На нижнем уровне маршрутизатор, подключенный к узлам составной сети обеспечивает физический интерфейс со средой передачи. Согласование уровней электрических сигналов, оснащение определенным типом разъема (например, для кабеля типа витая пара, либо оптоволоконный кабель) в различных моделях маршрутизаторов представлены различные наборы физических интерфейсов, которым соответствует комбинация портов для подключения как локальных, так и глобальных сетей. С каждым интерфейсом (портом) для подключения локальной сети связан определенный протокол канального уровня, например Ethernet, TokenRing, FDDI и др. Интерфейсы для подключения маршрутизатора к глобальным сетям определяют только стандарт физического уровня, над которым в маршрутизаторе могут работать различные протоколы канального уровня. Например, маршрутизатор может содержать интерфейс V.35 для физического подключения модема к маршрутизатору. Над этим интерфейсом могут работать протоколы канального уровня LAP-B и LAP-F, обеспечивая подключение соответственно к глобальным сетям X.25 и Frame Relay. Такая разница между интерфейсами локальных и глобальных сетей объясняется тем, что технологии глобальных сетей работают по собственным стандартам физического уровня, которые могут быть использованы в других технологиях. Поэтому всегда интерфейс для локальной сети представляет собой сочетание физического и канального уровня, и носит название по имени соответствующей технологии, например, «интерфейс Ethernet».
Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадров: формирование битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и передача поля данных кадра (там находится пакет со своим заголовком и своим полем данных) верхнему уровню (сетевому уровню), если контрольная сумма имеет корректное значение. Как и любой конечный узел составной сети, каждый порт маршрутизатора имеет собственный аппаратный физический адрес (в локальных сетях – это MAC-адресс), по которому ему и направляются кадры, требующие маршрутизации другими узлами сети. Маршрутизатор обязан поддерживать все протоколы канального и физического уровней, используемые в каждой из сетей, к которым он будет непосредственно подсоединен. Если необходимо, например, подключить маршрутизатор к четырем сетям, то соответствующие интерфейсы (порты) например, 10BASE-T (для сети Ethernet на витой паре), 10BASE-2 (для сети Ethernet на тонком коаксиале), STP (для TokenRing) и V.35 должны быть в его составе. Для первоначальной настройки маршрутизатора он должен иметь консольный порт, через который он подключается к компьютеру, через его COM-порт, через который подключается к кабелю. Этот кабель входит в набор, приобретаемый вместе к маршрутизатором. Если на компьютере установлена ОС, например, Windows XP Professional, то можно запустить программу Hyper Terminal (программа эмуляции терминала), чтобы настроить параметры соединения. После подключения компьютера к терминалу через консольный порт и настройки эмулятора терминала включается сам маршрутизатор. На маршрутизаторе начинает выполняться загрузочное ПО ,которое запускает тест самодиагностики А затем находит загрузочное устройство (обычно это Flash-память), в котором находится корректный образ операционной системы. В процессе загрузки ОС производит проверку памяти (NVRAM). В новых маршрутизаторах такой информации нет и ОС запускает программу пошаговой настройки маршрутизатора.
Кадры, которые поступают на порты маршрутизатора освобождаются от заголовков канального уроня. Извлеченный из поля данных пакет передается модулю сетевого протокола (которым является IP из TCP/IP).