Layer-ul Rețea sau Layerul 3 al modelului OSI asigură servicii pentru a permite echipamentelor finale să interschimbe date în rețea. Pentru a îndeplini acest transport de la un capăt la celălalt, layer-ul rețea folosește patru procese de bază:
- Adresarea echipamentelor finale - În aceeași manieră în care un telefon folosește un număr de telefon unic, echipamentele finale trebuie configurate cu o adresă IP unică pentru identificarea în rețea. Un echipament final cu o adresă IP configurată se numește host.
- Încapsulare - Layer-ul rețea primește un PDU de la layer-ul transport. Într-un proces denumit încapsulare, layer-ul de rețea adaugă informația header-ului IP, precum adresa IP a hosturilor sursei și destinației. După ce informația header-ului este adăugată în PDU, PDU-ul se va numi pachet.
- Rutare Layer-ul rețea furnizează servicii pentru a direcționa pachete către un host de destinație dintr-o altă rețea. Pentru a ajunge în alte rețele, pachetul trebuie procesat de către un router. Rolul routerului este să selecteze căi de directare a pachetelor către hostul de destinație într-un proces cunoscut ca rutare. Un pachet ar putea traversa mai multe echipamente intermediare înainte de a ajunge la hostul de destinație. Fiecare rută pe care o urmează pachetul pentru a ajunge la destinație se numește hop.
- Decapsulare - Atunci când pachetul ajunge la layer-ul rețea din hostul de destinație, hostul verifică header-ul IP al pachetului. Dacă adresa IP de destinație din header se potrivește cu propria adresă IP, header-ul IP este șters din pachet. Acest proces de ștergere a header-elor din layerele inferioare este cunoscut ca decapsulare. După ce pachetul este decapsulat de către layer-ul rețea, PDU-ul rezultat de Layer 4 este pasat către cel mai apropiat serviciu din layer-ul transport.
Spre deosebire de layer-ul transport (Layer-ul 4 al modelului OSI) care gestionează transportul datelor între procesele existente pe fiecare host, protocoalele layer-ului rețea specifică structura pachetului și procesarea utilizate pentru a transporta datele de la un host la altul. Operarea fără a ține cont de datele conținute în fiecare pachet permite nivelului rețea să transmită pachete pentru mai multe tipuri de transmisiuni între mai multe dispozitive.
Animația din figură demonstrează interschimbarea datelor.