三層交換機的工作過程，如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么A要實現(xiàn)和B的通訊，在流緩存條目中沒有對應MAC地址條目，就將一個正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個缺省網(wǎng)關，這個缺省網(wǎng)關一般在操作系統(tǒng)中已經(jīng)設好，這個缺省網(wǎng)關的IP對應第三層路由模塊，所以對于不是同一子網(wǎng)的數(shù)據(jù)，先在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關的MAC地址（由源主機A完成）；然后就由三層模塊接收到此數(shù)據(jù)包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關的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)端口的對應關系，并記錄進流緩存條目表，以后的A到B的數(shù)據(jù)（三層交換機要確認是由A到B而不是到C的數(shù)據(jù)，還要讀取幀中的IP地址。），就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉發(fā)。
交換機數(shù)據(jù)傳送的工作原理：交換機的任意節(jié)點收到數(shù)據(jù)傳輸指令后，即對于存儲在內存里的地址表進行快速查找，從而對于MAC地址的網(wǎng)卡連接位置進行確認，然后再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆摴?jié)點上。如果在地址表中找到相應的位置，則進行傳輸；如果沒有，交換機就會將該地址進行記錄，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，而無需如集線器發(fā)送到所有節(jié)點，從而節(jié)省了資源和時間，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?/p>
三層交換機的重要的功能是加快大型局域網(wǎng)絡內部的數(shù)據(jù)的快速轉發(fā)，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網(wǎng)絡按照部門、地域等等因素劃分成一個個小局域網(wǎng)，這將導致大量的網(wǎng)際互訪，單純的使用二層交換機不能實現(xiàn)網(wǎng)際互訪；如單純的使用路由器，由于接口數(shù)量有限和路由轉發(fā)速度慢，將限制網(wǎng)絡的速度和網(wǎng)絡規(guī)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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