机是在三层（网络层）操作的交换机。

它已经超出了二层交换机的操作范畴，它不仅可以查找MAC地址表，而且可以查找IP地址表，并对网络流量进行处理和控制。

它是一种智能型交换机，不仅能够快速识别网络中的设备，并将数据传输到其中的目标设备中，还具有路由分组功能，能够在不同的VLAN之间进行转发。

三、路由器路由器也是在三层（网络层）操作的设备，它是一个具有智能型的网络设备，通过路由协议将网络流量转发到目的地。

路由器扮演着不同网络（LAN、WAN等）之间的中转桥梁。

路由器使用路由表来确定网络流量的最佳传输路径，可通过不同的网络之间进行数据的路由选择。

由于路由器是一种智能型设备，可以在复杂的网络环境中快速识别并处理网络流量，因此可扩展性强。

下面是二层交换机、三层交换机和路由器的一些关键区别：1、作用范围不同二层交换机主要用于局域网交换的设备之间的通讯，数据包不需要通过路由，直接在交换机内部完成数据交换。

三层交换机是在二层交换机的基础之上加入路由功能，可以根据IP地址来进行分组转发，不仅可以完成交换机的传输功能，还可以实现部分路由器的功能。

路由器主要用于不同的网络之间通讯的中转，通过路由协议来确定网络流量的最佳传输路径，因此可以实现复杂的网络架构。

三层交换机和路由器都工作在网络的第三层，根据ip地址进行数据包的转发（或交换），原理上没有太大的区别，这两个名词趋向于统一，所谓交换路由器和路由交换机指的是同一样东西。

我们可以认为三层交换机就是一个多端口的路由器。

但如果从二者的历史的发展的角度去寻找，我们还是能够找出一些差别的：路由器的历史比较久远一些，80年代中期思科就推出了业界第一台路由器。

路由器的推出是为了解决远程的、不同网段的互连互通，所谓“路由”就是根据网络上数据包（如IP Packet)的目的地址（如IP地址）查表，以决定并将该数据包转发到通往目的地的“下一跳”。

由于路由算法比较复杂，早期的路由器一般都是基于CPU以“单跳时钟”指令计算的方式来处理和转发数据包，这种方式转发数据包的效率是比较低的。

但我们不要忘了，在当时，远程广域的互连互通是第一位的，而需要并用得起路由器的是大企业大机构（如银行）。

一方面，承载数据的广域网链路速度比较低（低于1个E1=2Mbps,如PSTN、ISDN、DDN、Frame Relay等）,另一方面当时的应用以UNIX主机计算为主，所以网络传输的速度并不是大问题。

总结起来，传统的路由器有3个特点：基于CPU的单步时钟处理机制能够处理复杂的路由算法和协议主要用于广域网的低速数据链路进入90年代，PC机的飞速发展，导致以太网和TCP/IP协议的迅速崛起和广泛应用，企业内部网络越来越庞大， Internet 已经成为最大的广域网，企业的远程互连互通已经越来越从自建（租）的专网转向Internet。

这些变化直接导致了交换机的出现，路由器的升级换代，以及路由器和交换机的融合。

最早的以太网交换机于95年前后问世，其前身是网桥。

网桥工作在网络的第二层，它的作用之一是隔离网络广播风暴。

我们知道，以太网上主机之间通讯链路的建立很大程度上依赖于一种广播包，严格来说广播包只负责建立和维系通讯而不传送有效的数据，当网络上主机数量增大时广播包会以指数级增长，占用太多带宽，降低网络效率（权威的说法，一个以太网段的主机数量不要超过30台，超过时就应该用网桥加以隔离）。

三层交换机和路由器工作原理交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。

交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。

可能很多用户对三层交换机不太熟悉，本文主要介绍了三层交换机和路由器的一些相关知识，有兴趣的朋友可以一起来看看方法步骤三层交换机既可操作在网络协议的第三层，起到路由决定的作用，又具有几乎达到第二层交换的速度，且价格相对较低。

一时间，三层交换机将取代路由器成为网络界最流行的话题。

但事实果真如此吗?传统的路由器在网络中有路由转发、防火墙、隔离广播等作用，而在一个划分了VLAN以后的网络中，逻辑上划分的不同网段之间通信仍然要通过路由器转发。

由于在局域网上，不同VLAN之间的通信数据量很大，这样，如果路由器要对每一个数据包都路由一次，随着网络上数据量的不断增大，它将成为瓶颈。

而第三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。

在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP 地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。

路由器的转发采用最长匹配的方式，实现复杂，通常使用软件来实现。

而三层交换机的路由查找是针对流的，它利用CACHE技术，很容易采用ASIC实现，因此，可以大大节约成本，并实现快速转发。

但从技术上讲，路由器和三层交换机在数据包交换操作上存在着明显区别。

路由器一般由基于微处理器的引接执行数据包交换，而三层交换机通过硬件执行数据包交换。

因此与三层交换机相比，路由器功能更为强大，像NAT、VPN等功能仍无法被完全替代。

处于同一个局域网中的各子网的互联，可以用三层交换机来代替路由器，但局域网必须与公网互联以实现跨地域的网络，这时路由器就不可缺少。

一个完全构建在交换机上的网络会出现诸如碰撞、堵塞以及通信混乱等问题。

三层交换机与路由器的区别三层交换机在网上的应用越来越多，与传统的路由器加二层以太网交换机的组网方式比较，使用三层交换机可以明显的提高效率，降低成本，因为三层交换机在内部集成了路由功能和二层交换功能，并引入了一些其它机制和技术，使得转发效率特别高。

给人的初步印象就是，三层交换机就是一个路由器和二层交换机的集合体（二层交换机并不一定专门指以太网交换机，也可能提供其它类型局域网技术的交换，比如令牌环，FDDI等）。

这样的看法有一定的道理，但是很肤浅。

实际上，三层交换机在实现的时候，专门做了一些优化，引入了一些普通路由器上不存在的转发技术，使得三层交换机的效率特别高。

总体来说，三层交换机有下列特点，在文章中我们会一一介绍：1、三层交换机不但具有所有二层交换机的功能，比如基于MAC地址的数据帧转发，生成树协议，VLAN等，还具有三层功能，即能完成VLAN之间的三层互通；2、一般三层交换机上都实现了三层精确查找，即根据数据帧的目的网络层地址直接检索内部的高速缓冲区，而传统的路由器进行的则是最长匹配查找，即根据数据帧的目的网络地址查找路由表，选择有最长匹配的作为转发依据；3、专门针对局域网，特别是以太网进行优化，大部分三层交换机只提供以太网接口和ATM局域网仿真接口，有的三层交换机还提供了上行的高速接口，比如POS等，但路由器却接口种类丰富；4、由于三层交换机可以在二层和三层对数据帧进行转发，于是一些特殊的应用又出现了，比如VLAN聚合，ARP代理等，这些应用在实际中应用很广泛；5、伴随着一些特殊需求的出现，三层交换机并不仅仅局限于转发二层的以太网数据帧和三层的网络数据帧，而且集成了其它一些功能，比如DHCP Releay，服务质量，用户接入认证等。

在以上的特点中，最重要的就是第一条，在一些文章中，把第二条，即实现基于网络层地址（不是网络地址，而是主机的三层地址）的精确匹配查询作为三层交换机的最重要特点，在一些低端的三层交换机中，这是有道理的，因为如果不实现精确的三层匹配查询而象传统路由器那样仅仅依据最长匹配查询路由表，在以软件实现的这些设备中，效率是很低的，但如果在高端的三层交换机领域中，就不然了，因为实现的转发都是基于硬件的，即使使用最长匹配查询，其效率也不会有明显的降低，但如果这些高端交换机也实现了精确的三层匹配查询，效果会更明显。

三层交换机与路由器区别在哪里？很多朋友问到, 路由器与三层交换机有什么区别？这是个好问题, 今天我们一起来了解下。

一、交换机的工作原理当交换机收到数据时, 它会检查它的目的MAC地址, 然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。

交换机之所以能实现这一功能, 是因为交换机内部有一个MAC地址表, MAC地址表记录了网络中所有MAC 地址与该交换机各端口的对应信息。

某一数据帧需要转发时, 交换机根据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表, 从而得到该地址对应的端口, 即知道具有该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上, 然后交换机把数据帧从该端口转发出去。

1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射, 并将其写入MAC地址表中。

2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较, 以决定由哪个端口进行转发。

3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中, 则向所有端口转发。

这一过程称为泛洪（flood）。

4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

例: 某网络如图1所示。

图1 交换机地址表表1端口/MAC地址映射表假设主机pc1向主机pc7发送一个数据帧, 该数据帧被送到交换机后, 交换机首先查MAC地址表, 发现主机pc7连接在E0/24接口上, 就将数据帧从E0/24接口转发出去。

交换机的三个基本功能1.学习以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址, 并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中.2.转发/过滤当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时, 它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)3.消除回路当交换机包括一个冗余回路时, 以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生, 同时允许存在后备路径。

二、二、三层交换机对比1.二层交换技术二层交换技术是发展比较成熟, 二层交换机属数据链路层设备, 可以识别数据包中的MAC地址信息, 根据MAC地址进行转发, 并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

浅析路由器与三层交换机各种比较路由器与三层交换机的性能和价格本是不可比较的，因为路由器是广域网设备，交换机是局域网设备，不具可比性，但使用三层交换机替代路由器的接入方案后，这个比较则是必须的。

浅析路由器与三层交换机各种比较，向大家介绍路由器与三层交换机方的比较，可能好多人还不了解路由器与三层交换机有哪些区别，没有关系，看完本文你肯定有不少收获，希望本文能教会你更多东西。

在以一端为中心，通过数字通道下联上百个节点的星型广域网络拓扑结构中，若用传统网络连接模式，其网络设备的处理能力有限和高昂成本是制约技术方案的两大重要因素。

随着新一代宽带接入技术和设备的推出，新型网络连接解决方案也呼之欲出。

新型网络接入解决方案就是用支持三层虚拟局域网（VLAN）技术的核心交换机替代传统的路由器与三层交换机作为广域网连接设备，通过数字专线通道两端支持G.703-ETH转换的以太网桥接入，在两个局域网间实现广域网数字通道的透明传输，同时在中心为每个分支节点分配一个VLAN标识及一段IP网址。

近几年来，VLAN技术和三层交换机设备的发展日臻成熟，支持G.703-ETH转换的以太网桥设备也在普遍使用，这为网络技术的发展开拓了广阔前景。

目前，三层交换机被广泛使用在楼宇、园区等规模的局域网中，以太网桥设备也仅用在局域网延长距离上，而将两种新技术产品有机结合起来大规模使用在星型广域网拓扑结构中，还需在实践中不断摸索完善。

VLAN技术1995年，各种令人兴奋的新型局域网技术开始被应用。

受到极大关注的技术是那些基于交换的，特别是交换以太网、快速以太网和ATM的技术。

这些技术所最先带来的好处之一就是VLAN，它有以下几方面特点：1)在IP网络中易于更改、移动设备，在传统局域网络中，网络管理员花费大量的时间处理设备的移动和更改。

如果安装了VLAN，则只需更改软件配置而无需移动设备。

2)额外的安全性，在一个VLAN中的设备只能直接和本VLAN的设备通信，若跨VLAN 通信，数据信息就需经过路由设备或支持三层的交换机。

众多的网络产品中，交换机对于构建高性能的网络起着至关重要的作用，其技术发展同样令人瞩目。

现在，“第三层交换”这个词在业界已经比较流行了，在大中型网络中，已经有了很多以千兆第三层交换机为核心的网络。

随着我国企业网、校园网以及宽带网的迅速发展，第三层交换机成为新的市场增长点，它的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入层。

而该领域也不再由国外厂商独领风骚，许多国内厂商，如TCL网络和神州数码网络等都推出了各具特色的第三层交换产品。

一、交换技术的发展计算机技术与通信技术的结合促进了计算机局域网的飞速发展，从20世纪60年代末Aloha网的出现，到90年代后期千兆交换式以太网的登台亮相，短短的30年间，经历了从单工到双工、从共享到交换、从低速到高速、从简单到复杂、从昂贵到普及、从第二层交换到多层交换的飞跃。

1.第二层交换在刚开始组建局域网时，主要局限于主机连接、文件和打印共享，多个用户共享10Mbps带宽就能满足这些需求。

随着网络规模的日益扩大，先前的网络系统已不能胜任，这是因为在局域网中，最早的网络互联设备是集线器，它是第一层（物理层）设备。

由于在这种基于CSMA/CD物理层协议的网络中，经常发生用户数据的冲突，并由此导致重发数据，使传输的效率大大降低。

当时采用了第二层（数据链路层）设备网桥，它起到细化网段和减小冲突域的作用，从而优化了局域网的性能。

但网桥是对高层（第三层以上）协议透明的设备，不能有效阻止广播风暴，因此需要采用路由器。

路由器在子网间互联、安全控制和广播风暴限制等方面起了关键的作用，但复杂的算法、较低的数据吞吐量使其成为网络的瓶颈。

为了解决以上问题，业界对网桥进行了改进，制造出局域网交换机，用它来替代集线器，以提高网络的性能。

局域网交换机是一种第二层网络设备，它在运行过程中不断收集和建立自己的MAC地址表，并且定时刷新。

它的引入使网络各站点之间可独享带宽，消除了无谓的冲突检测和出错重发，提高了传输效率，而且是点对点传送用户数据，其他节点是不可见的。

第三层交换机可以取代路由器吗？三层交换技术是在划分VLAN时用到的路由技术，就像我们知道通信双方如果不在一个子网中时，必须通过路由才能进行交流，但是划分了VLAN后我们发现，即使两台计算机在一个网络内，但处于不同的虚拟网络中，两者通话也需要路由，但是普通的路由通过路由器速度会很慢。

比方说，我们教室中的两个同学互相通话，如果不在一个虚拟网络中，就会先路由出教室，再进来，然后通话。

而三层交换就解决了这样的事情，只需要出去一次，以后的通讯就像在一个子网一样，速度明显快！三层交换机当然不可以完全取代路由器了，三层交换机的作用还是体现在交换的能力上面，路由只是做为一扩展的功能，高端的三层交换，例如6509，默认的名字是router，而且端口还是路由的能力，要实现交换，还必须手工设定成switchport，在运营商级别的网络环境里面，主要还是路由方面，这是交换机所不能取代的！三层交换机的路由能力跟路由器相比还是无法比拟的，而且，谁愿意花高价格买个交换的设备来实现路由的功能呢？大家都知道，路由器可以连接企业局域网和广域网（如因特网），但却忽略了一路由器的另一个应用，那就是它的局域网连接功能。

路由器的广域网连接可参见拓扑图图和三层交换机的路由连接图。

路由器的作用因不同的路由器类型而定，我们常说的路由器通常是指边界路由器，就是位于不同类型网络的边界，如拓扑图图和三层交换机的路由连接图所示。

还有一种路由器，它设计的目的就不是用于不同类型网络的连接，而是用于同为局域网的不同局域网或不同子网之间的连接，这就是“中间节点路由器”。

它的网络结构如下图所示。

它与三层交换机的路由连接图相比，只是用中间节点路由器接替了原来的三层交换机。

中间节点路由器连接（点击看大图）“边界路由器”处于网络边界的边缘或末端，用于不同网络路由器的连接，这也是目前大多数路由器的类型。

如前面介绍的互联网接入路由器和后面要介绍的VPN路由器都属于边界路由器。

三层交换机的应用三层交换机的应用第三层交换机的应用其实很简单，主要用途是代替传统路由器作为网络的核心。

因此，凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可以用第三层交换机来代替。

在企业网和校园网中，一般会将第三层交换机用在网络的核心层，用第三层交换机上的千兆端口或百兆端口连接不同的子网或VLAN。

这样网络结构相对简单，节点数相对较少; 另外，其不需要较多的控制功能，并且成本较低。

在目前火爆的宽带网络建设中，第三层交换机一般被放置在小区的中心和多个小区的汇聚层，第三层交换机的出现动摇了企业路由器的地位。

正如路由器统治广域网一样，第三层交换机将在今后主宰局域网已成为不争的事实。

从当前国内的情况来看，第三层交换机发展势头良好。

可喜的是，许多国内厂商纷纷推出第三层以太网交换机，而且性能良好。

第三层交换机在应用方面具有以下特点。

1.担当骨干交换机第三层交换机一般用于网络的骨干交换机和服务器群交换机，也可作为网络节点交换机。

在网络中，同其他以太网交换机配合使用，网络管理员能构造无缝的10/100/1000Mbps以太网交换系统，为整个信息系统提供统一的网络服务。

这样的网络系统结构简单，同时还具有可伸缩性和基于策略的QoS服务等功能。

第三层交换机为网络提供QoS服务的内容包括优先级管理、带宽管理、VLAN交换等。

基于策略的QoS使得网络管理员能为各种不同类型的网络流量包括TCP/UDP会话按优先级分配带宽，而且没有任何交换性能上的损失。

由于应用的需求，骨干交换机多为千兆交换机，所以目前第三层交换机也多为千兆交换机，可以提供10/100Mbps自适应端口和千兆端口，既可以连接铜线，也可以连接光纤，并提供高性能的背板通道。

这类交换机有机柜式的，也有可堆叠的.，可以根据不同的情况选用。

2.支持Trunk协议在应用中，经常有以太网交换机相互连接或以太网交换机与服务器互联的情况，其中互联用的单根连线往往会成为网络的瓶颈。