Síťová vrstva
Tato vrstva má za úkol poskytovat síťové spojení otevřeným systémům, které spolu chtějí komunikovat. Spolupracuje s transportní vrstvou a poskytuje jí nezávislost na směrování a zprostředkování související s vytvářením příslušných síťových připojení. Zprostředkovací funkce a protokoly zahrnují rozšířenou službu pro přenos po úsecích, které se využívají v rámci síťové služby uplatněné mezi koncovými otevřenými systémy. Čili jednoduše řečeno, zabezpečuje přenos dat mezi vzdálenými počítači WAN.
Základní jednotkou je síťový paket, který se balí do síťového rámce.
Ve WAN mezi počítači leží jeden nebo více směrovačů. Mezi sousedními směrovači je na linkové vrstvě přímé spojení. Směrovač vybalí síťový paket z datového rámce a před odesláním do jiné linky jej opět zabalí do jiného rámce (protokolu). V lokální síti nemusí být vůbec, pokud se nepoužívá směrování.
Je to hardwarová vrstva, pokud směrování neřeší PC s dvěma síťovými kartami, jinak se stává softwarovou.
Na této vrstvě je v celé WAN adresováno síťové rozhraní. Tím může být třeba karta pro Ethernet.
Nejdůležitějším úkolem síťové vrstvy je tedy routing, který představuje rozhodování o směru odesílání jednotlivých paketů. Není jistě třeba zdůrazňovat, že k tomu síťová vrstva potřebuje alespoň základní informace o topologii celé sítě.
S tím dosti úzce souvisí i další úkol síťové vrstvy - předcházet přetížení či dokonce zahlcení částí sítě, řídit tok dat a dbát o co možná nejrovnoměrnější využití všech přenosových prostředků a kapacit.
Otázka volby connection-oriented vs. connectionless services je snad nejkontroverznější právě na úrovní síťové vrstvy. Rozpor mezi spojovanými a nespojovanými službami na úrovni síťové vrstvy je tedy ve své podstatě sporem o to, kam umístit veškerou složitost - tedy funkce, spojené se zajištěním spolehlivosti, které tak jako tak musí být někde realizovány. Zastánci spojovaných služeb je chtějí umístit do síťové vrstvy, zatímco zastánci nespojovaných služeb požadují jejich umístění až do vrstvy transportní (zatímco od vrstvy síťové požadují jen nejjednodušší nespolehlivou nespojovanou službu). Celý spor byl nakonec vyřešen tak, že aktualizovaná verze referenčního modelu ISO/OSI již počítá na úrovni síťové vrstvy s možností poskytování obou druhů služeb – CONS(Connection-Oriented Network Services) i CLNS (ConnectionLess Network Services).
CLNS se realizují prostřednictvím podsítě, které pracuje na bázi přenosu jednotlivých datagramů. Toto funguje, jestliže se každý paket místo virtuálním okruhem ve skutečnosti přenáší samostatně jako diagram. CONS prostřednictvím komunikační podsítě. Mechanismus virtuálních okruhů předpokládá, že mezi zdrojem dat a jejich koncovým příjemcem je v rámci navazování spojení nejprve "vytyčena" logická cesta (virtuální okruh), po které jsou pak postupně přenášeny jednotlivé pakety.
Obecně lze říci, že mechanismus virtuálních okruhů je výhodnější v případě přenosu menších paketů (jako je tomu např. při interaktivních aplikacích), zatímco varianta s přenosem datagramů je výhodnější pro menší počty relativně větších paketů, a ve verzi nespolehlivé (resp. nepotvrzované) datagramové služby také tam, kde jde především o rychlost.

