这种负载均衡数据分发过程中不修改IP地址，只修改目的mac地址，通过配置真实物理地址集群所有机器虚拟IP和负载均衡服务器IP地址一致，从而达到不修改数据包的源地址和目的地址就可以进行数据分发的目的，由于实际处理请求的真实物理服务器IP和数据请求IP一致，不需要通过负载均衡服务器进行地址转换，可将响应数据包直接返回给用户浏览器，避免负载均衡服务器网卡宽带成为瓶颈。这种负载均衡方式又称作直接路由方式(DR)。
上图中，用户请求到达负载均衡服务器192.100.80.10，负载均衡服务器将请求数据的目的mac地址修改为2a:2b:2c:10，并不修改数目包目标IP地址，由于w
eb服务器集群所有服务器的虚拟IP地址都和负载均衡服务器的IP地址相同，因此数据可以正常传输到达mac地址2a:2b:2c:10对应的服务器，该服务器处理完成后发送响应数据到网站的网关服务器，网关服务器直接将该数据包发送到用户浏览器，响应数据不需要通过负载均衡服务器。使用链路层负载均衡是目前大型网站使用最广的一种负载均衡手段。在Linux平台上最好的链路层负载均衡开源产品是LVS(Linux Virrual Server)。