Le routeur est indispensable à la communication des périphériques de différents réseaux. Les périphériques réseau utilisent l'interface du routeur reliée à leur réseau local comme passerelle par défaut. Le trafic destiné à un périphérique sur un réseau distant est traité par le routeur et transmis à sa destination. Pour déterminer si le trafic est local ou distant, le routeur utilise le masque de sous-réseau.
Dans un espace réseau comportant des sous-réseaux, le fonctionnement est exactement le même. Comme l'illustre la figure, la segmentation en sous-réseaux crée plusieurs réseaux logiques à partir d'un seul bloc d'adresses ou d'une adresse réseau. Chaque sous-réseau est traité comme un espace réseau distinct. Les périphériques d'un même sous-réseau doivent utiliser une adresse, un masque de sous-réseau et une passerelle par défaut qui correspondent au sous-réseau auquel ils appartiennent.
Le trafic ne peut pas être transféré entre les sous-réseaux sans l'intervention d'un routeur. Chaque interface du routeur doit disposer d'une adresse d'hôte IPv4 qui appartient au réseau ou au sous-réseau auquel elle est connectée.