每天一个网络知识：什么是三层交换机？

VLAN可以在一台物理交换机上划分出多个逻辑隔离的广播域，比如把教务处、财务室、信息技术组分别放在不同的 VLAN 中，提升安全性和管理效率。

但随之而来一个问题：不同 VLAN 属于不同的 IP 子网，默认情况下无法直接通信。如果教务处（VLAN 10，IP 段 192.168.10.0/24）需要访问财务服务器（VLAN 20，192.168.20.0/24），该怎么办？

传统方案是引入路由器：将二层交换机连接到路由器，由路由器完成跨子网转发。这种模式称为“路由器+交换机”架构。然而，随着网络规模扩大，所有跨 VLAN 流量都必须经过路由器，容易造成性能瓶颈、高延迟和单点故障。

三层交换机

为了解决上述问题，三层交换机（Layer 3 Switch）应运而生。它的核心特点就是：在交换机内部集成路由功能，既能像普通交换机一样快速转发同网段数据，又能像路由器一样处理不同子网之间的通信。

简单来说：

最关键的是，它的路由功能由专用硬件芯片（如 ASIC）实现，转发速度远高于依赖 CPU 软件处理的传统路由器，真正做到“线速转发”。

它是如何工作的？

当三层交换机收到一个数据包时，会执行以下判断：

1. 检查源 IP 和目的 IP 是否在同一子网：

• 如果是 → 直接在二层根据 MAC 地址表转发；
• 如果不是 → 启用三层路由功能。

例如，在三层交换机上为 VLAN 10 配置网关 IP 192.168.10.1，为 VLAN 20 配置 192.168.20.1。当教务处主机访问财务服务器时，数据包直接在交换机内部完成跨 VLAN 路由，无需外接路由器。

三层交换机的优势

1. 高性能：跨子网通信延迟极低，适合高流量环境（如校园网、数据中心）。
2. 简化拓扑：减少外部路由器依赖，网络结构更简洁。
3. 灵活管理：可为每个 VLAN 设置独立网关，便于实施 ACL、QoS 等策略。
4. 成本效益高：相比高端路由器，三层交换机价格更低，却能满足大多数园区网需求。

记住：二层看 MAC，三层看 IP；VLAN 隔离靠交换，跨网互通靠三层。