交换机和路由器的区别:

1、交换机是工作在数据链路层的,路由器工作在网络层,交换机通过MAC地址进行数据的转发,路由器通过IP地址来进行数据的转发。

2、传统交换机即二层交换机,它不能分割广播域,不具有VLAN功能,而三层交换机才有VLAN功能,可以分割广播域,但是要想不同的VLAN之间进行通信,还是需要通过三层交换机的路由功能来进行转发。

三层交换技术     =    二层交换技术+三层路由转发

三层交换机数据交换过程:

1、同一个VLAN:假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信,发送站点A在开始发送时,会先拿自己的IP地址与B站的IP地址进行比较,判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内,则进行二层的转发。具体步骤如下:为了得到站点B的 MAC地址,站点A首先发一个ARP广播报文,请求站点B的MAC地址。该ARP请求报文进入交换机后,首先进行源MAC地址学习,芯片自动把站点A的MAC地址以及进入交换机的端口号等信息填入到芯片的MAC地址表中,然后在MAC地址表中进行目的地址查找。由于此时是一个广播报文,交换机则会把这个广播报文从进入交换机端口所属的VLAN中进行广播。B站点收到这个ARP请求报文之后,会立刻发送一个ARP回复报文,这个报文是一个单播报文,目的地址为站点A的MAC地址。该包进入交换机后,同样,首先进行源MAC地址学习,然后进行目的地址查找,由于此时MAC地址表中已经存在了A站点MAC地址的匹配条目,所以交换机直接把此报文从相应的端口中转发出去。通过以上一次ARP过程,交换芯片就把站点A和B的信息保存在其MAC地址表中。以后A、B之间进行通信或者同一网段的其它站点想要与A或B通信,交换机就知道该把报文从哪个端口送出。还必须说明的一点是,当查找MAC地址表的时候发现找不到匹配表项,该报文又不是广播或多播报文,此时此报文被称为DLF(Destination Lookup Failure)报文,交换机对此类报文的处理就象对收到一个广播报文处理一样,将此报文从进入端口所属的VLAN中扩散出去。从以上过程可以看出,所有二层转发都是由硬件完成的,无论是MAC地址表的学习过程还是目的地址查找确定输出端口过程都没有软件进行干预。

2、不同VLAN:站点A、B通过三层交换机进行通信。站点A和B所在网段都属于交换机上的直连网段,若站点A和站点B不在同一子网内,发送站A首先要向其“缺省网关”发出ARP请求报文,而“缺省网关”的IP地址其实就是三层交换机上站点A所属VLAN的IP地址。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时,交换机就向发送站A回一个ARP回复报文,告诉站点A交换机此VLAN的MAC地址,同时可以通过软件把站点A的IP地址、MAC地址、与交换机直接相连的端口号等信息设置到交换芯片的三层硬件表项中。站点A收到这个ARP回复报文之后,进行目的MAC地址替换,把要发给B的包首先发给交换机。交换机收到这个包以后,同样首先进行源MAC地址学习,目的MAC地址查找,由于此时目的MAC地址为交换机的MAC地址,在这种情况下将会把该报文送到交换芯片的三层引擎处理。一般来说,三层引擎会有两个表,一个是主机路由表,这个表是以IP地址为索引的,里面存放目的IP地址、下一跳MAC地址、端口号等信息。若找到一条匹配表项,就会在对报文进行一些操作(例如目的MAC与源MAC替换、TTL减1等)之后将报文从表中指定的端口转发出去。若主机路由表中没有找到匹配条目,则会继续查找另一个表――网段路由表。这个表存放网段地址、下一跳MAC地址、端口号等信息。一般来说这个表的条目要少得多,但覆盖的范围很大,只要设置得当,基本上可以保证大部分进入交换机的报文都走硬件转发,这样不仅大大提高转发速度,同时也减轻了CPU的负荷。若查找网段路由表也没有找到匹配表项,则交换芯片会把包送给CPU处理,进行软路由。由于站点B属于交换机的直连网段之一,CPU收到这个IP报文以后,会直接以B的IP为索引检查ARP缓存,若没有站点B的MAC地址,则根据路由信息向B站广播一个ARP请求,B站得到此ARP请求后向交换机回复其MAC地址,CPU在收到这个ARP回复报文的同时,同样可以通过软件把站点B的IP地址、MAC地址、进入交换机的端口号等信息设置到交换芯片的三层硬件表项中,然后把由站点A发来的IP报文转发给站点B,这样就完成了站点A到站点B的第一次单向通信。由于芯片内部的三层引擎中已经保存站点A、B的路由信息,以后站点A、B之间进行通信或其它网段的站点想要与A、B进行通信,交换芯片则会直接把包从三层硬件表项中指定的端口转发出去,而不必再把包交给CPU处理。这种通过“一次路由,多次交换”的方式,大大提高了转发速度。需要说明的是,三层引擎中的路由表项大都是通过软件设置的。