三層交換機的工作過(guò)程，如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么A要實(shí)現和B的通訊，在流緩存條目中沒(méi)有對應MAC地址條目，就將一個(gè)正常數據包發(fā)送向一個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)，這個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)一般在操作系統中已經(jīng)設好，這個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)的IP對應第三層路由模塊，所以對于不是同一子網(wǎng)的數據，先在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址（由源主機A完成）；然后就由三層模塊接收到此數據包，查詢(xún)路由表以確定到達B的路由，將構造一個(gè)新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過(guò)一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發(fā)端口的對應關(guān)系，并記錄進(jìn)流緩存條目表，以后的A到B的數據（三層交換機要確認是由A到B而不是到C的數據，還要讀取幀中的IP地址。），就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說(shuō)的一次路由多次轉發(fā)。
交換機數據傳送的工作原理：交換機的任意節點(diǎn)收到數據傳輸指令后，即對于存儲在內存里的地址表進(jìn)行快速查找，從而對于MAC地址的網(wǎng)卡連接位置進(jìn)行確認，然后再將數據傳輸到該節點(diǎn)上。如果在地址表中找到相應的位置，則進(jìn)行傳輸；如果沒(méi)有，交換機就會(huì )將該地址進(jìn)行記錄，以利于下次尋找和使用。交換機一般只需要將幀發(fā)送到相應的點(diǎn)，而無(wú)需如集線(xiàn)器發(fā)送到所有節點(diǎn)，從而節省了資源和時(shí)間，提高了數據傳輸的速率。
三層交換機的重要的功能是加快大型局域網(wǎng)絡(luò )內部的數據的快速轉發(fā)，加入路由功能也是為這個(gè)目的服務(wù)的。如果把大型網(wǎng)絡(luò )按照部門(mén)、地域等等因素劃分成一個(gè)個(gè)小局域網(wǎng)，這將導致大量的網(wǎng)際互訪(fǎng)，單純的使用二層交換機不能實(shí)現網(wǎng)際互訪(fǎng)；如單純的使用路由器，由于接口數量有限和路由轉發(fā)速度慢，將限制網(wǎng)絡(luò )的速度和網(wǎng)絡(luò )規模，采用具有路由功能的快速轉發(fā)的三層交換機就成為選擇。
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