计算机网络：路由器与交换机的区别是什么？

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计算机网络：路由器与交换机的区别是什么？

结论：交换机工作在数据链路层，按 MAC 地址在同一广播域内转发帧；路由器工作在网络层，按 IP 地址与路由表在不同网段之间转发包。 一句话：交换机管"同一张网里怎么走"，路由器管"不同网之间怎么走"。

1. 对比

维度交换机（二层）路由器（三层）
工作层次数据链路层网络层
转发依据目的 MAC + MAC 表目的 IP + 路由表，最长前缀匹配
广播域不隔离（VLAN 可切开）隔离，每个接口一个广播域
冲突域隔离，每端口一个隔离
是否改包不改，只转发帧TTL 减一、重算校验和、重写二层头
典型接口大量 LAN 口少量 WAN / LAN 口
附加功能VLAN、链路聚合、STPNAT、DHCP、ACL、VPN、QoS
转发性能ASIC 线速转发，延迟低需查路由，略高

2. 各自怎么转发

交换机（同一网段）：
收到帧 → 学源 MAC 与入端口 → 查目的 MAC
        ├─ 命中 → 只从对应端口发出（单播）
        └─ 未命中 → 向除入端口外的所有端口泛洪
MAC 表项默认老化时间约 300 秒

路由器（跨网段）：
收到包 → 查 FIB 做最长前缀匹配 → TTL-1 → 重算首部校验和
       → ARP 解析下一跳 MAC → 重写二层头 → 从出接口发出

关键差异：IP 地址端到端不变，MAC 地址逐跳重写。 主机访问另一个网段时，目的 MAC 填的是网关的 MAC，而不是最终目标的 MAC。

3. 在 Linux 上看二层与三层

# 把两块网卡桥接成一台"二层交换机"
ip link add br0 type bridge
ip link set eth1 master br0
ip link set eth2 master br0
ip link set br0 up

# 看交换机的 MAC 表（FDB），对应物理交换机的 CAM 表
bridge fdb show br br0

# 三层转发：加路由、按目标查出口、看 ARP 邻居
ip route add 10.1.0.0/16 via 192.168.1.1 dev eth0
ip route get 10.1.2.3
ip neigh show

bridge fdb show 是二层转发表，ip neigh show 是三层 ARP 缓存，排查时别把两者混为一谈。

4. 常见追问

Q：跨网段访问时，MAC 怎么变？ 源主机查路由发现下一跳是网关，于是目的 MAC 填网关 MAC；网关收到后查路由，再改写成下一跳的 MAC。 IP 首部的源/目的地址全程不变（NAT 除外），变的只有二层头，这就是"逐跳转发"。

Q：三层交换机和路由器有什么区别？ 三层交换机本质是"带路由功能的交换机"：用 ASIC 做线速转发，端口密度高，适合机房内网段间高速互访； 路由器接口类型更丰富（专线、拨号、VPN），强调策略、NAT 与广域网互联。 家用"路由器"其实是路由 + 交换 + 无线 AP 的一体机。

Q：VLAN 和子网是一回事吗？ 不是。VLAN 在二层隔离广播域，子网在三层划分 IP 范围。 实践中通常一个 VLAN 对应一个子网，但两者可以独立配置，跨 VLAN 通信必须经过三层设备。

Q：为什么 ARP 广播不会穿过路由器？ 路由器默认不转发广播帧，这正是"隔离广播域"的含义。 所以跨网段必须先有网关，由网关代答 ARP 或直接路由，而不是让 ARP 广播满网飞。

Q：Hub、交换机、路由器怎么排？ Hub 工作在物理层，所有端口共享一个冲突域，半双工；交换机按 MAC 转发，每端口独立冲突域； 路由器按 IP 转发并隔离广播域。三者是从"共享"到"隔离"的递进。

Q：交换机接成环路会怎样？ 广播帧会在环里无限循环，形成广播风暴，MAC 表也被反复覆盖，网络很快瘫痪。 所以要用 STP / RSTP 阻塞冗余链路，或在数据中心用堆叠、MC-LAG 替代。

小结

交换机用 MAC 表在广播域内做精确投递，路由器用路由表在网段之间择路转发。 记住两条铁律：MAC 逐跳改写、IP 端到端保持；交换机隔离冲突域、路由器隔离广播域。 把这两条讲清，再谈三层交换、VLAN、NAT，逻辑都不会乱。

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