目前，网络设计者所面临的问题是：在日益严重的拥塞负荷及变化无常的拥塞情况下，既要将局域网进行有效的升级，又由于财政的紧缩而不得不维持局域网的有效运行所需的投资。面对这种情况，出现了多层交换技术。对于局域网（LAN）体系结构来说，多层交换技术结合了局域网交换技术和路由技术最优的特征，是一个提高了性能价格比并具有良好扩充性的解决方案。
LAN(局域网)中的交换技术和路由技术
LAN中的交换技术是作为对共享的局域网进行最有效的网段划分的解决方案而出现的。LAN交换技术在OSI网络模型的第二层，即数据链路层。 LAN交换机中具有一定数量的物理端口（通常为8到128个之间）用于连结LAN网段，这些端口通过提取每个发送到交换机的数据包的源MAC（介质访问控制）地址，得到该端口与MAC的目的地址的关系。
路由器工作在OSI模型的第三层，即网络层。路由器依照网络层地址前缀和存于路由器内存中的路由分配表来转发数据包，这些路由分配表通过用于在路由器之间互换可到达信息的路由器协议的帮助不断更新，所以路由器比交换机花费大，速度也慢。
即使如此，路由器也有优点：现行的IP地址机制是利于路由的，而交换机是无法实现的；另外，路由器还有过滤IP功能，安全性好，而基于交换机的局域网容易产生广播阻塞。
多层交换技术
多层交换技术能够支持各种局域网体系结构的一个集成的、完整的解决方案，将交换技术和路由技术智能化的有机地结合在一起。
1、基于IP的多层交换设备
以太网多层交换设备具有许多交换端口，从逻辑上可以被看成是一个附带有一个第三层转发功能的第二层交换设备，同时它与第三层的数据转发模块采用高速互连。在数据通讯时，如果网上站点属于同一子网，则采取第二层转发方式；否则采用第三层转发方式。
比如，假设有两台使用IP的站点通过多层交换机及其两侧的以太网段进行通讯。发送站点在开始发送时，已知目的站的IP地址，但尚未知目的IP的MAC地址，这时需要通过ARP(地址解析协议)来确定，发送站把自己的IP地址和目的站的IP地址相比较，通过子网屏蔽来决定目的站和发信站是否属于同一子网。如果属于同一子网，发送方将载着目的站的MAC地址的数据包到达多层交换机，只需用第二层交换的核心查找到MAC目的站就可以转发出去。如果两个站点不在同一子网上，发送站点就希望通过一个“缺省网关”（可看作是一个路由器）将数据包转发出去，而网关的IP地址已经在系统软件中有所设置。这个IP地址在多层交换设备中实际是指向交换机中的第三层交换功能块。所以，当站点广播一个对缺省网关的IP地址发出ARP请求时，多层交换机将回应出负责转发的第三层转发模块的MAC地址。然后，当发送站点开始传送带有该目的MAC地址的以太网包时，第二层交换核心将这个数据包直接发送给相对应的第三层转发模块。这时，第三层转发模块需要广播一个ARP请求，以获得最终目的站点的MAC地址并将其存于缓冲区中。当每一个数据包开始进行转发时，最初的MAC目的地址（指向第三层转发模块）已被新的指向最终目的站点的MAC地址所替换。然后数据包被送回第二层交换核心，在那里由MAC地址表指引数据包到达正确的输出端口。
