二层交换机作为数据链路层的关键设备，其工作原理以MAC地址为核心，通过高效的地址学习和转发。二层交换机的主要特性可以总结如下：
首先，交换机通过读取数据包的源MAC地址确定发送端口，再根据目的MAC地址在内部地址表中查找转发目标。如果找到对应端口，它会直接复制数据包；若未找到，会进行广播。这个过程不断循环，构建并维护整个网络的MAC地址表，对全网通信起到关键支持。
其次，交换机的性能与交换总线带宽密切相关。一个具有N个端口的交换机，如果总带宽超过N乘以每个端口的带宽M，就能实现线速交换，即在理论最大速率下进行数据传输。
再者，地址表大小（通常用BEFFER RAM或MAC表项数值表示）影响交换机的接入容量，表越大，能连接的设备数量就越多。同时，内置的专用集成电路（ASIC）芯片处理转发，决定了转发速度，不同厂家的ASIC技术影响着产品的性能。
在三层交换机的应用中，当设备A需要向设备B发送数据时，如果目标IP在同一网段，它会使用ARP请求获取B的MAC地址，然后进行数据包转发。如果不在同一网段，数据包会被发送到缺省网关，通过三层路由模块查询路由表，构造新的帧头，完成一次路由多次转发的过程。