기존 네트워크를 바탕으로 그 위에 구성이 되어 있는 또 다른 가상 네트워크이다. 라우팅 프로토콜(L3) 위에 스위칭 프로토콜(L2)을 올리는 방식으로 구현된다. 각자 분리된 L2네트워크가 서로 통신할 때 라우팅을 거치지 않고 가상의 터널을 통해 직접 통신하는 것이다. 오버레이 네트워크는 터널링 기술로도 불린다.