Tanto quanto eu entendo, um comutador de rede lida com o tráfego "de maneira inteligente", da maneira que apenas propaga pacotes para sua porta, onde sabe que o receptor está localizado (em contraste com o Hub, que força bruta envia todos os dados para todas as portas).
Sim, está correto.
Portanto, um switch precisa se lembrar de todos os endereços de hosts conectados a ele. Se o host não for encontrado, o pacote será enviado para a rota padrão (geralmente o link Up para uma rede mais ampla)
Bem, não exatamente. É verdade que um comutador lembra quais hosts estão conectados a qual porta (geralmente observando os endereços MAC dos pacotes que chegam nas portas). No entanto, um comutador normalmente não sabe sobre a "rota padrão", pois esse é um conceito de uma camada de rede mais alta. Os switches funcionam na camada 2 do modelo OSI (camada de linha de dados). A "rota padrão" é um conceito usado para roteamento, o que acontece na camada 3 (camada de rede).
Um comutador, portanto, não possui uma "rota padrão". Se não souber um endereço MAC de destino, ele envia o pacote para todas as portas (pelo menos no começo, é tudo o que pode fazer - isso é conhecido como "inundação"). De qualquer forma, em uma Ethernet, cada pacote deve ser endereçado a um endereço MAC local, caso contrário ele nunca chegará. Pacotes enviados "para a Internet" ainda recebem um destino de endereço MAC local, ou seja, o endereço do gateway padrão da rede. O switch apenas passa esse pacote para o gateway padrão, e o gateway (que opera na camada 3) lê o destino "real" do endereço IP incorporado no pacote e o envia a caminho.
Um switch lembra endereços IP ou endereços MAC para calcular suas decisões?
Como explicado acima, um switch é independente de IP, pois trabalha em um nível mais baixo de abstração. Assim, apenas endereços MAC.
Uma complicação: Tal como foi explicado na resposta de wolfgangsz, não são parâmetros que também atuam sobre a camada 3 (o chamado interruptores multicamadas ). Eles são um pouco mais complicados e podem lidar com endereços IP e muito mais.