每个VLAN对应一个IP网段 。在二层上，VLAN之间是隔离的，这点跟二层交换机中交换引擎的功能是一模一样的 。不同IP网段之间的访问要跨越VLAN，要使用三层转发引擎提供的VLAN间路由功能 。在使用二层交换机和路由器的组网中，每个需要与其他IP网段通信的IP网段都需要使用一个路由器接口作为网关 。而第三层转发引擎就相当于传统组网中的路由器，当需要与其他VLAN通信时也要在三层交换引擎上分配一个路由接口，用来做VLAN的网关 。三层交换机上的这个路由接口是在三层转发引擎和二层转发引擎上的，是通过配置转发芯片来实现的，与路由器的接口不同，它是不可见的 。下面举个例子来说明通信过程 。假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判定B站是否与自己在同一子网内，若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发，若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向三层交换机的三层交换模块发出ARP(地址解析)封包 。当发送站A对三层交换模块的IP地址广播出一个ARP请求时，假如三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址，否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A，同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中 。从这以后，A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换 。可见由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度 。
【第三层交换技术实现VLAN间通信】
;2.2第三层交换技术的简单拓扑结构
;所用连接到骨干交换机的设备有服务器、交换机、集线器、工作站等 。其中核心交换机是一台第三层交换机，通过它来划分两个不同的功能的逻辑子网，实现不同VLAN间的通信 。从图1可以看出，在同一个VIAN虚拟子网内部三层交换机仅具有二层交换的功能，以保证传输速度的要求，而在不同的VIAN子网之间，三层交换机还起三层交换的作用，能正确地进行ARP解析，以保证数据流的正确传输，同时它还支持组播、帧和包过滤、流量计算等功能，以确保安全性能与用户需求 。
3．第三层交换技术的优点和实用价值
交换技术提供网络的基本业务：交换虚电路和永久虚电路及其他补充业务,如用户群、网路用户识别等；在端到端计算机之间通信时，能进行路由选择以及流量控制，并能提供多种通信规程如数据转发、维护运行故障诊断、计费与一些网络的统计等三层交换技术除了优异的性能之外，其中的要害设备三层交换机相对于传统的二层交换机还有更优异的特性，这些特性可以给局域网、城域网等的网络建设带来更多优势 。
3.1高扩充性
三层交换机在连接多个子网时，子网只是与第三层交换模块建立逻辑连接，不像传统外接路由器那样需要增加端口，而是预留各种扩展模块接口，在网络扩展时，可以插上模块来扩充，从而保护了用户对局域网、城域网等的设备投资，并满足企业网络不断扩充的需要 。
3.2高性价比
三层交换机具有连接大型网络的能力，功能基本上可以取代某些传统路由器，但是价格比传统路由器低，仅接近二层交换机 。
3.3支持的协议灵活，兼容性好
在局域网中三层交换机能够支持IP协议、IPX协议，基本上可以满足要求，对于路由协议需要仔细选择，既要考虑是否支持RIP这类小型网络的路由协议，也要考虑是否支持0SPF这类大中型网络适用的路由协议 。同时三层交换机在大中型网络中也有802.1d协议的支持而能保证网络的健壮性 。802.1d协议指的是生成树(SpanningTree)协议，在大中型网络中，往往来用冗余链路的方式保证网络的联通，即为了防止网络中断，一个子网连接到网络主干的路径有多个，但是这样就会形成环路，使数据总是在网络中循环，从而阻塞网络，而采用生成树协议之后，交换机就能够检测并且消除网络中出现的逻辑环路，既不破坏冗余又保证了网络的性能 。
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