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Acheminement des paquets* de données sur le réseau. Cette action est effectuée par des machines spécialisées, les routeurs*. On distingue typiquement plusieurs types de routage : 
*Unicast : acheminement des données vers une destination unique et déterminée ; 
*Broadcast : diffusion des données vers toutes les machines ; 
*Multicast : le message est délivré vers un ensemble de machines ou un groupe de destinataire particulier ; 
*Anycast : le message est délivré à un seul destinataire d’un groupe (généralement le plus proche au sens du réseau).

Le routage est un processus décentralisé, chaque élément du réseau dispose d’informations sur son voisinage. Les routeurs maintiennent à jour des tables de routage*, qui listent les réseaux connus du routeur. Ces réseaux sont donc atteignables.

Les tables de routage contiennent trois types de routes : Les réseaux directement connectés, c’est à dire directement atteignable par un protocole de niveau 2 (réseau) ; Les routes statiques, qui sont des routes configurées manuellement « en dur » dans le routeur par l’administrateur réseau ; Les routes dynamiques qui sont « apprises » par la réception de messages spécifiques de protocoles de routage (comme RIP* par exemple). Les routes sont ainsi mises à jour en fonction de leur état et de l’apparition ou disparition de réseaux. Voir Protocole de routage.