La capa de red se refiere a la capa 3 del modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI) de siete capas para la arquitectura de red. Los algoritmos y protocolos en la capa de red son responsables de identificar la ruta óptima para enrutar y entregar de manera confiable paquetes de datos desde sus redes de origen a sus redes de destino. Como componente del marco conceptual OSI, la capa de red responde a las solicitudes de servicio de la capa 4, la capa de transporte, y emite solicitudes de servicio a la capa 2, la capa de enlace de datos. En la práctica, se compone de equipos, enrutadores primarios y mecanismos como el Protocolo de Internet (IP), necesarios para transmitir señales codificadas digitalmente desde los hosts de origen a través de redes digitales, como Internet, a los hosts de destino. Las funciones clave de la capa de red incluyen direccionamiento, control de congestión, manejo de errores, interconexión de redes y secuenciación de paquetes, enrutamiento y reenvío.
El direccionamiento y el enrutamiento para garantizar un nivel requerido de calidad de servicio (QoS) son las funciones principales de la capa de red. Allí residen algoritmos de enrutamiento y IP, protocolos y el Protocolo de resolución de direcciones (ARP). Los datos se transportan a través de redes digitales a través de enrutadores y conmutadores que utilizan protocolos para encapsularlos en un paquete y algoritmos que identifican la mejor ruta de transmisión. Esto se conoce como conmutación de paquetes.
La conmutación de Capa 3, o Capa de red, tiene lugar cuando un paquete llega a la interfaz de un enrutador y se reenvía a otra. Los protocolos que pueden estar presentes en la capa de red incluyen el Protocolo de entrega de datagramas (DDP), el Protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP), el Protocolo de mensajes de grupo de Internet (IGMP) y el Protocolo de seguridad de Internet (IPsec). Los protocolos de uso común que enrutan información a través de redes incluyen el Protocolo de información de enrutamiento (RIP), Abrir la ruta más corta primero (OSPF), Protocolo de enrutamiento de puerta de enlace interior (IGRP), Protocolo de puerta de enlace fronteriza (BGP) y Protocolo de enrutamiento de multidifusión de vector de distancia (DVMRP).
Para el enrutamiento de la información a través de Internet, las direcciones IP se incluyen en los encabezados de los mensajes de la capa de red, lo que proporciona a los enrutadores la información que necesitan para decidir cómo administrar el flujo de paquetes de datos. La dirección IP de destino del paquete se comprueba cuando se recibe en una interfaz de enrutador. Si el enrutador no es el destino del paquete, el enrutador buscará la dirección de red en su tabla de enrutamiento. Se selecciona una interfaz de salida y el paquete se envía a la interfaz para ser enmarcado y reenviado a través de la red local. El enrutador descarta el paquete si la entrada de la red de destino no se encuentra en la tabla de enrutamiento.