三层网络架构是采用层次化模型设计的网络结构，将复杂网络划分为核心层、汇聚层、接入层三个功能层级，通过模块化设计简化网络部署。
该架构中核心层承担高速交换主干功能，需配置千兆以上交换机并实现冗余设计；汇聚层实施网络安全策略与VLAN路由；接入层通过普通交换机实现终端设备接入。 在数据中心场景中，汇聚交换机是L2和L3网络的分界点，汇聚交换机以下的是L2网络，以上是L3网络。
传统三层网络结构以纵向传输模式为主，存在冗余链路利用率低、生成树协议导致的带宽限制等问题。 随着数据中心流量模式变化，东西向流量逐渐占据主导，该架构面临横向传输瓶颈与可扩展性、灵活性不足的挑战。 这催生了网络收敛技术、虚拟化技术改进以及向可大规模扩展的CLOS架构的演进。 基于CLOS网络模型的Spine-Leaf架构自2013年出现后，迅速取代传统三层架构，成为现代数据中心标准配置。 同时，三层网络结构也在向智能化、动态化方向演进，以支持AI内生、通感一体等6G特性，并向空天地海全域覆盖发展。 一项关于电力承载网部署的国际标准正式立项，其中提出了接入-汇聚-核心三层组网架构。
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