路由器在OSI的第三層，即網路層。 OSI把網路通訊的工作分為7層，分別是實體層、資料鏈結層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層；網路層的目的是實現兩個端系統之間的資料透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。
路由器屬於OSI體系結構的第三層，即網路層。
OSI體系結構，意為開放式系統互聯。國際標準組織（國際標準化組織）制定了OSI模型。這個模型把網路通訊的工作分成7層，分別是物理層,資料鏈結層,網路層,傳輸層,會話層，表示層和應用層。 1至4層被認為是低層，這些層與資料移動密切相關。 5至7層是高層，包含應用程式層級的資料。每一層負責一項具體的工作，然後把資料傳送到下一層。
OSI將電腦網路體系結構(architecture）分割為以下七層：
物理層: 將資料轉換為可透過實體媒體傳送的電子訊號相當於郵局中的搬運工人。
資料鏈結層: 決定存取網路媒體的方式。
在此層將資料分幀，並處理流控制。本層指定拓樸結構並提供硬體尋址，相當於郵局中的包裝箱工人。
網路層: 使用權資料路由經過大型網路 相當於郵局中的排序工人。
傳輸層: 提供終端對終端機的可靠連線 相當於公司中跑郵局的送信職員。
會話層: 允許使用者使用簡單易記的名稱建立連結 相當於公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書。
表示層: 協商資料交換格式 相當公司中簡報老闆、替老闆寫信的助理。
應用程式層: 使用者的應用程式和網路之間的介面。
網路層
網路層是OSI參考模型中的第三層，介於傳輸層與資料鏈結層之間，它在資料鏈結層提供的兩個相鄰端點之間的資料幀的傳送功能上，進一步管理網路中的資料通信，將資料設法從來源端經過若干個中間節點傳送到目的端，從而向運輸層提供最基本的端對端的資料傳送服務。主要內容有：虛電路分組交換與資料封包分組交換、路由選擇演算法、阻塞控制方法、X.25協定、綜合業務資料網路（ISDN）、非同步傳輸模式（ATM）及網路互連原理與實作。
網路層的目的是實現兩個端系統之間的資料透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。它提供的服務使傳輸層不需要了解網路中的資料傳輸和交換技術。
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