網絡交換機與路由器的比較選擇

趙巖

（大慶油田信息技術公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著網絡技術的發展進步，網絡應用相關的設備在更新換代，現在的網絡規模和運行速度都在不斷提升，局域網絡數據傳輸速度從原來每秒10Mbit 增長成現在的100Mbit，千兆數據傳輸速度的互聯網技術已經得到廣泛的應用。互聯網絡的結構方式從原來的數據資料共享的局域網絡轉變為現在的交換式網絡，該種網絡技術可以為用戶開通單獨的帶寬，可以給用戶得到更快的上網體驗，有效地提升了局網絡的數據傳輸速度和效率。也就是說，在網絡系統集成技術條件下，面向用戶的第一層數據接口、第二層網絡交換技術已經給用戶帶來了很好的網絡功能。可是，實現網間交互連接的路由器技術并沒出現實質性的進展，在該種狀態下，新型路由交換技術被研發出來，也就是第三層網絡交換技術，可通過網絡數據傳輸協議在第三層中完成數據交互，可以實現很快第二層的數據傳輸速度。二、三層數據交換器與路由器技術性能和優勢具體如何，可以把其應用到那種環境中，為了對上述問題進行很好的解答，本文對上述三種技術的實現原理和機制將展開探討，依據網絡組建的目標以及條件如何選用合理的網絡設備進行研究。

1 三種交換技術的對比分析

1.1 二層交換技術

二層交換機為網絡數據鏈路層級的通信設施，可以讀取和分析從數據包內的mac 地址信息，然后依據地址數據來實現交換，內部設置有地址數據表，該地址表呈現出mac 地址與交換機設備端口相互間關系。如果交換設備在某個數據端口內接收到數據包信息，需要先讀出數據包頭內的源mac 地址，這樣就可以得知源地址對應的設備是在哪個端口，之后再對包頭目標地址信息，從地址表找到端口位置。如果地址表內存有該mac 地址相應端口信息，則把數據包內數據資料傳送到該數據端口中，如果在地址表內無法查找到數據端口，那么就需要把數據包通過廣播方式傳送到該數據端口，如果目標機器產生了回應，交換機設備則可以學習該目標mac 地址和那個數據端口相對應，當進行下次數據傳輸時則不再對數據端口進行廣播了

二層網絡數據交換機可采用該方式組建并維護固有的地址表數據，因為二層交換機具備較寬的數據部線，因此，可以為多個數據端口完成數據交換。二層交換機設備具備N 個端口，每個端口賦予的帶寬為M，則需要的數據交換機應該達到的帶寬為N×M，那么就可以達到線速交換，而二層網絡交換機不會對廣播數據包進行約束，需要把廣播數據包復制到所在數據端口上。網絡數據交換機內存裝有用于處理數據包轉發的芯片，可以實現較高的數據轉發。

1.2 路由技術

路由器處在開放式系統互聯通信模型的三層，也就是在網絡層面完成操作。路由器內部建立有路由控制表，內部控制程序指明了需要到哪個地方，需要往哪里走。路由器會從網絡數據端口內接收到數據包，應該先把鏈路層數據包頭處理掉，完成拆包操作，從而獲取到IP 地址數據，之后對路由表內信息進行查找，如果可以確定出具體的傳送方向，需要再對鏈路層數據進行打包操作，之后把數據包再次傳送出來。無法確定具體發送到那個地址，需要向源地址生返回信息，把該數據包丟棄掉。

路由技術實現原理和二層交換十分相近，路由與交換設備之間的區別，是數據交換產生開放式系統互聯通信模型的數據信信息鏈路層，路由則處在第三層。兩者之間的差別決定在數據傳送時需要采取不同的控制信息，相互間的功能有著很大的差別。

網絡路由技術主要具備兩種最基本的活動，也就是確定最優傳輸路徑以及發送數據信息包。數據包發送實現起來比較簡單，但是路由的確定過程比較復雜，路由算法會路由表內輸入差異化的數據信息，會依據數據包傳輸目的確定出最優路徑，從而把數據包輸送給目標地址下級路由器。路由器接收到數據包信息時，會核對目標地址，采用合理路徑再次發送給后面的路由器，數據包最后到達目標地址。

路由器相互間也可以實現數據通信，依據不同類型的數據信息對路由進行維護。對路由器生成的更新數據信息進行分析，就可以了解到互聯網絡具備的拓撲結構。網絡鏈路數據狀態廣播可以在路由器相互間實現數據傳輸，把數據發送方的鏈路情況傳送給另外的路由器。

1.3 三層交換技術

具有第三層路由功能的二層交換機，可以實現第三層數據交換功能，把二者的優勢充分結合起來。從硬件角度來看，二層數據交換機接口利用數據傳輸速度可達到每秒數十Gbit。利用第三層數據交換機，和路由器相關的硬件模塊可以安裝到高速總線上，該種方式可以使路由模塊實現與其它模塊的數據交換，有效地解決了外接路由器數據接口傳輸速率慢的問題。在軟件性能方面，第三層交換機也得到改進，對軟件為基礎的路由器進行了重新定義。數據包信息經過硬件設備實現了較高速度的傳輸。第三層內的路由信息更新、維護等工勇，經過軟件進行了充分的優化。

第三層數據交換具備如下幾種優點：（1）網絡硬件的高效結合可以使得數據交換速率提到很大改善。（2）經過優化改進后的路由控制軟件，使得路由性能大幅提升。（3）除了必須的路由決定之外，很多數據轉發需要在第三層內實現交換處理。（4）多個子網相互間連接時，需要第三層數據交換模塊完成邏輯性連接，不再另加設其它的端口，可以減小資金投入。

2 三種交換技術選用

2.1 二層網絡數據交換機可用于小型局域網

如果局域網的規模不大，交換機的數量只有數十臺，該網絡條件下的廣播數據包不會產生較大的影響，二層數據交換設備可以在較快速度完成交換，提供多種數據接入端口，較少的資金投入，可以為用戶合理的數據解決方案，所以，規模不大的網絡不需要采用路由功能，避免給維護管理帶來難度，使組建網絡的費用大幅提升，不需要應用三層交換設備。

2.2 三層網絡數據交換機用于大型局域網

三層網絡數據交換機是專為IP 而進行設計的，數據接口型式十分簡單，可以對二層數據包進行很好的解析處理，可用于組建大型的局域網絡，為了避免數據廣播風暴形成的危害，需要大型局域網絡可以根據使用功能劃分為多個小型的局域網，從而形成多個網段，不同網段間可以實現數據的交互，而只利用二層網絡數據交換機無法達到以網間的交互訪問。但是，只采用路由器則會受到端口數據的限制，無法達到很好的傳輸速度，無法組建規模較大的訪問速度，采用三層網絡數據交換機比較合理。

2.3 路由器用于大型網絡間的數據互連

路由器設備的端口類型比較多，可以支持三層網絡通信協議，具有很強的數據交換能力，可以實現在大型網絡間的數據交互，很多三層網絡數據交換機具備異質網絡數據接口，應用大型網絡的數據接口數量較少，網絡互連設備主要作用在于實現不同數據接口的快速數據交互，需要確定出最優數據傳輸路徑，從而實現與其他網絡間的路由數據信息交互，這些功能都是在路由條件下實現的。

具體是否應用三層網絡數據交換機，應該結合網絡的具體現狀確定，主要的影響因素主要有投資預算、網絡流理等。應用三層網絡數據交換機可以有效地提升大型局域網數據交互數率，加入路由功能是為了實現該目的。如果網絡傳輸的流量比較大，三層數據交換機可以實現網絡內的數據交換，也可以用于網間的路由，這樣就會加大交換器的負荷，會對響應速度形成較大的影響。如果網絡數據流量比較大，又要求較高的數據響應速度，則需要有用三層網絡數據交換機實現網內的數據交換，而路由器用于實現路由功能，可以把各種設備的優勢充分發揮出來，實現較好的匹配，如果組建網絡的資金有限，需要利用三層數據交換機實現網間的連接。

3 結語

綜上所述，交換機和路由器是組建互聯網絡的關鍵設備，對其進行合理的選用可以組建起性價比很好的互聯網絡，需要對兩種設備進行深入的分析，可以更好地發揮性能。