Protokol IPSec, nasprotno, določa šifriranje podatkov šele na ravni omrežja, ki ga v internetu označujemo kot sloj IP. Ta je neposredno pod transportnim slojem ali, po internetnem besednjaku, nadzornim transportnim protokolom (Transport Control Protocol, TCP). Paketi (v internetu jih sicer pravilno označujemo kot datagrame) tako pripotujejo (z višje ležečih slojev) v prvotni obliki do sloja IP, tam pa jih mehanizem IPSec ustrezno obdela (šifrira) in doda vse potrebne atribute.