Todo switch opera na camada de rede do modelo TCP/IP, e, para encaminhar pacotes, examina os endereços dessa camada.

Quando um pacote entra em um roteador, ele analisa o endereço Ethernet (MAC) de 48 bits e o endereço de rede (IP), seja ele versão 4 com 32 bits ou versão 6 com 128 bits, e escolhe uma interface de saída.

Para estabelecer o enlace de saída, switches camada 3 e roteadores utilizaram protocolos como OSPF e RIP, que utilizam, respectivamente, algoritmos de roteamento por vetor de distâncias e estado de enlace.

Switches utilizam o protocolo STP (Spanning Tree Protocol) para evitar que pacotes fiquem trafegando em loops existentes em algumas topologias de redes, principalmente naquelas que utilizam enlaces redundantes

As VLANs, definidas no padrão 802.1Q do IEEE, utilizam o mesmo cabeçalho do quadro Ethernet (padrão 802.3), mas estes são marcados com o identificador da VLAN por switches e roteadores, para criar diferentes redes lógicas em uma mesma rede física.