交换机 (switch)、路由器 (router) 和集线器 (hub) 的区别

1. 交换机 (switch) 与路由器 (router)

1.1. 交换机与路由器接线示意图

路由器是交换机的上一层级。数据通过高层网络传送过来，按照 IP 地址找到所在，经过路由器解包发给交换机，交换机最终按照 MAC 地址找到设备，并把数据送达。

medium access control，MAC：介质访问控制

以太网交换机

1.2. IP 地址

路由器可以把一个 IP 分配给多个主机使用，这些主机对外只表现出一个 IP。

交换机可以把多个主机连起来，这些主机对外各有各的 IP。

1.3. 连接对象

路由器可以提供防火墙，交换机不提供该功能。

集线器、交换机都是做端口扩展的，就是扩大局域网 (通常是以太网) 的接入点，可以让局域网连接更多的电脑。

路由器用于网间连接，连接不同的网络。路由器提供防火墙的服务，仅仅转发特定地址的数据包，不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，可以防止广播风暴。

1.4. 广域网与局域网

路由器相当于邮局，将信投递到收件人地址，任务完成。但是信邮到了宿舍楼，而这个地址不是一个人专享的，所以楼管阿姨还要负责把信给到你手里，他不会关心收件人地址，只看收件人姓名，打个内线电话叫你来取信。如果没有邮局，没法向世界各地发信，也没法从楼外的收信。因为楼管阿姨的存在，仍然可以通过她与同宿舍楼的好友书信往来。邮局构成的系统，就是广域网，而你的宿舍楼，就是局域网，构建局域网是不需要路由器的。

交换机可以使连接它的多台电脑组成局域网，如果有代理服务器的话还可以实现上网功能，而且局域网所有电脑是共享它的带宽速率。交换机没有路由器的自动识别数据包发送和到达地址的功能。路由器可以自动识别数据包发送和到达的地址，路由器相当于马路上的警察，负责交通疏导和指路的。

路由器可以分割广播域，广播数据不会穿过路由器。交换机则无法分割，只能区分冲突域，会导致通信拥堵和安全漏洞。

路由器产生在交换机之后，主要克服了交换机不能路由数据的缺点，交换机产生在集线器之后。交换机比路由器更简单，路由器比交换器能获取更多信息。

一些交换机具备路由器的功能，被称为 3 层交换机。路由器的功能较交换机要强大，但是速度也较慢，价格昂贵，3 层交换机既有交换机的线性转发报文的能力，又有路由器的良好的路由功能。

由交换机连接的网段属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有 VLAN 功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

1.5. 寻址

路由器在网络层，路由器根据 IP 地址寻址，路由器可以处理 TCP/IP 协议，交换机不可以。交换机在中继层，交换机根据 MAC 地址寻址 (每个设备唯一的物理地址来寻址)。交换机寻找物理地址，路由器寻找软件地址。

网络层级细分为七层，路由器是在第三层网络层，交换机是在第二层数据链路层，手机、电脑等设备都是第一层物理层。

MAC 地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而 IP 地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

路由器内有一份路由表，里面有它的寻址信息。它收到网络层的数据报后，会根据路由表和选路算法将数据报转发到下一站 (可能是路由器、交换机、目的主机)。

交换机内有一张 MAC 表，里面存放着和它相连的所有设备的 MAC 地址，它会根据收到的数据帧的首部信息内的目的 MAC 地址在自己的表中查找。如果有就转发，如果没有就放弃

路由器可以在不同时间内把一个 IP 分配给多台主机使用。交换机是通过 MAC 地址和识别各个不同的主机。

交换机有 MAC 地址表，自动生成自动学习。路由器有路由表，会自己学习、生成、维护路由表。

1.6. 功能

路由器可以给局域网自动分配 IP，虚拟拨号。交换机只是用来分配网络数据的。

路由器的路由功能更多的体现在不同类型网络之间的互联上 (局域网与广域网之间的连接、不同协议的网络之间的连接等)，因此路由器主要用于不同类型的网络之间。解决好各种复杂路由路径网络的连接就是它的最终目的。路由器的路由功能通常非常强大，不仅适用于同种协议的局域网间，更适用于不同协议的局域网与广域网间。

一般家庭设备少，数据传输也不大，所以专为家庭设计的路由器包含了交换机分配 MAC 地址功能，等于是合二为一。路由器含有 WiFi 功能，这是交换机所不具备的。

路由器可以当交换机使用，但交换机却不能当路由器。交换机是一根网线上网，大家分别拨号，各自使用自己的宽带，互相不影响。而路由器比交换机多了一个虚拟拨号功能，通过同一台路由器上网的电脑是共用一个宽带账号，上网相互影响。

网络交换机能为子网络提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是互联网络的枢纽交通警察。

交换机是分配网络数据，路由器可以给网络分配 IP 地址，分配给你地址而且可以随时通过地址过来找到你。

路由器内集成了交换机的功能，主机与路由器相连也可以实现数据转发。
(1) 路由器可扩展的接口不如交换机多。
(2) 交换机通常由硬件加速转发，路由器主要靠软件寻址，速度慢。

路由器 (router) 是连接因特网中各局域网、广域网的设备。在路由器中记录着路由表，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。发生在网络层。

交换机 (switch) 是一种用于电 (光) 信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，把传输的信息送到符合要求的相应路由上。发生在数据链路层。

集线器 (hub) 是指将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备。发生在物理层。

路由器是连接不同的网段的，负责将局域网连接到广域网和互联网中，并找到网络中数据传输最合适的路径。通过同一个路由器上网共用一个宽带，上网会相互影响。

路由器专管入网，交换机只管配送，路由就是给你找路让你上网的，交换机只负责开门，交换机上面要没有路由是上不了网的。

2. 交换机 (switch) 与集线器 (hub)

交换机又称交换式集线器，两者相似，都是基于 MAC 识别的，但是又有本质上的区别。

集线器工作时，如果局域网中的一台电脑要发送消息，则局域网内的所有电脑都可以接收到这个消息，安全性较差。而且每一次只能有一个发送，只有这个发送完毕其他电脑才能再发送，这称为半双工模式。而交换机有记忆功能，它能根据相应的 MAC 地址直接有目的的发送到目标电脑。但是如果向一台新的电脑发送消息，那么传输方式也将是广播，只有找到这台电脑，并记住它的 MAC 地址后，以后才能直接发送给它。通过交换机连接的电脑可以同时发送消息互不影响，就像我们平时打电话一样，这称为全双工模式，传输速率比集线器大大提高。

通过集线器，所有的电脑都共享一个宽带。如果宽带是 100M，有 5 台电脑，则每台电脑只有 20M。如果通过交换机，则所有的电脑都是 100M。

References