La couche réseau, ou couche 3 du modèle OSI, fournit des services permettant aux périphériques finaux d'échanger des données sur le réseau. Pour effectuer ce transport de bout en bout, la couche réseau utilise quatre processus de base :

Contrairement à la couche transport (couche 4 OSI), qui gère le transport des données entre les processus s'exécutant sur chaque hôte, les protocoles de couche réseau spécifient la structure et le traitement des paquets utilisés pour transporter les données d'un hôte à un autre. Un fonctionnement indépendant des données transportées dans chaque paquet permet à la couche réseau d'acheminer des paquets pour plusieurs types de communication entre plusieurs hôtes.

L'animation de la figure illustre l'échange des données.