Il livello di rete si riferisce al livello 3 del modello OSI (Open Systems Interconnection) a sette livelli per l’architettura di rete. Algoritmi e protocolli nel livello di rete sono responsabili dell’identificazione del percorso ottimale per instradare e consegnare in modo affidabile i pacchetti di dati dalle reti di origine alle reti di destinazione. Come componente della struttura concettuale OSI, il livello di rete risponde alle richieste di servizio dal livello 4, il livello di trasporto, e invia le richieste di servizio al livello 2, il livello di collegamento dati. In pratica, è costituito da apparecchiature, router primari e meccanismi come il protocollo Internet (IP), necessari per trasmettere segnali codificati digitalmente dagli host di origine attraverso le reti digitali, come Internet, agli host di destinazione. Le funzioni chiave del livello di rete includono l’indirizzamento, il controllo della congestione, la gestione degli errori, l’internetworking e la sequenza dei pacchetti, il routing e l’inoltro.
L’indirizzamento e l’instradamento in modo da garantire un livello richiesto di Quality of Service (QoS) sono le funzioni principali del Network Layer. Vi risiedono algoritmi IP e di routing, protocolli e l’Address Resolution Protocol (ARP). I dati vengono trasportati attraverso le reti digitali tramite router e switch che utilizzano protocolli per incapsularli in un pacchetto e algoritmi che identificano il miglior percorso di trasmissione. Questo è noto come commutazione di pacchetto.
La commutazione di livello 3, o livello di rete, avviene quando un pacchetto arriva su un’interfaccia del router e viene inoltrato a un’altra. I protocolli che possono essere presenti nel livello di rete includono Datagram Delivery Protocol (DDP), Internet Control Message Protocol (ICMP), Internet Group Message Protocol (IGMP) e Internet Protocol Security (IPsec). I protocolli comunemente usati che instradano le informazioni attraverso le reti includono Routing Information Protocol (RIP), Open Shortest Path First (OSPF), Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), Border Gateway Protocol (BGP) e Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP).
Per l’instradamento delle informazioni su Internet, gli indirizzi IP sono inclusi nelle intestazioni dei messaggi di livello di rete, fornendo così ai router le informazioni necessarie per decidere come gestire il flusso dei pacchetti di dati. L’indirizzo IP di destinazione del pacchetto viene verificato quando viene ricevuto su un’interfaccia del router. Se il router non è la destinazione del pacchetto, il router cercherà l’indirizzo di rete nella sua tabella di routing. Viene selezionata un’interfaccia di uscita e il pacchetto viene inviato all’interfaccia per essere inquadrato e inoltrato sulla rete locale. Il router elimina il pacchetto se la voce di rete di destinazione non viene trovata nella tabella di routing.