Die Hauptaufgabe der Vermittlungsschicht ist das Routing von Paketen. Um diese Aufgabe zu lösen wurden verschiedene Algorithmen entwickelt.
Ein Routing Algorithmus sollte möglichst dafür sorgen, dass kein Paket auf dem Weg verloren geht, es sollte robust sein und den Datenfluss optimieren. Dazu gehört auch, dass es fair sein sollte.
Es gibt auch die Möglichkeit ein statisches Routing zu realisieren, indem man die Wege in eine feste Tabelle einträgt. Dies kann manuell geschehen oder mit einmaligem Flooding um die Wege der anderen zu ermitteln. Diese Verfahren werden aber aus Gründen des Aufwands kaum benutzt.
Unter den dynamsichen/adaptiven Algorithmen gibt es zwei Varianten, den Distance Vektor Algorithmus und das Link State Routing.
Damit die Routing Tabellen einzelner Router nicht zu groß werden wird heute ein hierarchisches Routing eingesetzt. Es teilt das Internet in einzelne Autonome System ein, die in der Regel entweder einer bestimmten Länderkennung oder einem Service Provider entsprechen. Wichtig hierbei ist auch das Classless Inter Domain Routing, was es möglich macht variable Bereiche von IP-Adressen zu gruppieren.