Định tuyến ( Routing) là tham chiếu tới quá trình lựa chọ gói dữ liệu truyền qua, các bộ định tuyến ( Router) tham chiếu tới máy tính sẽ thực hiện việc lựa chọn này. Việc định tuyến trong mạng internet là rất khó khăn đặc biệt là giữa các máy tính có nhiều liên kết mạng vật lý. Một cách lý tưởng phần mềm định tuyến sẽ xem xét mức độ giao thông trên mạng, độ dài của datagram hay phần kiểu dịch vụ được xác định trong phần đầu của datagram để xác định đường đi tốt nhất. Cả máy tính lẫn bộ định tuyến đều tham gia vào định tuyến một IP datagram tới đích của nó. Một chương trình trên máy tính thực hiện việc liên lạc thỡ cỏc giao thức TCP/IP phát sinh ra một hay nhiều IP datagram. Một máy tính phải chọn một định tuyến khởi đầu khi nó chọn nơi để gửi datagram. Các máy tính phải thực hiện các quyết định trực tuyến ngay cả khi chúng chỉ có một liên kết mạng
Việc định tuyến có thể được chia thành hai dạng: Phát chuyển trực tiếp và
phát chuyển không trực tiếp.
Phát chuyển trực tiếp là truyền một datagram từ một máy tính đi qua mạng đơn và tới một máy tính khác trong mạng đó, là tất cả thông tin liờn lỏc mà mạng inter net dựa vào. Hai máy có thể kết hợp phát chuyển trực tiếp chỉ khi chúng được gán vào trong cùng hệ thống truyền vật lý cơ sở . Như vậy việc truyền một
IP datagram trên một mạng đơn giữa hai máy tính không có sự tham gia của bộ định tuyến. Máy sẽ gửi đóng gói datagram trong frame vật lý, kết hợp với địa chỉ IP đích với địa chỉ IP phần cứng và gửi frame trực tiếp đến máy tính đích. Để xem xét mỏy đú có được nối trực tiếp vao mạng hay không , máy sẽ trích ra phần mạng của địa chỉ IP đích và so sánh với phần mạng của địa chỉ IP nó. Nếu nó giống nhau thì IP datagram có thể được gửi trực tiếp.
Phát chuyển không trực tiếp phát truyển không trực tiếp sẽ khó khăn hơn phát truyển trực tiếp bởi vì máy gửi sẽ phải xác định một bộ định tuyến mà datagram có thể gửi đến. Sau đó, bộ định tuyến này truyền datagram đến mạng cuối cùng của nó. Mạng internet bao gồm rất nhiều mạng được nối với nhau thông qua các bộ định tuyến nhưng chỉ xột cú hai máy trao đổi thông tin ở hai mạng khác nhau. Khi máy gửi nó sẽ đóng gói datagram và gửi tới bộ định tuyến gần nhất mà nối vào mạng nó tham gia. Cỏc gúi dữ liệu đều có thể đến được bộ định tuyến vỡ cỏc bộ định tuyến đã tham gia liên kết mạng. Khi một frame đã đến được bộ định tuyến thì phần mềm sẽ trích ra datagram từ trong frame, và phần mềm IP sẽ chọn ra bộ định tuyến kế tiếp dọc theo con đường tới đích. Datagram sẽ lại được đặt trong frame và sẽ được gửi đến router tiếp theo. Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi nó được chuyển phát trực tiếp.
Thuật giải định tuyến IP sử dụng một bảng định tuyến internet, trên mỗi máy đều lưu trữ thông tin về đích có thể đến và làm sao có thể đến được. Vì máy tính và bộ định tuyến đều chuyển datagram lờn chỳng đều có bảng định tuyến. Bất kì phần mềm định tuyến của máy hay của bộ định tuyến cần chuyển gói datagram đi chúng đều phải tham khảo bảng định tuyến để quyết định nơi mà gói dữ liệu chuyển đến. Bảng định tuyến IP chỉ chứa thông tin về tiền tố mạng của địa chỉ IP. Việc sử dụng định tuyến mạng thay vì định tuyến cả địa chỉ IP sẽ giúp cho bảng định tuyến có kích thước nhỏ và việc định tuyến có hiệu quả và nó giỳp cho việc che dấu thông tin , giúp cho thông tin về máy chỉ được biết trong môi trường cục
bộ mạng. Bảng định tuyến IP gồm các cặp ( N,R) với N là địa chỉ IP của mạng đích , R là địa chỉ IP của bộ định tuyến kế tiếp trên con đường tới mạng N.