Tinklo sluoksnis reiškia septynių sluoksnių atvirų sistemų sujungimo (OSI) modelio 3 sluoksnį tinklo architektūrai. Tinklo sluoksnyje esantys algoritmai ir protokolai yra atsakingi už optimalaus kelio maršruto nustatymą ir patikimą duomenų paketų pristatymą iš šaltinio tinklų į paskirties tinklus. Kaip OSI konceptualios sistemos komponentas, tinklo sluoksnis atsako į paslaugų užklausas iš 4 sluoksnio, transportavimo sluoksnio, ir teikia paslaugų užklausas 2 sluoksniui, duomenų ryšio sluoksniui. Praktiškai jį sudaro įranga, pirminiai maršruto parinktuvai ir mechanizmai, tokie kaip interneto protokolas (IP), būtini skaitmeniniu būdu užkoduotiems signalams iš šaltinio pagrindinių kompiuterių skaitmeniniais tinklais, pavyzdžiui, internetu, perduoti į paskirties kompiuterius. Pagrindinės tinklo sluoksnio funkcijos apima adresų teikimą, perkrovos kontrolę, klaidų tvarkymą, interneto ryšį ir paketų sekos nustatymą, maršruto parinkimą ir persiuntimą.
Pagrindinės tinklo sluoksnio funkcijos yra adresų nustatymas ir maršruto parinkimas, siekiant užtikrinti reikiamą paslaugų kokybės (QoS) lygį. Čia yra IP ir maršruto parinkimo algoritmai, protokolai ir Adreso skyros protokolas (ARP). Duomenys skaitmeniniais tinklais perduodami per maršrutizatorius ir jungiklius, kurie naudoja protokolus, kad juos įdėtų į paketą, ir algoritmus, kurie nustato geriausią perdavimo kelią. Tai žinoma kaip paketų perjungimas.
3 sluoksnio arba tinklo sluoksnio perjungimas vyksta, kai paketas patenka į vieną maršrutizatoriaus sąsają ir persiunčiamas į kitą. Protokolai, kurie gali būti tinklo sluoksnyje, apima Datagram Delivery Protocol (DDP), Internet Control Message Protocol (ICMP), Internet Group Message Protocol (IGMP) ir Internet Protocol Security (IPsec). Dažniausiai naudojami protokolai, nukreipiantys informaciją per tinklus, apima maršruto informacijos protokolą (RIP), atvirą trumpiausią kelią pirmiausia (OSPF), vidaus šliuzo maršruto protokolą (IGRP), pasienio šliuzo protokolą (BGP) ir atstumo vektorių daugialypės siuntimo maršruto protokolą (DVMRP).
Norėdami nukreipti informaciją internetu, IP adresai įtraukiami į tinklo sluoksnio pranešimų antraštes, todėl maršrutizatoriams suteikiama informacija, kurios jiems reikia norint nuspręsti, kaip valdyti duomenų paketų srautą. Paketo paskirties IP adresas tikrinamas, kai jis gaunamas per maršrutizatoriaus sąsają. Jei maršruto parinktuvas nėra paketo paskirties vieta, maršrutizatorius ieškos tinklo adreso savo maršruto parinkimo lentelėje. Pasirenkama išėjimo sąsaja, o paketas siunčiamas į sąsają, kad būtų įrėmintas ir perduotas vietiniu tinklu. Maršrutizatorius atmeta paketą, jei maršruto parinkimo lentelėje nerandamas paskirties tinklo įrašas.