Se i computer non sono collegati direttamente attraverso un cavo o un altro mezzo trasmissivo, o non fanno parte della stessa rete locale, occorrono protocolli a livello di rete che trovino un percorso verso la destinazione e che si occupino di trasportare i dati a destinazione lungo la rete (non basta il livello di data link, che trasporta i dati tra due computer collegati direttamente).
I dispositivi che si occupano della ricerca del percorso e del trasporto dei dati lungo la rete sono i router (chiamati anche IS – Intermediate System); i computer che si scambiano informazioni vengono chiamati anche host (o ES – End system).
Quando una stazione invia un pacchetto ad un’altra stazione, se il destinatario è nella stessa rete locale la trasmissione può avvenire direttamente, altrimenti il pacchetto deve essere inviato a un router che si occupa di farlo giungere a destinazione.
Il computer o la rete locale che deve comunicare attraverso una rete geografica deve essere collegato a un router che si occupa di cercare un percorso verso il computer di destinazione e di far arrivare i dati.
Tra il computer e il router e tra un router e l’altro, i pacchetti dello strato di rete vengono confezionati in un frame del livello di data link per essere spediti sulla rete (wrapping).
Anche all’interno di una rete locale comunque le comunicazioni possono passare attraverso protocolli a livello di rete (per esempio in una intranet); la scelta di un’architettura di LAN non limita la scelta dei protocolli di livello più alto.
Il livello di rete si occupa principalmente di individuare un percorso tra un computer mittente e un computer destinazione, e di trasmettere i pacchetti dalla sorgente alla destinazione attraversando diversi router.
La ricerca del percorso (routing o instradamento) si basa su una tabella di instradamento preparata manualmente o automaticamente.
La trasmissione dei pacchetti può avvenire con diversi tipi di servizio.
Il livello di rete inoltre deve fare in modo di non sovraccaricare parte dei router o linee lasciando altri inattivi (controllo della congestione) e deve risolvere problemi di comunicazione fra reti diverse (internetworking).
Per l’invio dei pacchetti è importante identificare ciascuna stazione sulla rete; ogni stazione deve avere un indirizzo univoco, di solito numerico (di solito si usano indirizzi IP).
Non solo gli host ma anche gli altri dispositivi di rete, per esempio i router, devono essere individuati da indirizzi.
Per usare un protocollo di rete bisogna configurare la rete assegnando ad ogni stazione il proprio indirizzo. Questa operazione può essere fatta manualmente dall’amministratore di rete ma ci sono anche procedimenti automatici e dinamici (che assegnano indirizzi alle stazioni solo quando servono effettivamente, per esempio mediante DHCP).
