Lapisan Jaringan mengacu pada Lapisan 3 dari Model Interkoneksi Sistem Terbuka (OSI) tujuh lapis untuk arsitektur jaringan. Algoritma dan protokol di Lapisan Jaringan bertanggung jawab untuk mengidentifikasi jalur optimal untuk merutekan dan mengirimkan paket data secara andal dari jaringan sumber ke jaringan tujuan. Sebagai komponen dari kerangka kerja konseptual OSI, Network Layer menanggapi permintaan layanan dari Layer 4, Layer Transport, dan mengeluarkan permintaan layanan ke Layer 2, Layer Data Link. Dalam praktiknya, ini terdiri dari peralatan, router utama, dan mekanisme seperti Internet Protocol (IP), yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal yang dikodekan secara digital dari host sumber melalui jaringan digital — seperti Internet — ke host tujuan. Fungsi utama dari Lapisan Jaringan termasuk pengalamatan, kontrol kemacetan, penanganan kesalahan, internetworking, dan sekuensing paket, perutean, dan penerusan.
Pengalamatan dan perutean untuk memastikan tingkat Kualitas Layanan (QoS) yang diperlukan adalah fungsi utama Lapisan Jaringan. Bertempat ada IP dan algoritma routing, protokol, dan Address Resolution Protocol (ARP). Data diangkut melintasi jaringan digital melalui router dan sakelar yang menggunakan protokol untuk merangkumnya dalam paket dan algoritma yang mengidentifikasi jalur transmisi terbaik. Ini dikenal sebagai packet switching.
Layer 3, atau Network Layer, switching terjadi ketika sebuah paket tiba di satu antarmuka router dan diteruskan ke yang lain. Protokol yang mungkin ada di Network Layer termasuk Datagram Delivery Protocol (DDP), Internet Control Message Protocol (ICMP), Internet Group Message Protocol (IGMP), dan Internet Protocol Security (IPsec). Protokol yang umum digunakan yang merutekan informasi melintasi jaringan termasuk Routing Information Protocol (RIP), Open Shortest Path First (OSPF), Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), Border Gateway Protocol (BGP), dan Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP).
Untuk informasi perutean melalui Internet, alamat IP disertakan dalam header pesan Lapisan Jaringan, sehingga memberikan informasi yang diperlukan router untuk memutuskan bagaimana mengelola aliran paket data. Alamat IP tujuan paket diperiksa ketika diterima pada antarmuka router. Jika router bukan tujuan paket, router akan mencari alamat jaringan di tabel routingnya. Antarmuka keluar dipilih, dan paket dikirim ke antarmuka untuk dibingkai dan diteruskan melalui jaringan lokal. Router menjatuhkan paket jika entri jaringan tujuan tidak ditemukan di tabel perutean.