一、 第三层交换机基本原理简介

    第三层交换机，实际上就好象是将传统交换器与传统路由器结合起来的网络设备，它既可以完成传统交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。当然，这种二层设备与三层设备的结合，并不是简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合，其中最重要的表现是，当某一信息源的第一个数据流进入第三层交换机后，其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP地址映射表，并将该表存储起来，当同一信息源的后续数据流再次进入第三层交换时，交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表，直接从二层由源地址传输到目的地址，而不再需经过第三路由系统处理，从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。
    第三层交换机的出现，实际上已经历了三代。第一代产品是一种由分立电子元件和原语式软件相结合的简单混合体，设备体积大、重量重、功耗高，所需散热风扇功率高、体积大，而性能较差。运行在一个固定内存处理机上的软件系统，虽然在管理和协议功能方面有许多改善，但当用户的日常业务更加依赖于网络，使得网络流量不断增加时，网络设备便成了传输瓶颈；第二代交换机的硬件引进了专门用于优化第二层处理的专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片，体积、功耗、性能得到了极大改善与提高，并降低了系统的整体成本，这就是我们传统的第二层交换机；第三代交换机并不是简单地建立在第二代交换设备上，而是在第三层路由、组播及用户可选策略等方面提供了线速性能，在硬件方面也采用了性能与功能更先进的ASIC芯片。

二、第三层交换机的优势与路由器的区别

    总之，与路由器相比第三层交换机具有如下优势：
    ⑴子网间传输带宽可任意分配：传统路由器的每个串口都可以连接一个子网，而这种通过路由器进行传输的子网速率就会受到接口带宽的直接限制。三层交换机则不同，它可以把多个端口定义成一个虚拟网（VLAN），把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口，该虚拟网内的信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机，由于端口数可任意指定，子网间的传输带宽便没有什么限制了。
    ⑵合理配置信息资源：利用三层交换机连接的网络系统，因其访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别，子网设置单独服务器便没有什么意义了。这样，直接通过在全局网中来设置服务器群，在保证内联网宽带传输速率的前提下，不仅可以节省费用，利用服务器集群的软硬件资源优势，更可以做到合理配置和管理所有信息资源，这一点是路由器组网很难办到的。
    ⑶降低成本：在企业网络设计中，由于人们通常只用二层交换机构成同一广播域子网，用路由器进行各子网间的互连，使企业网络形成一个内联网，所以支持内联网的企业网络无法在设备上降低成本。目前，人们采用三层交换机进行内联网络系统设计时，既可以进行任意虚拟子网划分，又可以通过交换机三层路由功能完成子网间的通信，即建立子网与内联子网都可以用交换机完成，大大节省了价格昂贵的路由器。
    ⑷交换机之间连接灵活：在计算机网络通信设备中，作为交换机，它们之间是不允许存在任何回路的，而作为路由器，又可以采用多条通路（如主、备路由）来提高网络的可靠性和平衡负载。为了解决这类矛盾，在三层交换机中，一方面采用生成树算法来阻塞造成回路的端口，在进行路由选择时，又能依然把阻塞掉的通路作为可以选择的路径来参与路由选择，从而极大地提高了交换机连接的灵活性。