Sieťová vrstva (často implementované ako internetová vrstva v modeloch TCP/IP) poskytuje smerovanie údajov zo zdroja do cieľa definovaním paketov (datagram) a schémami adresovania, pohybom paketov medzi vrstvami prepojenia a na diaľku zaobchádzanie s prepracovanými vrstvovými paketmi.