路由器的工作原理
路由器用于连接多个逻辑上分离的网络，所谓的逻辑网络代表单个网络或子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可以通过路由器完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能。它可以在多网络互联环境中建立灵活的连接，可以连接各种数据包和介质访问方式完全不同的子网。路由器只接受来自源站或其他路由器的信息，是网络层的互联设备。它不关心每个子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议一致的软件。路由器分为本地路由器和远程路由器。本地路由器用于连接网络传输介质，如光纤、同轴电缆和双绞线。远程路由器用于连接远程传输介质，需要相应的设备，比如带调制解调器的电话线，通过无线接收器和发射器实现无线。
(1)工作站a将工作站b的地址12.0.0.5连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。
(2)路由器1收到工作站A的数据帧后，首先从包头中取出地址12.0.0.5，根据路径表计算出从工作站B出发的最佳路径：R1-R2-R5-B；并将数据包发送到路由器2。
(3)路由器2重复路由器1的工作，并将数据包转发到路由器5。
(4)路由器5也取出目的地址，发现12.0.0.5在路由器连接的网段上，就直接把数据包下发给工作站b
(5)工作站B接收工作站A的数据帧，通信过程结束。
事实上，路由器除了上述路由的主要功能外，还具有网络流量控制的功能。有些路由器只支持单一协议，但大多数路由器可以支持多种协议的传输，即多协议路由器。因为每个协议都有自己的规则，在一个路由器中完成多个协议的算法必然会降低路由器的性能。所以我们认为支持多种协议的路由器性能比较低。用户在选购路由器时，需要根据自己的实际情况，选择自己需要的网络协议的路由器。
近年来，交换机路由器产品不断出现。本质上不是新技术，而是提高沟通能力。将交换机的原理结合到路由器中，使数据传输更快更好。
路由器功能
路由器的作用之一是连接不同的网络，另一个是选择信息传输的路由。选择一条畅通快捷的捷径，可以大大提高通信速度，减轻网络系统的通信负荷，节省网络系统的资源，提高网络系统的畅通率，从而使网络系统发挥更大的效益。
从过滤网络流量的角度来看，路由器与交换机和网桥非常相似。然而，与工作在网络物理层并在物理上划分网段的交换机不同，路由器通过使用特殊的软件协议在逻辑上划分整个网络。例如，支持IP协议的路由器可以将网络分成几个子段，只有定向到特定IP地址的网络流量才能通过该路由器。对于每个收到的数据包，路由器会重新计算其校验和，并写入一个新的物理地址。所以用路由器转发过滤数据的速度往往比只看包物理地址的交换机慢。但是，对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另一个显著优势是可以自动过滤网络广播。一般来说，在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂得多。
开关概念
交换(Switching)是根据通信两端信息传输的需要，通过人工或自动设备将待传输的信息发送到相应的符合要求的路由上的技术的总称。广义交换机是一种可以在通信系统中交换信息的设备。
在计算机网络系统中，交换的概念改进了共享工作模式。我们之前介绍的HUB集线器是一种共享设备，集线器本身无法识别目的地址。当同一LAN中的主机A向主机B发送数据时，数据包通过基于集线器的网络上的广播发送，并且每个终端通过验证数据包报头的地址信息来确定是否接收它。也就是说，在这种操作模式下，网络上同一时间只能传输一组数据帧，如果发生冲突，就必须重试。这种方式是共享网络带宽。
开关原理
在数据链路层工作。该交换机具有高带宽后端总线和内部交换矩阵。交换机的所有端口都连接到此备用总线。控制电路接收到数据包后，处理端口会在内存中查找地址对照表，确定目的MAC的NIC(网卡的硬件地址)附着在哪个端口，通过内部交换矩阵快速将数据包传输到目的端口。如果目的MAC不存在，它将被广播到所有端口。接收端口响应后，交换机将“学习”新地址，并将其添加到内部MAC地址表中。交换机也可以“分割”网络。通过比较MAC地址表，交换机仅允许必要的网络流量通过交换机。交换机的过滤转发可以有效减少冲突域，但无法划分网络层广播，也就是广播域。交换机可以同时在多个端口对之间传输数据。每一个端口都可以看作一个独立的网段，与之相连的网络设备可以单独享用所有的带宽，不与其他设备竞争。当节点A向节点D发送数据时，节点B可以同时向节点C发送数据，两次传输都享受网络的所有带宽，并且有自己的虚拟连接。如果这里使用10Mbps的以太网交换机，那么交换机的总流量等于210Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享集线器时，一个集线器的总流量不会超过10Mbps。总之，交换机是一种能够完成基于MAC地址标识的数据包封装和转发功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并将其存储在内部地址表中。通过在数据帧的发起者和目标接收者之间建立临时交换路径，数据帧可以从源地址直接到达目的地址。
转换功能
交换机的主要功能包括物理寻址、网络拓扑、错误检查、帧序列和流量控制。现在交换机有了一些新的功能，比如支持VLAN(虚拟局域网)，支持链路聚合，甚至有的还有防火墙的功能。
学习：以太网交换机知道连接到每个端口的设备的MAC地址，将这些地址与相应的端口进行映射，并将它们存储在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址映射在MAC地址表中时，转发到该目的节点连接的端口，而不是所有端口(如果该数据帧是广播/组播帧，则转发到所有端口)。
环路消除：当交换机包含冗余环路时，以太网交换机通过生成树协议来避免环路，并允许备用路径存在。
除了能够连接相同类型的网络，交换机还可以互连不同类型的网络(如以太网和快速以太网)。现在很多交换机都可以提供支持快速以太网或者FDDI的高速连接端口，可以用来连接网络中的其他交换机，或者为带宽消耗大的关键服务器提供额外的带宽。
一般来说，交换机的每个端口都是用来连接一个独立的网段的，但是有时候，为了提供更快的访问速度，我们可以将一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样网络的关键服务器和重要用户的访问速度更快，支持更大的信息流。
最后，简单总结一下交换机的基本功能：
1.像集线器一样，交换机也提供了大量用于电缆连接的端口，因此它们可以连接成星形拓扑。
2.像中继器、集线器和网桥一样，当它转发帧时，交换机将重新生成一个不失真的方波电信号。
3.像网桥一样，交换机在每个端口上使用相同的转发或过滤逻辑。
4.交换机就像一座桥，把局域网分成几个冲突域，每个冲突域都有自己的宽带，从而大大增加了局域网的带宽。
5.除了网桥、集线器和中继器的功能，交换机还提供了更高级的功能，如虚拟局域网(VLAN)和更高的性能。
很多人用过路由器，没用过交换机。它们听起来不同，但功能相似。今天，我们来认识一下开关。它的具体应用有哪些？
路由器的功能是什么？有什么区别吗？
首先，hub，也就是HUB。它的功能可以简单的理解为连接一些机器组成一个局域网。交换机(也称为交换集线器)的功能与集线器大致相同。但是，两者在性能上是有区别的：集线器使用共享带宽，而交换机使用独占带宽。这样在机器多或者数据量大的情况下，两者会更显著。路由器与上述两者有显著区别，它的作用是连接不同的网段，在网络中寻找最适合数据传输的路径。可以说，一般情况下，个人用户并不需要太多。
路由器是交换机之后产生的，就像交换机是集线器之后产生的一样，所以交换机和路由器也是相互关联的，并不是完全独立的设备。路由器主要克服交换机不能路由转发数据包的不足。一般来说，路由器和交换机的主要区别如下：
(1)交换机和路由器的功能比较：不同的工作级别。
原来的交换机工作在OSI/RM开放架构的数据链路层，也就是第二层，而路由器从一开始就计划工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层)，其工作原理相对简单，而路由器工作在OSI的第三层(网络层)，因此可以获得更多的协议信息，做出更智能的转发决策。
(2)交换机和路由器的功能比较：数据转发是基于不同的对象。
交换机使用物理地址或MAC地址来确定转发数据的目的地址。路由器使用不同的网络ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，它描述了设备所在的网络。有时，这些第3层地址也称为协议地址或网络地址。MAC地址通常由硬件提供，网卡厂商分配，固化到网卡中，一般不可更改。而IP地址通常由网络管理员或系统自动分配。
(3)交换机和路由器的功能比较：传统交换机只能划分冲突域，不能划分广播域；而路由器可以分割广播域。
交换机连接的网段仍然属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，这在某些情况下会导致流量拥塞和安全漏洞。连接到路由器的网段会被分配到不同的广播域，广播数据不会通过路由器。第三层以上的交换机虽然有VLAN功能，可以划分广播域，但是子广播域之间无法互通，相互之间的通信还是需要路由器。
(4)交换机和路由器的功能比较：路由器提供防火墙的服务。路由器只转发特定地址的数据包，不转发不支持路由协议的数据包和未知目标网络的数据包，从而防止广播风暴。
通常，交换机用于LAN-WAN连接。交换机属于网桥，是数据链路层设备。有些交换机还可以实现第三层交换。路由器用于WAN-WAN连接，可以处理不同网络之间的数据包转发，作用于网络层。它们只接受从一条线路传入的数据包，然后将它们转发到另一条线路。这两条线路可能属于不同的网络，并采用不同的协议。相比较而言，路由器比交换机功能更强大，但速度相对较慢且价格昂贵。第三层交换机既有交换机线速转发报文的能力，又有路由器良好的控制功能，因此被广泛使用。
目前个人宽带接入方式较多的是ADSL，所以笔者就简单讲解一下ADSL的接入。现在购买的ADSL猫大部分都有路由功能(很多情况下厂家在出厂的时候就屏蔽了路由功能，因为大部分电信安装都没有启用路由功能，而是启用了DHCP。开启ADSL的路由功能)。如果个人上网或者几台电脑通过ADSL本身，电脑多的话你只需要买一台或者多台集线器或者交换机。考虑到集线器和交换机的价格差异很小，不是特别的原因。请买一个开关。
(5)交换机和路由器的功能对比：我给你一个参考报价。建议你买个8口的，满足扩展需求。一般价格在100元左右。连接交换机，然后将所有计算机连接到交换机。剩下要做的就是把每台机器的网线插到交换机的接口上，把猫的网线插到上行接口上。然后设置路由功能，DHCP等。并且可以共享互联网。看了上面的解释，读者应该对交换机、集线器、路由器有所了解。目前主要应用的是交换机和路由器的组合，具体的组合方式可以根据具体的网络条件和需求来确定。
