路由器与交换机的区别
一、路由器与交换机的核心区别
| 对比维度 | 交换机（Switch） | 路由器（Router） |
|---|---|---|
| 工作层次 | 数据链路层（OSI 模型第 2 层） | 网络层（OSI 模型第 3 层） |
| 处理数据单位 | 数据帧（Frame） | 数据包（Packet） |
| 转发依据 | 数据帧中的MAC 地址（物理地址，全球唯一） | 数据包中的IP 地址（逻辑地址，可手动配置） |
| 核心功能 | 同一局域网内的设备互联，减少冲突域 | 不同网络（网段）的互联，选择最佳通信路径 |
| 适用场景 | 企业 / 家庭局域网内部（如连接电脑、打印机） | 连接局域网与广域网（如家庭宽带接入、跨地域网络互联） |
| 额外功能 | 支持 VLAN 划分、端口聚合等（高级交换机） | 支持 NAT、DHCP、防火墙、负载均衡等 |
二、算法原理
1. 交换机的工作原理（基于 MAC 地址的转发）
交换机的核心是通过MAC 地址表实现数据帧的高效转发，核心算法包括 “MAC 地址学习” 和 “帧转发逻辑”。
MAC 地址学习：
交换机启动时，MAC 地址表为空。当收到一个数据帧时，会提取帧中的源 MAC 地址和接收该帧的端口号，并将二者的对应关系存入 MAC 地址表（若已存在则刷新超时时间，默认 300 秒）。通过此过程，交换机能逐步 “记住” 局域网内设备的位置。帧转发逻辑：
当收到数据帧时，提取帧中的目的 MAC 地址，并查询 MAC 地址表：- 若表中存在该 MAC 地址对应的端口，则从该端口转发帧（单播）；
- 若表中不存在（如首次通信的设备），则将帧广播到所有其他端口（泛洪，Flooding），直到目的设备回应后更新 MAC 表；
- 若目的 MAC 是广播地址（FF:FF:FF:FF:FF:FF），则直接泛洪（广播帧）。
冲突域隔离：
交换机的每个端口对应一个独立的冲突域（设备间发送数据不会冲突），而集线器（Hub）所有端口共享一个冲突域，因此交换机比集线器效率更高。
2. 路由器的工作原理（基于 IP 地址的路由选择）
路由器的核心是通过路由表选择从源网络到目的网络的最佳路径，核心算法包括 “路由表构建” 和 “路径选择”。
路由表构建：
路由表记录了 “目的网络 IP”“子网掩码”“下一跳 IP”“出接口” 等信息，其构建方式有两种：- 静态路由：由管理员手动配置，适合简单网络（如家庭宽带），但需手动维护，不适合大规模网络；
- 动态路由：通过路由协议（如 RIP、OSPF、BGP）自动学习，路由器之间定期交换路由信息，动态更新路由表。
路径选择算法（动态路由协议）：
动态路由协议的核心是 “如何计算最佳路径”，不同协议采用不同算法：- RIP（路由信息协议）：基于 “距离矢量算法”，以 “跳数”（经过的路由器数量）作为路径优劣的指标，跳数越少路径越优，最大跳数限制为 15（超过则视为不可达）。
- OSPF（开放式最短路径优先）：基于 “链路状态算法”，路由器通过 “链路状态公告（LSA）” 交换网络拓扑信息，构建全网统一的 “链路状态数据库”，再通过Dijkstra 算法计算到各目的网络的最短路径（以带宽、延迟等为 “代价”）。
- BGP（边界网关协议）：基于 “路径矢量算法”，用于不同自治系统（AS）之间的路由选择，不依赖单一指标，而是通过 “AS 路径”“本地优先级”“MED 值” 等多种属性综合选择最优路径（更注重政策和商业需求）。