隨著通信行業的發展，交換機與路由器的應用越來越廣泛，這里我們主要介紹交換機和路由器的網絡設計和管理模式。多年以來，傳統路由器的處理速度已經出現了很大的增長，但仍不足以跟上強大應用的腳步。

例如，它們現在每秒鐘可以轉發將近100萬個數據包。但考慮一個每秒鐘能夠發送1，488，000個數據包(pps)，同時以1，488，000 pps的速度接收數據包的千兆以太網接口， 2千兆以太網端口就能夠輕易使系統過載。與此形成對比的是，多層交換機/路由器以線速轉發數據包，并且，交換ASIC以分布式的方式存在，允許整個系統高效地輸送流量。

這些新交換機/路由器使用一種新的網絡設計和管理模式。在實現線速轉發的今天，阻塞點可以被有效地消除，用戶距數據的距離可以更遠，而且不必擔心性能的下降。我們前面例子中提到的股票交易商現在可以連接到與自己相距數個樓層或數百英里遠的服務器或網絡數據，具體距離取決于交換機/路由器所支持的接口類型以及所使用的銅纜或光纖類型。此外，新的IP和優化的以太網路由器技術更易于管理，管理人員僅需花費很少的時間來使網絡與新的應用保持同步。像網捷網絡的BigIron機箱式系列產品，它們能夠簡單地傳輸所有來自應用的流量，同時，可以添加更多的模塊來滿足容量和速度增加的要求。

為確定網絡流量的類型和容量，當今的ASIC中內置了新的數據包采樣技術，以提供對整個系統流量的監控。RFC 3176或sFlow現在已經成為日益普及的方法，為企業和服務供應商提供對網絡中所有應用流量的實時監視--說明流量所需的帶寬、流量的去向等等。可以說，sFlow允許企業更好地監控跨多個部門的網絡資源的使用狀況;在大學中可以識別網絡中非法的無線和有線應用，并在網絡性能受到影響之前發現和制止拒絕服務(DoS)攻擊。現在，對于那些對安全性非常重視的企業來說，RFC 3176正快速成為必備的要求。

多層交換機/路由器的功能與傳統的路由器和交換機毫無差別，它們只是將分散的局域網(LAN)和城域網(WAN)功能集中在一個單一設備中。它們可在同組的用戶之間實現本地交換(即第2層交換)，于不同組的用戶間實現路由(即第3層交換或路由)，同時為應用提供安全特性和特殊服務(即第4層交換)。

路由器之所以成為理想的安全“檢查點”，是因為它們是網絡的入口和出口。在路由器上創建被稱為訪問控制列表(ACL)的復雜規則以后，路由器將根據這套規則來檢查每一數據包。對于傳統路由器，根據安全規則檢查數據包是一個費時的過程。當路由器找到每一數據包中的第3層和第4層信息以后，它必須將這些信息與規則進行比較。而啟用安全過濾功能一直都是一場“惡夢”，它會使路由器的速度變慢。因此，當對性能的影響太大時，就需要使用特殊的設備來分擔工作負載。

即使是多層交換路由器，它們在執行這一功能(同時保持線速性能)時也會面臨挑戰。當啟用安全功能時，部分新型交換機/路由器的速度也會慢下來。不過，大多數新型的交換機/路由器已經將這些安全策略集成到硬件上，因而，即使在啟用ACL的情況下，也能夠提供線速轉發性能。使用多層交換機 /路由器進行安全和流量分析正在變得日益流行，主要是因為設備廠商將這種技術內置于多層交換機/路由器中。越來越多的網絡設備被整合到同一設備中。這樣不再需要獨立的硬件來監視流量或安全的某些方面，這可以為SMB用戶帶來極大的好處。