在实施三层交换机的网络架构时，目的是在不同的网段之间实现互通，但是无法访问互联网。这种配置通常用于特定的内部网络环境，既可保证内部访问的灵活性，又能有效的进行网络安全策略的设定。在具体操作时，需要细致地设计和配置路由、VLAN以及访问控制等方面的设置。
三层交换机主要分为交换层和路由层。交换层负责在本地网络内实现不同设备之间的高效数据转发，而路由层则实现不同的子网之间的通信。为了使不同的VLAN能够互通，需要对三层交换机进行适当的配置。创建多个虚拟局域网（VLAN）并配置介质访问控制（MAC）地址表，使得每个VLAN的广播域独立，这样可以有效地减少广播风暴及提高网络效率。
在配置VLAN的同时，每个VLAN应分配一个虚拟IP地址作为默认网关。这一设置是非常重要的，能够确保当数据包需要发送到其他VLAN时，通过三层交换机进行正确的转发。为了处理不同VLAN间的通信，三层交换机需要启用路由功能，以便能够识别不同VLAN的IP地址并做出响应。通过使用IP子网划分，可以将网络分为多个网段，每个网段具有独立的网络地址，以便于管理和路由。
在此基础上，应设定适当的访问控制列表（ACL）。通过ACL，可以定义特定的流量规则，限制不同VLAN之间和外部网络之间的数据访问。ACL的配置使得管理员能够选择性地放行或拒绝某些数据包，从而保持网络的安全性。这是一项至关重要的措施，尤其是在需要避免外部入侵和保护内部敏感数据的情况下。
另一方面，为了隔离内部网络与互联网的连接，可以通过不配置任何外部默认路由实现此目的。即使内部网络的主机具有正确的IP配置以及可以实现各个网段之间的互通，缺乏互联网访问的路由设置也就确保了这种隔离。这样的设计可以有效防止外部威胁对内部系统的影响，同时又能保持内部网络在多用途、可扩展及灵活性方面的优点。
如果日后需要添加互联网访问，可以通过配置一个专用的防火墙设备来实现。这样的防火墙可以连接到外部网络，并通过VPN或其他安全通道来保护内部网络与互联网之间的通信。这使得管理员能够有效地监控和控制外部流量，通过安全策略来保护网络安全。
对于网络的监控和维护，合理使用网络管理工具是不可或缺的。这些工具不仅能帮助网络管理者实时监控各个VLAN的流量情况，还能够及时发现潜在的问题并作出调整。功能强大的日志记录和报告功能，能够对任何异常流量或访问行为给予及时反馈，以便于迅速采取相应的措施。
在进行上述网络设计时，进行充分的规划和测试至关重要。在实施之前，应先进行网络设备的配置模拟，以确保设计方案符合网络安全及性能要求。通过实验环境的测试，能够理清网络的运行机制，以及发现潜在问题，从而进行有效的调整。这些步骤在实际应用中显得非常必要，因为网络环境是动态变化的，必须能够适应其变化。
总结而言，三层交换机可以在内部网络中实现多种VLAN间的互通，确保其独立性和数据的安全性。同时，通过合理配置路由及访问控制，可以确保绝对的互联网接入隔离。通过监控与管理工具，网络管理者能够实时把握网络运行状态，并快速响应随时可能发生的各种安全事件。通过细致的规划、设计与实施，能够确保建立一个高效、安全的内部网络。