Este modelo se baseia em roteadores virtuais ou switches multi-nível. Este tipo de roteador possui as mesmas características básicas dos roteadores Edge, porém tenta solucionar o problema básico dos roteadores: o gargalo ocasionado pelo software de cálculo das rotas.
As principais características deste roteador são: trabalha com pacotes baseados no nível 2 ou nível 3, executa os protocolos IGRP, OSPF e similares, possui um servidor broadcast resolvendo as solicitações de endereço em resposta ao ARP, Cada porta pode ser atribuída o seu próprio endereço de subrede (roteadores convencionais) ou pode compartilhar o mesmo endereço de subrede (roteadores Edge).
Quando uma estação (figura 3.4) tenta se conectar com uma estação em outra rede, o roteador intercepta o primeiro pacote, localiza a estação destino e determina qual o caminho que deve ser seguido entre origem e destino.
O switch possui uma tabela interna que aprende as rotas. Quando uma rota é descoberta, todo o tráfego subsequente é enviado por esta rota. Porém, quando uma rota não é utilizada durante um certo período, ela é eliminada da tabela.
Do ponto de vista das estações finais e de outros dispositivos fora da rede, o roteador virtual realiza todas as funções de um roteador físico: processamento dos protocolos, bridging, roteamento, filtragem, gerenciamento da rede. Alguns fabricantes destes produtos (Cabletron e Newbridge) extenderão as características de gerenciamento de tráfego às estações finais, podendo impor segurança, classes de serviços, contabilização, política de alocação de banda passante. Com roteadores virtuais orientados à conexão, as estações finais acessam o backbone da mesma forma que uma ligação telefônica atravessa a estrutura ATM/LAN.
O módulo de gerenciamento destes roteadores permite que agentes SNMP sejam distribuídos pela rede, diminuindo o número de dispositivos vulneráveis. O conjunto roteador virtual pode ser gerenciado por uma interface que será executada no roteador de ponta ou em uma estação UNIX.
Até o momento não existem padrões mundiais que estabeleçam como deve ser realizada a comunicação entre switches multinível e servidores de roteadores.