第三层交换技术的工作原理
传统的路由器需要对每个路由的包进行大量的处理，由于传统的路由器能够支持多种协议，它们是通过软件来实现的，因此基于软件的执行速度比基于硬件的要慢，使得路由器成为网络性能的瓶颈。为了解决路由器的通信瓶颈问题，出现了第三层交换。第三层交换改善了路由器的性能，使网络具有更高的智能性。第三层交换的运行方式类似于LAN交换机，不同的只是它是基于IP地址而不是MAC地址转发数据的。
假设两个使用IP协议的站点通过第三层交换机，通信的过程：发送站点A在开始发送时，已知目的站的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）来确定目的站的MAC地址。发送站把自己的IP地址与目的的站的IP地址比较，采用其软件中配置的子网掩码提取内。若目的站B与发送站A在同一子网内，站点A广播一个ARP请求，B站返回其MAC地址，A站得到目的站点B的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封装包后转发数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站C通信，发送站A要向“缺省路径”发出ARP封装包，而“缺省路径”的IP地址已经在系统软件中设置。这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。所以当发送站A对“缺省路径”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以往的通信过程中已得到目的站C的MAC地址，则向发送站A回复目的站C的MAC地址；否则第三层交换模块根据路由信息向目的站广播一个ARP请求，目的站C得到此ARP请求后，向第三层交换模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复发送站A。以后，当再进行站点A与站点C之间的数据包转发时，将用最终的目的站点C的MAC地址封装包，数据转发过程全部交给第二层交换处理，因此信息得到高速交换。
第三层交换技术的体系结构
第三层交换机又称为路由交换机，第三层交换可以看作是一个模型，它涉及ISO参考模型的第二层和第三层。作为交换机，它具有同第二层相同的属性，同时又将第二层交换和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，可在各个层次提供线速性能，因而具备某些路由性能。这种集成经的结构还引进了策略管理属性，它不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供通信流量的优先化处理、安全以及多种其他的灵活功能，如trunking,VPN和Intranet的动态部署。
接口层包含了所有重要的局域网接口：10/100Mbit/s以太网，吉比特以太网，FDDI和ATM。交换层集成了多种局域网接口并辅之以策略管理，同时还提供trunking,VLAN和标签机制。路由层提供主要的LAN路由协议：IP,IPX和AppleT，并通过策略管理，提供传统的路由或直通的第三层转发技术。策略管理和行政管理使网络管理员能根据企业（或部门）的特定需求来调整网络。相对于第三层来说，第二层被采用的程度决定了所谓的网络控制分类。一个纯第二层的解决方法案，即图中所示的“处处变换”，它在划分子网和广播限制等方面提供的控制最少。而第三层交换机能为分类中的所有层次提供动态的、集成的支持。传统的通用路由器与外部的交换机一起使用也能达到此目的，但是与这种解决方案相比，第三层交换机只需要更少的配置，更少的布线，价格更便宜，并能提供更高的网络性能。
第三层交换技术的演变
随着硬件和软件的不断升级，第三层交换技术的发展也经历了“三代”的变化。第一代交换机是基于分立的电子元件和原语式的软件框架的混合体。软件的功能运行在一个有固定内存的处理机上。随着管理支持和协议功能的改善，软件的功能也不断增加。当用户的日常业务更加依赖于网络，网络上的流量增多时，网络设备便成了瓶颈。虽然处理机和存储器变得越来越快和有效，但通信流量的增加更为迅速。解决问题的第一步是简化网络层：用交换机取代路由器，以减低处理数据包的开销并显著地提高事务处理速度。引进一种专用于优化第二层处理的专用集成电路（ASIC），使性能提高了10倍，并降低了系统的整体费用。
第三代交换技术并不是仅仅建立在第二代的进展上，而是采用ASIC+RISC技术，为第三层路由、组播及用户可选的策略（policy）等方面提供了线速性能，总的数据吞吐量可以达到超过每秒几百万个包。由于使用了基于策略的服务机制，可以支持QOS，通过FIRE引入分布式数据包处理（DDP），可以将数据包快速而独立地传送过系统，同时使用动态分类的PACE技术和RSVP，使第二层与第三层的性能灵活地结合起来。在第三层交换机中，通过内置一个处理机将ASIC的能力，如增加对IPV6的支持，并不需要硬件升级或牺牲系统的性能。第三代第三层交换机可以支持多媒体网络通信，能更有效地减少延时并能确保安全。由于交换机、Hub和网卡采用了统一的系统环境，使交换机在以太网环境下支持图像传输。
传统的路由器需要对每个路由的包进行大量的处理，由于传统的路由器能够支持多种协议，它们是通过软件来实现的，因此基于软件的执行速度比基于硬件的要慢，使得路由器成为网络性能的瓶颈。为了解决路由器的通信瓶颈问题，出现了第三层交换。第三层交换改善了路由器的性能，使网络具有更高的智能性。第三层交换的运行方式类似于LAN交换机，不同的只是它是基于IP地址而不是MAC地址转发数据的。
假设两个使用IP协议的站点通过第三层交换机，通信的过程：发送站点A在开始发送时，已知目的站的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）来确定目的站的MAC地址。发送站把自己的IP地址与目的的站的IP地址比较，采用其软件中配置的子网掩码提取内。若目的站B与发送站A在同一子网内，站点A广播一个ARP请求，B站返回其MAC地址，A站得到目的站点B的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封装包后转发数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站C通信，发送站A要向“缺省路径”发出ARP封装包，而“缺省路径”的IP地址已经在系统软件中设置。这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。所以当发送站A对“缺省路径”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以往的通信过程中已得到目的站C的MAC地址，则向发送站A回复目的站C的MAC地址；否则第三层交换模块根据路由信息向目的站广播一个ARP请求，目的站C得到此ARP请求后，向第三层交换模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复发送站A。以后，当再进行站点A与站点C之间的数据包转发时，将用最终的目的站点C的MAC地址封装包，数据转发过程全部交给第二层交换处理，因此信息得到高速交换。
第三层交换技术的体系结构
第三层交换机又称为路由交换机，第三层交换可以看作是一个模型，它涉及ISO参考模型的第二层和第三层。作为交换机，它具有同第二层相同的属性，同时又将第二层交换和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，可在各个层次提供线速性能，因而具备某些路由性能。这种集成经的结构还引进了策略管理属性，它不仅使第二层与第三层相互关联起来，而且还提供通信流量的优先化处理、安全以及多种其他的灵活功能，如trunking,VPN和Intranet的动态部署。
接口层包含了所有重要的局域网接口：10/100Mbit/s以太网，吉比特以太网，FDDI和ATM。交换层集成了多种局域网接口并辅之以策略管理，同时还提供trunking,VLAN和标签机制。路由层提供主要的LAN路由协议：IP,IPX和AppleT，并通过策略管理，提供传统的路由或直通的第三层转发技术。策略管理和行政管理使网络管理员能根据企业（或部门）的特定需求来调整网络。相对于第三层来说，第二层被采用的程度决定了所谓的网络控制分类。一个纯第二层的解决方法案，即图中所示的“处处变换”，它在划分子网和广播限制等方面提供的控制最少。而第三层交换机能为分类中的所有层次提供动态的、集成的支持。传统的通用路由器与外部的交换机一起使用也能达到此目的，但是与这种解决方案相比，第三层交换机只需要更少的配置，更少的布线，价格更便宜，并能提供更高的网络性能。
第三层交换技术的演变
随着硬件和软件的不断升级，第三层交换技术的发展也经历了“三代”的变化。第一代交换机是基于分立的电子元件和原语式的软件框架的混合体。软件的功能运行在一个有固定内存的处理机上。随着管理支持和协议功能的改善，软件的功能也不断增加。当用户的日常业务更加依赖于网络，网络上的流量增多时，网络设备便成了瓶颈。虽然处理机和存储器变得越来越快和有效，但通信流量的增加更为迅速。解决问题的第一步是简化网络层：用交换机取代路由器，以减低处理数据包的开销并显著地提高事务处理速度。引进一种专用于优化第二层处理的专用集成电路（ASIC），使性能提高了10倍，并降低了系统的整体费用。
第三代交换技术并不是仅仅建立在第二代的进展上，而是采用ASIC+RISC技术，为第三层路由、组播及用户可选的策略（policy）等方面提供了线速性能，总的数据吞吐量可以达到超过每秒几百万个包。由于使用了基于策略的服务机制，可以支持QOS，通过FIRE引入分布式数据包处理（DDP），可以将数据包快速而独立地传送过系统，同时使用动态分类的PACE技术和RSVP，使第二层与第三层的性能灵活地结合起来。在第三层交换机中，通过内置一个处理机将ASIC的能力，如增加对IPV6的支持，并不需要硬件升级或牺牲系统的性能。第三代第三层交换机可以支持多媒体网络通信，能更有效地减少延时并能确保安全。由于交换机、Hub和网卡采用了统一的系统环境，使交换机在以太网环境下支持图像传输。
