El nivel de red rutea los paquetes de la fuente al destino final a través de ruteadores intermedios. Tiene que saber la topología de la subred, evitar la congestión, y manejar los casos cuando la fuente y el destino están en redes distintas.
El nivel de red normalmente es la interfaz entre el portador y el cliente. Sus servicios son los servicios de la subred.

Fines:

• Los servicios debieran ser independientes de la tecnología de la subred.
• Se debiera resguardar el nivel de transporte de las características de las subredes.
• Las direcciones de red disponibles al nivel de transporte debieran usar un sistema uniforme.
• La gran decisión en el nivel de red es si el servicio debiera ser orientado a la conexión o sin conexión.
  • Sin conexión (Internet). La subred no es confiable; porta bits y no más. Los hosts tienen que manejar el control de errores. El nivel de red ni garantiza el orden de paquetes ni controla su flujo.
    Los paquetes tienen que llevar sus direcciones completas de destino.
  • Orientado a la conexión (sistema telefónico). Los pares en el nivel de red establecen conexiones con características tal como la calidad, el costo, y el ancho de banda. Se entregan los paquetes en orden y sin errores, la comunicación es dúplex, y el control de flujo es automático.

El punto central en este debate es donde ubicar la complejidad. En el servicio orientado a la conexión está en el nivel de red, pero en el servicio sin conexión está en el nivel de transporte. Se representan los dos enfoques en los ejemplos de la Internet y ATM.