前面我们学习过了路由转发的基本原理，其主要工作就是根据IP数据包首部的目标IP地址和路由器内存中存储的路由表项进行路由选择的过程。本节我们就来专门介绍两种常用的网络层设备，即路由器和三层交换机。

路由器

路由器是最常见、最大量的网络层的设备，主要功能就是执行“路由”的动作，即为数据包进行路由选择的动作。

路由器的内存中存储的路由表，我们前面讲过，可以用两种方法建立起来，一种静态路由的方法（由网络管理员手动配置），另一种是动态路由的方法（通过一些路由协议进行自学习）。关于这两种方法，具体是怎么样的，不属于此专栏的内容，在这里我们只要知道有这两种方法可以建立路由表即可。

根据路由器的性能、需要承担的工作量，可以把路由器按档次的高低分级别：

一般在大型企业中，比如大型网络公司、电信运营商这些单位，由于业务流量巨大，又要保证数据的快速转发，所以需要在核心层部署比较高档的企业级路由器把整个网络的带宽、速率等方面“撑起来”，保障网络的运行。

而在一些小型的场合，最典型的就是普通家庭的环境，在这种环境下没有巨大的业务量需求，因而也不需要用到特别高端的路由器，家用路由器能够满足基本的上网需求就可以了。现在也有光猫上就集成了无线路由的功能，比如中国电信的产品“天翼网关”，就是一个光猫和无线路由一体的设备，有的家庭直接用光猫上的无线路由都可以满足自己的需求。

下面我们来展示一下路由器的实物图，常见路由器的品牌有华为、华三、TP-Link、水星等等，但它们的构造都是大同小异。

下图是一款华为的企业级路由器（上半部分是路由器的背面板，有电源插口；下半部分是正面板，有console插口和一些网口）：

下面这个是一台普通家用的TP-Link的无线路由器：

我们以家用路由器为例，谈一谈路由器的构造特点：

TP-Link官网上有一张非常好的海报，可以作为我们的图示：

这张图就是路由器的一个背面图，可以看到这个路由器最左边的一个白色插口，这是用来插电源的，往右边有一个微小的黑色按钮，是用来给路由器恢复初始设置的，再往右边就是网络插口了，其中黄色的网口是WAN口，也就是用来接广域网的口，四个蓝色的网口是LAN口，是用来连接局域网的。

那么，路由器的一般构造就是这样：必须至少要有一个WAN口，至少要有一个LAN口。任何型号的路由器都是这样。有一个WAN口就可以连接到一个广域网，有一个LAN口就可以和一个局域网连接。

现在家庭里面，使用台式电脑的，可能还去用网线把电脑和路由器的LAN口连接起来，而现在大多数使用的笔记本电脑，直接用内置的无线网卡连接路由器的Wi-Fi信号，会更便捷一点。

三层交换机

三层交换机也是网络层的一个典型设备。前面我们学习过了二层交换机，也就是一般指的以太网交换机，二层交换机是通过查看数据帧的目标MAC地址以及交换机自身存储的“MAC-端口对应表”来进行帧转发的，而三层交换机可以工作的层次可以到达网络层，三层交换机是可以工作在数据链路层和网络层的。

也就是说，三层交换机的工作既有路由层面，又有转发层面，这是三层交换机既和路由器相同的一点，也是和路由器相区别的一点。

那为什么它的名字叫三层交换机呢？其实，三层交换机是一种特殊的路由器，因为它可以处理IP数据包，并能够进行路由选择的工作。但是，它的另一个特性是借鉴了交换机的“交换”思想，使得数据的转发更为快速。

三层交换机区别于路由器的一大特性，概括起来即为三层交换机具有“一次路由，多次转发”的功能。

一次路由，多次转发：其中的原理就是三层交换机可以对IP数据包首部的信息进行标记，此后具有同一标记的数据包将直接被送到二层进行处理，这样三层交换机就不必每次都查看数据包的目的IP，然后查找路由表项再转发了。

举一个例子：假设主机A和主机B不在同一个网络中，那么它们之间的通信就必定要经过网络层设备的转发，现在在这两个不同网络之间有一台三层交换机，当主机A发出第一个数据包的时候，三层交换机会像路由器那样进行工作，与此同时，它还会把数据包首部的信息记录进自己的缓存表，以后主机A再发给主机B数据包的时候，这个三层交换机就不必再次进行查看目的IP、查找路由这些工作了，而是会像交换机一样直接从连接主机B的端口把数据转发出去。

所以，“一次路由、多次转发”的功能，就大大提高了数据转发的速率，尤其是在一些对数据转发时延敏感的场合，使用三层交换机的效果会比使用路由器更为突出。

最后要注意的是，三层交换机虽然有好处，但是不能完全取代路由器，因为三层交换机的路由功能通常比较简单，它所面对的主要是简单的局域网的子网之间的连接，而路由器能适应的环境则复杂得多，路由器能提供的接口类型也比交换机端口要丰富，如局域网与广域网的连接、不同协议的网络之间的连接等等。所以，选择路由器或三层交换机，要看适应的工作场合。

本节介绍了这两种网络层的硬件设备，作为网络人员要了解它们的特点。下一节，我们将学习网络层的最后一节内容——有关IPv6的知识。

参考资料：罗拥军《网络设备配置基础》、TP-Link官网