Sieťová vrstva má na starosti výber optimálnej cesty po, ktorej bude správa putovať k cieľovej stanici. Definuje protokoly pre smerovanie dát, prostredníctvom ktorých je zabezpečený prenos informácií do požadovaného cieľového uzla. Príslušné medziadresy sú opäť pridané k dátam vo forme hlavičky. U jednoduchých lokálnych sietí, kde majú všetky sieťové stanice spoločné sieťové médium a kde sa nepočíta s pripojením na inú lokálnu sieť (nie je potrebné smerovanie), nie je prítomnosť tejto v vrstvy potrebná. Dátové jednotky prenášané sieťovou vrstvou sú sieťové pakety (packet), ktoré sa „balia“ do dátového rámca. Vrstva je riešená hardwarovo, okrem prípadu, keď smerovanie rieši PC s dvoma sieťovými kartami, vtedy je riešená softwarovo.

Obrázok 4.6 Sieťový paket a jeho vkladanie (encapsulation) do linkového rámca

Sieťová vrstva zabezpečuje adresovanie v rámci sieťového prostredia s viacerými fyzickými segmentmi. Používa logické adresy, prostredníctvom ktorých zabezpečuje prenos dát z jedného zariadenia na druhé i z jednej siete do inej. Adresa zariadenia má sa skladá z dvoch častí:

• časti označujúcej sieť, do ktorej zariadenie patrí (poštovná analógia – mesto + PSČ)
• časť označujúcej konkrétny uzol (poštovná analógia napr. ulica + popisné číslo).

Predstavme si, že kompletná adresa je interpretovaná dvoma číslami oddelenými bodkou vo formáte sieť. uzol (napr. 040.001). Časť siete musí byť unikátna z globálneho hľadiska tzv. intersiete (alebo prepojenia niekoľko lokálnych sietí – subsietí). Pokiaľ bude mať nejaká sieť logickú adresu 040, žiadna iná lokalita spojená s s touto sieťou nemôže túto adresu použiť. Ľubovoľný prvok môže použiť adresu uzlu 001, potom však túto adresu uzla nesmie použiť žiadny iný prvok v danej lokalite, ale v inej lokalite ju môže použiť bez problémov – celková adresa 040.001 je totiž iná než 02.001. Konkrétnym príkladom protokolu tretej vrstvy OSI modelu sú protokoly IP alebo IPX.

Obrázok 4.7 Prepojenie smerovačov

Siete sú spojované smerovačmi (routery), zariadeniami pracujúcimi na tejto vrstve, ktoré majú prehľad o okolitých častiach siete. Sieťová vrstva potom používa najlepšiu cestu z jednej siete do druhej – to je dané buď konfiguráciou ciest alebo použitím smerovacích protokolov (napr. RIP – Routing Information Protocol).

V rozsiahlych sieťach (WAN) medzi počítači leží spravidla jeden nebo viac smerovačov. Medzi susednými smerovačmi je na linkovej vrstve vždy priame spojenie. Smerovač „vybalí“ sieťový paket z dátového rámca (jedného linkového protokolu) a pred odoslaním do inej linky ho opäť „zabalí“ do iného dátového rámca (zvyčajne iného linkového protokolu). Znalosť logických a fyzických adries je bezpodmienečne nutná (údaje všetkých vrstiev musia byť korektne vyplnené), teda protokoly 3. vrstvy musia zaistiť mechanizmus vytvárajúci reláciu medzi logickými a fyzickými adresami. (IPX má túto reláciu zaistenú priamo – adresa uzlu na 3. vrstve odpovedá MAC adrese, protokol IP používa mechanizmus nazývaný ARP). Sieťová vrstva je technologicky (Ethernet, Token Ring, ATM, FDDI, …) nezávislá, ale je závislá protokolovo (IP, IPX, Vines IP, XNS, …). Technologická nezávislosť je daná tým, že pre každú požadovanú technológiu je vo smerovači zabudovaný príslušný adaptér.

Zhrnutie vlastností a funkcií sieťovej vrstvy:

• Účelom je poskytnúť sieťové spojenie otvoreným systémom, ktoré spolu chcú komunikovať a pritom spolu nemusia priamo susediť. Poskytuje transportnej vrstve nezávislosť na smerovaní, vytváraní a využívaní príslušných sieťových spojení.
• Sprostredkovanie funkcie a protokoly zahrňujúce rozšírenú službu pre prenos po úsekoch, ktoré sa využívajú v rámci sieťovej služby uplatnenej medzi koncovými otvorenými systémami, sa realizujú pod transportnou vrstvou (v sieťovej vrstve alebo pod ňou).