爲了適應網絡應用深化帶來的挑戰，網絡在規模和速度方向都在急劇發展，局域網的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，目前千兆以太網技術已得到普遍應用。
在網絡結構方面也從早期的共享介質的局域網發展到目前的交換式局域網。交換式局域網技術使專用的帶寬爲用戶所獨享，極大的提高了局域網傳輸的效率。可以說，在網絡系統集成的技術中，直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術方面已得到令人滿意的答案。但是，作爲網絡核心、起到網間互連作用的路由器技術卻沒有質的突破。在這種情況下，一種新的路由技術應運而生，這就是第三層交換技術：說它是路由器，因爲它可操作在網絡協議的第三層，是一種路由理解設備並可起到路由決定的作用；說它是交換器，是因爲它的速度極快，幾乎達到第二層交換的速度。二層交換機、三層交換機和路由器這三種技術究竟誰優誰劣，它們各自適用在什麼環境？爲了解答這問題，我們先從這三種技術的工作原理入手：
1.二層交換技術
二層交換機是數據鏈路層的設備，它能夠讀取數據包中的MAC地址信息並根據MAC地址來進行交換。
交換機內部有一個地址表，這個地址表標明瞭MAC地址和交換機端口的對應關係。當交換機從某個端口收到一個數據包，它首先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的，它再去讀取包頭中的目的MAC地址，並在地址表中查找相應的端口，如果表中有與這目的MAC地址對應的端口，則把數據包直接複製到這端口上，如果在表中找不到相應的端口則把數據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器迴應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數據時就不再需要對所有端口進行廣播了。
二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。由於二層交換機一般具有很寬的交換總線帶寬，所以可以同時爲很多端口進行數據交換。如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，而它的交換機總線帶寬超過N×M，那麼這交換機就可以實現線速交換。二層交換機對廣播包是不做限制的，把廣播包複製到所有端口上。
二層交換機一般都含有專門用於處理數據包轉發的ASIC (Application specific
Integrated Circuit)芯片，因此轉發速度可以做到非常快。
2.路由技術
路由器是在OSI七層網絡模型中的第三層——網絡層操作的。
路由器內部有一個路由表，這表標明瞭如果要去某個地方，下一步應該往哪走。路由器從某個端口收到一個數據包，它首先把鏈路層的包頭去掉(拆包)，讀取目的IP地址，然後查找路由表，若能確定下一步往哪送，則再加上鏈路層的包頭(打包)，把該數據包轉發出去；如果不能確定下一步的地址，則向源地址返回一個信息，並把這個數據包丟掉。
路由技術和二層交換看起來有點相似，其實路由和交換之間的主要區別就是交換髮生在OSI參考模型的第二層(數據鏈路層)，而路由發生在第三層。這一區別決定了路由和交換在傳送數據的過程中需要使用不同的控制信息，所以兩者實現各自功能的方式是不同的。
路由技術其實是由兩項最基本的活動組成，即決定最優路徑和傳輸數據包。其中，數據包的傳輸相對較爲簡單和直接，而路由的確定則更加複雜一些。路由算法在路由表中寫入各種不同的信息，路由器會根據數據包所要到達的目的地選擇最佳路徑把數據包發送到可以到達該目的地的下一臺路由器處。當下一臺路由器接收到該數據包時，也會查看其目標地址，並使用合適的路徑繼續傳送給後面的路由器。依次類推，直到數據包到達最終目的地。
路由器之間可以進行相互通訊，而且可以通過傳送不同類型的信息維護各自的路由表。路由更新信息主是這樣一種信息，一般是由部分或全部路由表組成。通過分析其它路由器發出的路由更新信息，路由器可以掌握整個網絡的拓撲結構。鏈路狀態廣播是另外一種在路由器之間傳遞的信息，它可以把信息發送方的鏈路狀態及進的通知給其它路由器。
3.三層交換技術
一個具有第三層交換功能的設備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結合，並不是簡單的把路由器設備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網交換機上。
從硬件上看，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線(速率可高達幾十Gbit/s)交換數據的，在第三層交換機中，與路由器有關的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數據，從而突破了傳統的外接路由器接口速率的限制。在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，它將傳統的基於軟件的路由器軟件進行了界定。