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三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。
(1)纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发，否则将数据送至三层引擎。在三层引擎中，ASIC芯片查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机，得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。
①端口A向三层交换模块发出ARP请求
②三层交换模块向端口B所在网段广播ARP请求
③端口B的ARP应答
④更新MAC地址表
(2)基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。其原理是，采用CPU用软件的方式查找路由表。当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发否则将数据送至CPU.CPU查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。因为低价CPU处理速度较慢，因此这种三层交换机处理速度较慢。
①端口A向三层交换模块发出ARP请求
②三层交换模块向端口B所在网段广播ARP请求
③端口B的ARP应答
④更新MAC地址表