交換機前身：集線器
說到交換機，不得不先說一下和交換機外觀非常類似的集線器。
集線器(Hub)工作於OSI(開放系統互聯參考模型)參考模型第一層，即“物理層”，其主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。
由於集線器收到報文會向所有端口轉發，同時只能傳輸一個數據幀，通過集線器相連的所有主機處於同一個衝突域中，因此，當有多臺主機同時發送數據報文時，大量的衝突將導致性能顯著下降，這也意味著集線器所有端口都要共享同一帶寬，以集線器為核心構建的網絡是共享式以太網的典型代表。
嚴格來說，集線器不屬於狹義上的交換機範疇，但由於集線器在網絡發展初期具有舉足輕重的作用，在很長時間內佔據著目前接入交換機的應用位置，因此往往也被看成是(第)一層交換機。
二層交換機
交換機是在多端口網橋的基礎上逐步發展起來的，Kalpana公司在1989年發明了第一臺以太網交換機，EtherSwitch EPS-700，對外提供7個固定端口。
最初的交換機是完全符合OSI定義的層次模型的，也就是說工作在OSI模型的第二層(數據鏈路層)，因此也被稱為二層交換機。二層交換機識別數據幀中的MAC地址信息，主要根據MAC地址選擇轉發端口，算法相對簡單，便於ASIC實現，因此轉發性能極高。交換機的出現，解決了集線器的衝突域問題，使得以太網從“共享式“步入了“交換式”時代，大大提高了局域網的性能。
三層交換機
在引入VLAN之前，交換機只能隔離衝突域，而不能分割廣播域。然而在TCP/IP協議棧進行通信時，廣播或組播類型的協議報文會被廣泛使用，如ARP/RIP/DHCP等。如果整個網絡只有一個廣播域，一旦發出廣播報文，就會傳遍整個網絡，這樣不僅會影響到網絡帶寬，而且還會對網絡中的主機帶來額外的負擔。
隨著時間的推移，網絡由最初的軍事、科研用途逐漸融入人們的日常生活，網絡用戶數急速提升，廣播域帶來的問題愈發明顯。雖然VLAN在交換機上能夠實現廣播域的隔離，但VLAN之間的轉發還是要通過路由器來完成。相對於交換機而言，路由器不僅價格昂貴，而且性能較差，無法滿足大量用戶對大帶寬的需求，人們呼喚能工作在ISO模型第三層的交換機，在滿足客戶需求的同時繼續保持“高性能、低成本”的傳統優勢。
三層交換機的發展經歷了一個小插曲。由於早期的ASIC芯片無法獨立完成三層轉發的完整功能，2002年左右出現的“三層交換機”採用了廣為流傳的“一次路由多次交換”技術，邏輯上可以看成在原有二層交換機之上“扣了一個三層的帽子”，因此對外表現為“弱三層、強二層”的特點。但隨著芯片技術的發展，很快ASIC就支持了硬件路由查找功能，真正實現了全硬件三層轉發的交換機，因此最終“三層交換機”只是曇花一現，很快被全硬件三層轉發的交換機所取代。為了避免與前期的“三層交換機”相混淆，支持全硬件三層轉發的交換機往往也稱為路由交換機。
多業務交換機
近年來，尤其是萬兆以太網出現後，語音、視頻、遊戲等高帶寬業務逐步開始普及，這些業務的開展和部署對網絡設備的要求已經不僅僅是完成數據的連通性，還提出了一些新的需求，比如安全性、可靠性、QoS等。同時為了降低組網成本，簡化管理維護，網絡設備的功能出現了融合的趨勢，這就催生了交換機支持多層轉發，融合增值業務的能力。
由於ASIC芯片能力的限制，當前的多業務交換機採用了基本二、三層業務“疊加”上層增值業務的混合模型，在組網應用時對外呈現為多臺物理設備，本質上是多臺設備安裝在同一機框內，沒有實現真正的融合。因此，這種混合模型的多業務交換機距離客戶心目中期望的真正多業務交換機還有一定差距。
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