交换机和路由器的区别与联系

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相信有很多人在学习网络的过程中，都会对路由器与交换机的区别与联系感到疑惑不解，因为这两台设备的功能看起来似乎一样。然而，其实路由器与交换机大有不同，下面是我对此的一些理解，希望能够帮助到你！

它们在哪里工作？

根据 OSI模型的网络体系划分，自底向上，路由器 工作在第三层（网络层），而我们常说的交换机 工作在第二层（链路层）（目前有更加高级的三层交换机，四层交换机，甚至还有七层交换机）

它们怎么工作

它们的主要工作如下：

路由器：寻址，转发（依靠 IP 地址）

交换机：过滤，转发（依靠 MAC 地址）

我们可以看出这两者的主要工作就是转发数据，但是不同之处是，依靠的地址不同，这是一个根本区别！

路由器内有一份路由表，里面有它的寻址信息（就像是一张地图），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

我们来看一个网络拓扑图例子：

通过拓扑图我们应该知道：

每一个路由器与其之下连接的设备，其实构成一个局域网

交换机工作在路由器之下，就是也就是交换机工作在局域网内

交换机用于局域网内网的数据转发

路由器用于连接局域网和外网

举个例子：

我们每个人相当于主机，路由器相当于快递员，宿管大爷相当于交换机，学校是一个局域网

快递员根据学校地址（IP）把包裹送到学校，再根据公寓号（子网IP）把快递交给这个公寓的宿管大爷，宿管大爷根据你的名字（MAC）交给你

它们两个可不可以少一个？

交换机在局域网内工作，它根据 MAC 地址转发数据，如果没有了路由器在网络层寻址，那么我们的数据就不能发送到其他网络终端上去了

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，但是不足之处是：

可扩展的接口不如交换机多

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

实际网络数据转发过程

通过一个实际网络数据转发的过程，我们可以更好的理解路由器与交换机的区别所在

假设你使用电脑访问www.baidu.com

过程大致如下：

你的电脑先在应用层打包一个 HTTP报文，然后在传输层在打包成 TCP报文，然后再根据 DNS 查到的 IP 在网络层打包成 IP数据报，然后在通过链路层打包成以太网数据帧，发送给你的交换机：

你的交换机收到后，重新包装数据帧，再发送给你的路由器：

你的路由器利用 NAT(Network Address Translation)，将你的主机IP（局域网IP）转换为外网IP，还会修改端口号，对外完全隐藏你的主机，再根据路由表选择一条合适的路径进行转发：

在接下来的过程中，每个节点都只改变 MAC 地址，然后在网络中一路向着目的地发送

关于NAT：

NAT是一种网络隐蔽技术，它通过建立IP地址映射来隐藏内部的网络

它的主要功能有：

提高内部网络的安全性

共享网络地址，减少地址消耗

NAT主要有三种实现方式：

静态NAT（Basic NAT）：最基本的网络转换实现，只转换IP地址，建立IP地址的一对一映射，不支持端口转换

网络地址端口转换（NAPT）：这种方式支持端口的映射，并允许多台主机共享一个公网IP地址

端口多路复用（Port address Translation,PAT)：是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换.采用端口多路复用方式。