O protocolo de segurança IP, mais comumente conhecido como IPsec, fornece segurança na camada de rede. O IPsec protege datagramas IP entre quaisquer duas entidades da camada de rede, incluindo hosts e roteadores. Atualmente, muitas instituições (corporações, agências governamentais, organizações sem fins lucrativos e assim por diante) usam IPsec para criar redes privadas virtuais (VPNs) que são executadas na internet pública, promovendo maior grau de confidencialidade. A entidade de envio criptografa as cargas de todos os datagramas que envia para a entidade de recebimento. Se tal serviço de camada de rede estiver em vigor, todos os dados enviados de uma entidade para outra - incluindo e-mail, páginas da Web, mensagens de handshake TCP e mensagens de gerenciamento (como ICMP e SNMP) - são ocultados de terceiras partes que podem estar espionando a rede. A figura a seguir ilustra um exemplo de rede de computadores institucional dispersa geograficamente em três sitios diferentes. A rede utiliza o protocolo IPsec para mediar o tráfego de dados compartilhados entre os hosts da rede e a internet. Na rede ilustrada, uma VPN (virtual private network ou rede virtual privada) foi implementada para viabilizar o uso do protocolo IPsec concomitantemente ao uso do protocolo IP convencional.