VLAN的默認(rèn)設(shè)置是VLAN之間不允許通訊的，要想實(shí)現(xiàn)VLAN 間的通訊，必須使用路由器，但是路由器是三層設(shè)備，不僅僅涉及到硬件設(shè)計(jì)還有其中的軟件設(shè)計(jì)，因此價(jià)格昂貴，而且路由器要把每一個(gè)數(shù)據(jù)包的目的地址與自己的路由表項(xiàng)對(duì)比來決定數(shù)據(jù)包的去向，處理速度十分緩慢（相對(duì)于LAN的速度來說），要在大型的網(wǎng)絡(luò)核心里使用路由器來進(jìn)行VLAN的數(shù)據(jù)交換會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率大打折扣，于是人們將交換機(jī)的快速交換能力和路由器的路由尋址能力結(jié)合起來，出現(xiàn)的三層交換的概念。
第三層交換工作在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層即網(wǎng)絡(luò)層，是利用第三層協(xié)議中的IP包的包頭信息來對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流進(jìn)行標(biāo)記，具有同一標(biāo)記的業(yè)務(wù)流的后續(xù)報(bào)文被交換到第二層數(shù)據(jù)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(jīng)過第二層鏈路層。有了這條通路，三層交換機(jī)就沒有必要每次將接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包來判斷路由，而是直接將數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)流進(jìn)行交換。三層交換機(jī)與二層交換機(jī)的連接見最下面的圖，所有VLAN間的數(shù)據(jù)流都通過三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。
三層交換與路由的最大區(qū)別在于：路由要對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)，而三層交換只對(duì)每次通訊的握手連接進(jìn)行路由查找，對(duì)真正的用戶數(shù)據(jù)只進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)，速度快了很多。三層交換機(jī)既然具有路由能力，也就支持常用的路由協(xié)議，例如靜態(tài)路由，RIP，OSPF等，可以把三層交換機(jī)做為純粹的多以太網(wǎng)端口路由器使用。另外，三層交換機(jī)中的軟件與路由器中的也大不相同，只是保留了部分對(duì)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(jī)產(chǎn)品介紹：
Cisco catalyst 2950交換機(jī)，二層交換機(jī)，Catalyst 2950系列包括Catalyst 2950T-24、2950-24、2950-12和2950C-24交換機(jī)。Catalyst 2950-24交換機(jī)有24個(gè)10/100端口；2950-12有12個(gè)10/100端口；2950T-24有24個(gè)10/100端口和2個(gè)固定10/100/1000 BaseT上行鏈路端口； 2950C-24有24個(gè)10/100端口和2個(gè)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(jī)，有三層交換功能，分為SMI和EMI兩種，前者只支持靜態(tài)路由和RIP路由，后者支持OSFP，EIGRP等路由協(xié)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(dá)24Gbps。
Catalyst 3750交換機(jī)，與Catatlyst 3550最大的區(qū)別是3750支持思科StackWise堆疊技術(shù)，該技術(shù)使得Cat3750的堆疊帶寬可以達(dá)到16Gbps。
Catalyst 4500系列交換機(jī)，是原來4000系列的升級(jí)產(chǎn)品，可部署于小型企業(yè)的核心層或者中型企業(yè)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(jī)箱：Cisco Catalyst 4507R（七個(gè)插槽）、Cisco Catalyst 4506（六個(gè)插槽）和Cisco Catalyst 4503（三個(gè)插槽）。Cat4500的交換性能取決于其配置的引擎模塊，最大可達(dá)64Gbps。
Catalyst 6000交換機(jī)可部署于中型企業(yè)的核心層，Cat6000具有超強(qiáng)的性能，借助于Supervisor Engine 720引擎，可以達(dá)到720Gbps的超級(jí)背板帶寬。