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國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出的開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI-RM）的下四層（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層）為通信層，因此可以最底層逐一分析：
（1）第一層
為物理層，傳統(tǒng)的電路交換就屬于這一層。
（2）第二層
為數(shù)據(jù)鏈路層，從傳統(tǒng)意義上講，真正的交換即是屬于這一層。在這一層中采用了基于硬件的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，能夠轉(zhuǎn)發(fā)各種數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，包括局域網(wǎng)（LAN）中的以太網(wǎng)和高速令牌環(huán)網(wǎng)（FD-DI）以及廣域網(wǎng)（WAN）中通過VC交換的幀中繼（FR）和異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）等，經(jīng)典的LAN多端口網(wǎng)橋也屬于這一層。該層支持簡單的網(wǎng)絡(luò)分段，并能令網(wǎng)絡(luò)性能有明顯的改善。這第二層交換的流行，帶支了第三層和第四層交換的發(fā)展。
（3）第三層
是網(wǎng)絡(luò)層，主要的任務(wù)是為分組尋找合適的路由。傳統(tǒng)的路由器由于使用軟件和通用的CPU來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)，因而延遲比較大，轉(zhuǎn)發(fā)的速度也比較慢，而第三層交換正是針對這個問題提出的。所謂第三層交換并非只使用第三層的功能，而是把第三層的路由選擇與第二層的交換功能結(jié)合了起來，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的快速分組。相應(yīng)地，第三層交換機(jī)的目標(biāo)也在于要兼?zhèn)鋬蓚�特征，并通常采用專用集成電路（ASIC:Supplication Specific Integrated Circuit）將常用的軟件功能固化在硬件這中，形成完備的路由器的子集。在未來的第三層交換機(jī)中還將具備更多的功能，成為功能更加完備的路由器。例如，除了具有轉(zhuǎn)發(fā)的功能外，還將具備自動劃分?jǐn)?shù)據(jù)流等級及服務(wù)等級的功能，以及提供某種形式的QoS等等，這將是第三層交換機(jī)的另一個重要特征。
從20世紀(jì)90年代中期起，世界上各大公司都紛紛對第三層交換進(jìn)行研究，并提出了許多不同的方案，推出了許多產(chǎn)品。比較有影響的有：Cisco公司的標(biāo)記交換（TAG Swiching）,Ipsilon公司的IP交換，東芝公司的信元交換路由器（CSR:Cell Switching Router）和IBM公司的ARIS（Aggregate Route based IP Switching），以及IETF的多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS:Multi-Protocol Label Switching）等等。
TAG Switching是處于交換邊緣的路由器，將每個輸入幀的第三層地址映射為簡單的標(biāo)記，然后把有標(biāo)記的幀轉(zhuǎn)化為ATM信元，再映射到VC上，在網(wǎng)絡(luò)核心 ATM交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)記交換，由路由器保存標(biāo)記信息表（路由表），用以尋找第三層路由。最后，將標(biāo)記信元送到目的地路由器上，由目的地路由器去掉信息標(biāo)記，把信元轉(zhuǎn)化成幀，送到最終的目的端。在這個過程中，通過交換標(biāo)記（小的數(shù)據(jù)單元）和僅進(jìn)行一次簡單的標(biāo)記查詢就可提高轉(zhuǎn)發(fā)幀的性能。
