路由器和交换机的不同之处有哪些？

这个问题本身并不是很准确，实际中，按照不同的划分方式有不同的理解。

==== 从 普通用户用途 的角度来划分：

• 交换机用来将一根网线变为多根，如果网络需要登录大家各自分别登录。
  
• 路由器用来将一条网络变为多条，分出的多条网络共享主线的网络带宽。
  

// 这里以普通用户视角描述，用词不准确，谢绝打脸

实际情况是大部分家用路由由路由器和交换机两部分组成，交换机用于内部网络数据传输，路由器利用 NAT 转发数据与外部网络通信。

==== 从 课本上的定义 的角度来划分：

• 交换机
• 用于同一网络内部数据的快速传输
• 转发决策通过查看二层头部完成
• 转发不需要修改数据帧
• 工作在 TCP/IP 协议的二层 —— 数据链路层
• 工作简单，直接使用硬件处理
• 路由器
• 用于不同网络间数据的跨网络传输
• 转发决策通过查看三层头部完成
• 转发需要修改 TTL ，IP 头部校验和需要重新计算，数据帧需要重新封装
• 工作在 TCP/IP 协议的三层 —— 网络层
• 工作复杂，使用软件处理

// 应该说，这个定义已经很过时了，三层(多层)交换机早就已经普遍使用了，但是天知道什么原因，至少我手头的某一本课本还是这样说的。

这是许多课本上的标准解答，在传统上来讲也是正确的。

• 由于交换机只需要查看 二层数据帧 的头部即可决策转发地址，策略十分简单，可以直接通过硬件芯片实现相应功能，所以可以做到廉价高速，被大量应用在接入层。
• 而路由器由于需要处理跨网络的连接，必须在接收到完整的 IP数据包 后才能转发数据，路由协议又比较复杂，所以只能使用软件的方式实现相应的功能，要达到高性能只能付出更高的价格。
  

另外，由于二层转发只需要查看 帧头部 即可开始转发，也使得 (二层)交换机 有了一项独门功夫：直通转发。简单说就是只接收数据帧头部就开始转发，从而达到更高的性能。

==== 从 转发模式 的角度来划分：

Tips: 这里只讨论三层(多层)交换机，二层同上一条

• 交换机
  
• 硬件处理交换 (转发) 过程
• 一次路由(寻路)，多次交换(转发)
• 路由器
  
• 软件处理交换 (转发) 过程
• 一次路由(寻路)，一次交换(转发)

// 据说也有纯软件转发的三层交换机，暂不讨论

虽然上面写的是软/硬件的区别，实际上更多的是工作模式上的区别：

• 三层(多层)交换机并非纯硬件工作，而是有单独的路由引擎，但是路由引擎并非一直工作，而是在第一次通信的时候通过路由引擎查询路由表，建立转发表，之后的数据不再经过路由引擎，而是通过与二层类似的交换引擎进行转发。
• 由于工作内容简单，转发引擎可以使用专门的硬件芯片来达到廉价高性能。
• 而路由器对每一个数据包都进行路由查询，占用大量资源，所以寻路效率较低，
• 由于路由协议复杂，无法通过纯硬件芯片处理，造成大量数据转发时性能比不上三层(多层)交换机。

Tips: 事实上路由器方面也有类似的技术，例如思科快速转发机制(CEF-Cisco Express Forwarding)

也正是工作模式上的差异，造成了他们在实际应用时的一些区别：

• 三层(多层)交换机的路由引擎较弱，相比路由器支持的路由协议有限。
  
• 同样由于三层(多层)交换机的路由引擎较弱，且转发表有限，不适合复杂的多网络互联。
• 因为并不是每一个包都会经过路由引擎，三层(多层)交换机的路由策略功能较弱。
• 三层(多层)交换机更适合网络结构简单，交换数据量大的情景下使用（例如小型网络的汇聚层）
• 路由器更适合复杂的多网络互联的核心交换区域。

==== 从 课本厚度 的角度划分：

上面那本是交换，中间那本是路由，你懂的。

参考资料：

[1] Google

[2] CCNP SWITCH 642-813 学习指南

[3] CCNP ROUTE 642-902 学习指南