多層交換（MLS：Multilayer Switching）為Catalyst 5000系列LAN交換提供高性能的第三層交換。多層交換利用高級的針對具體應用程序的集成電路交換硬件在子網間交換IP數據包，并使用標準的路由協議被用來確定路由（涉及OSPF、EIGRP、RIP等路由協議）。
通過多層交換基于硬件的第三層交換技術可以解脫路由器在共享媒體網絡技術上轉發“單點傳送IP”數據包而增加的工作負荷。每當在兩個主機之間存在一個部分或完全的交換路徑時，數據包將轉由第三層交換功能轉發。而那些不具備到達他們目的地的部分或者完全交換路徑的數據包，則仍然使用路由器來實現轉發。
此外，多層交換同時也提供數據流統計功能，并把這種功能作為其交換功能的重要組成部分。這些統計信息被用來識別數據流特征，可用于網絡管理、計劃和故障排除操作。
功能優勢
多層交換技術具有許多區別于其他網管技術的鮮明特征，因此在應用于網管用途時，也有著其獨具的優勢。
透明性：無需修改端點系統以及對子網重新編號，它能與DHCP協同工作，也無需新的路由協議。
快速收斂：利用這項功能，用戶可以借助硬件協助對于信息流的條目執行失效操作，以回應路由失靈和路由拓撲結構的變化。
恢復能力：提供HSRP的優點，但是不需要附加配置。利用這一功能特征，當主路由器脫機后可以將交換透明地切換到熱備路由器，這就消除了在網絡上單點失靈的問題。
記賬功能和數據流管理：利用這一功能，用戶可以查看數據流的交換情況，這將有助于排除故障，進行數據流管理和執行集中賬號功能。
網絡設置更為簡化：利用這一功能，可使用戶的網絡加速，但又保留現已存在的子網結構。利用這一功能，使得在企業內的網絡設計中，不用再考慮第三層網絡段的數目。
工作組間的快速連接性：通過Intranet和多媒體應用程序，滿足對工作組間對于連接性的更高性能要求。通過菜單多層交換技術用戶可以在同一平臺上獲取交換和路由兩方面的好處。
訪問服務器群的媒體速度：利用這一功能，用戶不需要將多個VLAN的服務器集中管理也能獲得直接連接。通過逐個以信息流為基礎而提供安全性，用戶可以控制對服務器的存取，可以基于子網編號和傳輸層應用程序端口過濾數據流，而不會對第三層的交換性能而產生不利影響。
