在OSI体系结构中，集线器与交换机分别处于不同层级，集线器属于物理层，而交换机则处于数据链路层。集线器的主要功能是对数据传输起到同步、放大和整形的作用，但无法处理数据传输中的短帧、碎片等问题，不具备数据传输的完整性和正确性，类似于一个大型的总线型局域网。相比之下，交换机不仅能够进行数据的同步、放大和整形，还能过滤短帧、碎片，对封装的数据包进行转发。
从工作方式上看，集线器采用广播模式，即当集线器的一个端口工作时，其他所有端口都能够接收到信息，容易产生广播风暴，并且在任何时刻只有一个端口可以发送数据，安全性较差。而交换机则只有发出请求的端口和目标端口之间进行响应，不会影响其他端口，因此能够隔离冲突域并有效抑制广播风暴的产生。
在带宽方面，集线器的多个端口共享一条带宽，同一时刻只能有两个端口传输数据，其他端口只能等待，且只能工作在半双工模式下。而交换机的每个端口都有一条的带宽，即使两个端口同时工作也不会影响其他端口的传输，且交换机支持半双工和全双工模式。
二层交换机基于MAC地址进行寻址，具有一定的额外寻址开销，当数据流量较小的情况下，时延相对数据传输时间来说较大。而集线器采用广播方式传输数据，当数据流量较小的时候，性能下降不明显，更适合于共享总线型结构局域网。
二层交换机工作在数据链路层，它根据所接收到的数据包的目的MAC地址在内部地址表中对应的端口进行转发。而三层交换机则工作在OSI七层模型中的第三层，利用三层协议中的IP包包头信息对后续数据流进行标记，重组帧头，将具有相同标记的数据流报文交换到数据链路层，从而提供一条目标地址与源地址之间的一条数据通道。三层交换机不必拆包便可判断路由，将数据包直接转发，进行数据交换，实现不同子网IP包交换。三层交换机由三层路由模块叠加二层交换高速背板总线，速率可达Gbit/s，大部分需路由软件处理的数据转发为三层转发，其余均为二层高速转发。
路由器工作在OSI第三层网络层，主要决定最佳路由并转发数据包。路由器内部记录各种链路信息，供路由算法计算出到目的地的最佳路由。路由器在不能确定目的路由时，将包丢弃并向源地址返回信息。路由器可以通过相互学习路由信息或广播自已的链路状态来更新路由信息，从而计算出最佳路由。路由器的路径计算工作量较大，端口数量有限，路由转发速度较慢。在内网数据流量较大且需要快速转发响应的情况下，建议使用三层交换机，将网间路由工作交由路由器完成。
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