Ağ Katmanı, ağ mimarisi için yedi katmanlı Açık Sistemler Bağlantısı (OSI) Modelinin 3. Katmanı anlamına gelir. Ağ Katmanındaki algoritmalar ve protokoller, veri paketlerini kaynak ağlarından hedef ağlarına yönlendirmek ve güvenilir bir şekilde sunmak için en uygun yolu belirlemekten sorumludur. OSI kavramsal çerçevesinin bir parçası olarak, Ağ Katmanı, Katman 4, Aktarım Katmanı'ndan gelen servis taleplerine yanıt verir ve Servis İstekleri'ni Veri Bağlantı Katmanı olan Katman 2'ye verir. Uygulamada, dijital olarak şifrelenmiş sinyalleri kaynak ana bilgisayarlardan (örn. İnternet gibi) dijital ağlar üzerinden - İnternet gibi - ana bilgisayarlara iletmek için gerekli olan ekipman, birincil yönlendiriciler ve İnternet Protokolü (IP) gibi mekanizmalardan oluşur. Ağ Katmanının temel işlevleri; adresleme, tıkanıklık kontrolü, hata işleme, internet çalışması ve paket sıralaması, yönlendirme ve iletmeyi içerir.
Gerekli bir Hizmet Kalitesi seviyesini (QoS) sağlayacak şekilde adresleme ve yönlendirme Ağ Katmanının ana işlevleridir. Yerleşik IP ve yönlendirme algoritmaları, protokolleri ve Adres Çözümleme Protokolü (ARP) vardır. Veriler, dijital ağlar üzerinden yönlendiriciler ve anahtarlar aracılığıyla aktarılır ve bunu bir paket içine almak için protokolleri kullanır ve en iyi iletim yolunu tanımlayan algoritmaları kullanır. Bu paket anahtarlama olarak bilinir.
Katman 3 veya Ağ Katmanı, anahtarlama, bir paket bir yönlendirici arayüzüne ulaştığında ve diğerine iletildiğinde gerçekleşir. Ağ Katmanında bulunabilecek protokoller arasında Datagram Teslim Protokolü (DDP), İnternet Kontrol Mesaj Protokolü (ICMP), İnternet Grup Mesaj Protokolü (IGMP) ve İnternet Protokol Güvenliği (IPsec) bulunur. Ağlar arasında bilgi yönlendiren yaygın olarak kullanılan protokoller; Yönlendirme Bilgi Protokolü (RIP), Önce En Kısa Yolu Aç (OSPF), İç Ağ Geçidi Yönlendirme Protokolü (IGRP), Sınır Ağ Geçidi Protokolü (BGP) ve Distance Vector Çok Noktaya Yayın Yönlendirme Protokolü'nü (DVMRP) içerir.
İnternet üzerinden yönlendirme bilgisi için, IP adresleri Ağ Katmanı mesaj başlıklarına dahil edilir, böylece yönlendiricilere veri paketlerinin akışını nasıl yöneteceklerine karar vermeleri için gerekli bilgileri sağlar. Paketin hedef IP adresi bir yönlendirici arayüzüne alındığında kontrol edilir. Yönlendirici paketin hedefi değilse, yönlendirici ağ adresini yönlendirme tablosunda arayacaktır. Bir çıkış arayüzü seçilir ve paket yerel ağ üzerinden çerçevelenecek ve iletilecek arayüze gönderilir. Hedef ağ girişi, yönlendirme tablosunda bulunmazsa yönlendirici paketi düşürür.
