Layer 3 ist ein Begriff, der die dritte Schicht von Kommunikationsprotokollen beschreibt. Es handelt sich um die Ebene, die anwendungsspezifische Protokolle und Dienste enthält, beispielsweise Webbrowser, E-Mail-Programme oder Instant-Messaging-Clients. Diese Schicht ist dafür verantwortlich, Benutzeranwendungen Zugriff auf Netzwerkressourcen und -dienste zu gewähren.
Layer-3-Netzwerke basieren auf der Paketvermittlungstechnologie, bei der Datenpakete über mehrere Router über verschiedene Pfade von der Quelle zum Ziel geleitet werden, um ihr endgültiges Ziel effizient zu erreichen. Jeder Router trifft seine eigenen Entscheidungen darüber, wie er jedes Paket anhand bestimmter Kennzahlen wie Latenz oder Kosten am besten weiterleitet. Die Kombination dieser Routing-Entscheidungen bildet die Layer-3-Topologie, die als Internetwork (oder Mesh) bekannt ist. Pakete können aufgrund unterschiedlicher Routen verschiedener Pakete in der falschen Reihenfolge ankommen und erfordern spezielle Techniken auf Schicht 4 (Transport), damit sie wieder in ihre ursprüngliche Form zusammengesetzt werden, bevor sie weiter oben im Stapel präsentiert werden.
Im Vergleich zu Layer-2-Netzwerken bieten Layer-3-Netzwerke mehr Flexibilität in Bezug auf Skalierbarkeit und Virtualisierungsfunktionen, erfordern jedoch eine spezielle Software, die auf jedem Knoten ausgeführt wird, ein sogenannter „Router“, der bestimmt, wie der Datenverkehr zwischen Knoten über unterschiedliche Entfernungen hinweg weitergeleitet werden soll. Aus diesem Grund sind sie in der Regel nicht nur komplexer, sondern aufgrund der damit verbundenen Hardwarekosten wie Switches und Kabel, die je nach Größe des eigenen Netzwerkbedarfs separat erworben oder von Telekommunikationsanbietern geleast werden müssen, auch teurer als ihre Layer-2-Pendants.
Darüber hinaus verfügen herkömmliche Routing-Algorithmen möglicherweise über eine begrenzte Skalierbarkeit, wenn sie in großen Umgebungen eingesetzt werden. Daher wurden kürzlich alternative Ansätze wie SDN (Software Defined Networking) vorgeschlagen, um eine bessere Kontrolle über den Datenverkehr innerhalb der lokalen Netzwerke von Organisationen zu erreichen, ohne zusätzliche Hardware kaufen zu müssen Komponenten, die traditionell mit Netzwerklösungen in Verbindung gebracht werden, wie Router und Switches. SDN ermöglicht es Netzwerkadministratoren, ganze Netzwerke mit nur einem zentralen Controller-Gerät zu konfigurieren, anstatt sich auf mehrere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen einzelnen Geräten zu verlassen, was sowohl die Einrichtungszeit als auch die Komplexität erheblich reduziert und gleichzeitig die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit erhöht, da alle Geräte jetzt direkt über diesen einzigen Hub kommunizieren Stattdessen werden separate Zwischenknoten auf längeren Pfaden verwendet, wodurch es zu Engpässen während der Spitzenzeiten kommt, die andernfalls den Durchsatz einschränken würden, wenn sie nicht ordnungsgemäß verwaltet würden.
