先回答樓主的提問，他們工作的區域、模式都不一樣的，三層交換機是可以替代路由器的。

個人見解：對於一些小企業或是分支機構，對網路層次要求不高、對安全有要求的情況下或是成本等因素，可以代替，畢竟你的網路只有一個出口；對於有點大的規模的企業或是行業裡的客戶，都是要進行分離設計的，防火牆是串接還是旁路，是路由(NAT)還是透明，取決於你和你客戶的業務模式。一、先來說說三層交換機功能：

現在的交換機特別是3層交換機都有路由的功能，比如CISCO的3750x、4500、6500或是n5k\n7k的交換機都能實現路由的功能，這個特性很正常，畢竟根據業務的需要會劃分Vlan。Vlan之間需要訪問必須藉助路由功能，資料量大的情況下我們的設計都是在核心交換機上完成的。

二、再來說說路由器功能：

2、路由器主要功能隔離廣播風暴，三層交換機可以透過劃分VLAN達到,劃分VLAN數多大4K，對於隔離廣播是由他的特性來決定的。路由器有豐富的介面，比如ATM，POS，SDH，MSTP，FR等，強大的路由策略功能和介面模組是路由器的主要特性。

速度快，三層交換機是對第一個資料包做路由，後面的資料包直髮，而路由器要每個資料包都做路由，思科的路由器有張CEF表，比用傳統的路由表來轉發資料要快；另外現在的路由器都是作到資料平面和控制平面分離，能有效的控制和提高資料轉發。交換機的1次路由多次交換，是比較早的技術，現在用的多的技術是CEF和dCEF。

四、價效比較：

價格低，同等包轉發率，背板頻寬的三層交換機與路由器價格相差太大了，3層交換機看2個引數，包轉發率和背板頻寬。CISCO的4500、6500都是模組化的，現在6500的交換機支援2Tbps的引擎，並支援VSS系統。至於價格看你是拿什麼型號相比，6500的交換機肯定比3900的路由器要貴很多。

五、介面槽位比較：

三層交換機介面多，業務槽位也不比路由器少，模組的交換機才支援相關的業務板卡，不一定所有的板卡交換機都支援。

這是裝置應用和裝置功能兩個領域的稱呼，也就不存在互換這種概念。作為核心來用的必須是路由器，三層交換機具備路由功能，所以可以作為核心來使用。

但純粹的路由器（老式）則無法應用在三層交換機應用的場合。當三層交換機剛出現的年代，有差別，準確地說是路由器和三層交換機有差別。現在則基本沒差別，廠家幾乎不再生產純粹的路由器了。三層交換機是從功能上進行定義的名稱，就是廠家出品的交換機是二層的或三層的，就是說廠家推出一款裝置時首先要說“這是一臺三層交換機”，其次因其高效能的原因會附加說明“可以做核心路由器”。

核心路由則是從應用上進行的定義，可以理解為用一臺三層交換機作核心路由。這是一個與網路的設計和佈局有關的概念。因為這類裝置在網路中的應用位置，確定了它一般只使用其中的第三層（路由、acl等）功能，從而淡化了它本身具有的第二層交換能力。當然，作為核心路由的三層交換機通常採用高階裝置，就是高效能、大容量、大吞吐等效能的裝置，他們通常可以根據需要新增板卡和埠，比如增加一塊48口或6口的板子，也可以選用百兆或萬兆的埠。而低端三層交換裝置則被用於小型網路或匯聚層的交換。事實上使用者可以購買任意三層交換裝置來做核心，問題在於這樣的網路是否跑得起來或純粹的浪費。舉例說，如果將首都機場的規模放到一個二、三級縣市，叫浪費；

同樣，上海如果只用南通那種規模的機場肯定不行，但它們都叫機場（三層）。

路由器和三層交換機能相互替代麼？

三層交換機代替路由器可以考慮，路由器代替三層交換機不太可能。三層交換機的產生背景應該說是路由器"逼"出來的，也正是路由器從中的梗太多，人們迫切想要一個像交換機一樣，快而省的路由器，或者是具備路由器能力的能識別三層地址的交換機，於是這就是三層交換機的由來。

三層交換機由來的背景

路由器具有卓越的功能，但是它的埠價格高居不下，而且多數路由功能都是依靠純軟體來解決。即使路由器的延遲有所改善，但是其等待時間還是得不到人們的滿意。然而交換機畢竟是鏈路層的裝置，其最大弱點就是不能有效跨越異構子網尋找網路層地址，而連通異構子網又是路由器的強項。後來VLAN技術的出現以及高階交換機也支援建立VLAN的功能，可把不同工作位置及不同LAN指定主機的標識為不同VLAN，成為獨立的管理域，而且任何兩個VLAN之間又絕對不能通訊，要通訊需要路由器作為VLAN之間的通道。假如多個VLAN之間通訊，此時路由器的有限頻寬得由網段共享，因此增加了路由器的負荷，同時又帶來了速度慢的問題。特別是因特網風行以來，對網路的要求發生巨大變化，於是人們迫切想要一個像交換機一樣，快而省的路由器，或者是具備路由器能力的且能識別三層地址的交換機，這就是所謂的三層交換機。

路由器和三層交換機的功能

三層交換機：三層交換機是具有三層交換功能的裝置，是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，可它是兩者的結合，而並不是簡單的把路由器裝置的硬體和軟體疊加在區域網交換機上。

路由器與三層交換機的比較

2、路由能力與擁塞控制：由於兩者的設計出發點不同，路由器理解網路拓撲結構更好，可以理智的選擇傳輸路徑，避免碰撞與擁塞。

3、介面支援：路由器的介面種類豐富，而三層交換機是基於二層交換機的基礎上發展而來，並未有過多的引入其它介面型別。

4、廣播隔離：三層交換機既可以進行任意虛擬子網的劃分，也可以透過三層交換機的三層路由功能完成子網通訊。

5、網路安全問題：三層交換機在網路安全方面是強於路由器的。

現在，三層交換機不僅僅是二層交換加路由功能的簡單組合，而是成為在轉發效能、安全特性、QOS等方面都有較好的支援。同時還帶有多介面型別、多業務支援能力的綜合業務承載平臺。雖然現在的三層交換機在廣域網的應用還是有些障礙，但是隨著科學技術的進步，三層交換機代替路由器是可能的，可路由器代替三層交換機基本上不可能了。