VLAN的默認設置是VLAN之間不允許通訊的，要想實現VLAN 間的通訊，必須使用路由器，但是路由器是三層設備，不僅僅涉及到硬件設計還有其中的軟件設計，因此價格昂貴，而且路由器要把每一個數據包的目的地址與自己的路由表項對比來決定數據包的去向，處理速度十分緩慢（相對于LAN的速度來說），要在大型的網絡核心里使用路由器來進行VLAN的數據交換會使整個網絡的效率大打折扣，于是人們將交換機的快速交換能力和路由器的路由尋址能力能力起來，出現的三層交換的概念。

第三層交換工作在OSI七層網絡模型中的第三層即網絡層，是利用第三層協議中的IP包的包頭信息來對后續數據業務流進行標記，具有同一標記的業務流的后續報文被交換到第二層數據鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路。這條通路經過第二層鏈路層。有了這條通路，三層交換機就沒有必要每次將接收到的數據包進行拆包來判斷路由，而是直接將數據包進行轉發，將數據流進行交換。三層交換機與二層交換機的連接見最下面的圖，所有VLAN間的數據流都通過三層交換機轉發。

三層交換與路由的最大區別在于：路由要對每一個數據包進行路由轉發，而三層交換只對每次通訊的握手連接進行路由查找，對真正的用戶數據只進行二層轉發，速度快了很多。三層交換機既然具有路由能力，也就支持常用的路由協議，例如靜態路由，，OSPF等，可以把三層交換機做為純粹的多以太網端口路由器使用。另外，三層交換機中的軟件與路由器中的也大不相同，只是保留了部分對于LAN有用處的功能，例如訪問控制列表，省略掉了很多控制功能，路由效率大大提高。

Cisco公司的部分交換機產品介紹：

Cisco catalyst 2950交換機，二層交換機，Catalyst 2950系列包括Catalyst 2950T-24、2950-24、2950-12和2950C-24交換機。Catalyst 2950-24交換機有24個10/100端口；2950-12有12個10/100端口；2950T-24有24個10/100端口和2個固定10/100/1000 BaseT上行鏈路端口； 2950C-24有24個10/100端口和2個固定100 BaseFX上行鏈路端口。Catalyst 2950具備8.8Gbps的交換背板。

Catalyst 3550交換機，有三層交換功能，分為SMI和EMI兩種，前者只支持靜態路由和RIP路由，后者支持OSFP，EIGRP等路由協議。Catalyst 3550系列包括Cat3550-24（24*10/100M+2*1000M GBIC），Cat3550-48（48*10/100M+2*1000M GBIC），Cat3550-12T（10*1000M TX+2*1000M GBIC），Cat3550-12G（10*1000M GBIC+2*1000M TX）。Cat3550的背板最大可達24Gbps。

Catalyst 3750交換機，與Catatlyst 3550最大的區別是3750支持思科StackWise堆疊技術，該技術使得Cat3750的堆疊帶寬可以達到16Gbps。

Catalyst 4500系列交換機，是原來4000系列的升級產品，可部署于小型企業的核心層或者中型企業的分布層，支持引擎和電源的冗余，并提供線上供電功能。Cisco Catalyst 4500系列包括三種新型Cisco Catalyst 機箱：Cisco Catalyst 4507R（七個插槽）、Cisco Catalyst 4506（六個插槽）和Cisco Catalyst 4503（三個插槽）。Cat4500的交換性能取決于其配置的引擎模塊，最大可達64Gbps。

Catalyst 6000交換機可部署于中型企業的核心層，Cat6000具有超強的性能，借助于Supervisor Engine 720引擎，可以達到720Gbps的超級背板帶寬。