二層交換技術的發展比較成熟，二層交換機屬數據鏈路層設備，可以識別數據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進行轉發，並將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內部的一個地址表中。
具體的工作流程如下：
(1) 當交換機從某個端口收到一個數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的;
(2) 再去讀取包頭中的目的MAC地址，並在地址表中查找相應的端口;
(3) 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數據包直接複製到這端口上;
(4) 如表中找不到相應的端口則把數據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器迴應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數據時就不再需要對所有端口進行廣播了。不斷的循環這個過程，對於全網的'MAC地址信息都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。
從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：
(1) 由於交換機對多數端口的數據進行同時交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，交換機總線帶寬超過N×M，那麼這交換機就可以實現線速交換;
(2) 學習端口連接的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大小(一般兩種表示方式：一爲BEFFER RAM，一爲MAC表項數值)，地址表大小影響交換機的接入容量;
(3) 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用於處理數據包轉發的ASIC(Application specific Integrated Circuit)芯片，因此轉發速度可以做到非常快。由於各個廠家採用ASIC不同，直接影響產品性能。
以上三點也是評判二三層交換機性能優劣的主要技術參數，這一點請大家在考慮設備選型時注意比較。比如A要給B發送數據，已知目的IP，那麼A就用子網掩碼取得網絡地址，判斷目的IP是否與自己在同一網段。
如果在同一網段，但不知道轉發數據所需的MAC地址，A就發送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數據包併發送給交換機，交換機起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數據包轉發到相應的端口。
如果目的IP地址顯示不是同一網段的，那麼A要實現和B的通訊，在流緩存條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常數據包發送向一個缺省網關，這個缺省網關一般在操作系統中已經設好，對應第三層路由模塊，所以可見對於不是同一子網的數據。
最先在MAC表中放的是缺省網關的MAC地址;然後就由三層模塊接收到此數據包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以缺省網關的MAC地址爲源MAC地址。
以主機B的MAC地址爲目的MAC地址。通過一定的識別觸發機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發端口的對應關係，並記錄進流緩存條目表，以後的A到B的數據，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉發。