Оверле́йна мережа (від ) — комп'ютерна мережа, яка являє собою надбудову над іншою мережею. Учасники оверлейної мережі можуть бути зв'язані віртуальними або логічними зв'язками. Кожен такий зв'язок може являти собою цілу низку фізичних зв'язків у мережі, над якою зроблена надбудова. Багато мереж типу peer-to-peer оверлейні, тому що вони працюють поверх Інтернету. Комутований (dial-up) доступ до Інтернету фактично здійснюється через оверлей, наприклад за протоколом PPP, який працює поверх телефонної мережі.
Використання оверлейних мереж Оверлеї можуть використовуватися в таких випадках: Для дослідження, розробляння і тестування нових протоколів зв'язку, неможливих в традиційній інфраструктурі (наприклад, дослідження властивостей IPv6 або зв'язку «один-з-багатьма»); Для створення нових властивостей мережі, неможливих в традиційній інфраструктурі: Маршрутизація з гарантією якості сервісу, Інфраструктура, яка більше підходить для трансляції потоків інформації (Akamai), Більш гнучка, ефективна і надійна маршрутизація (Resilient Overlay Networks, Chord), Підвищена безпека з'днання (Secure Overlay Services, VPN), Повністю розподілена інфраструктура мережі (Tapestry), Маршрутизація без визначення цільової IP-адреси (розподілена геш-таблиця); Для створення і експлуатації сервісів, неможливих в традиційній інфраструктурі: Розподілене збереження інформації, файлообмін (OceanStore), Розподілені обчислення.
Основні переваги оверлейних мереж полягають в тому, що вони дозволяють розробляти і експлуатувати нові великомасштабні розподілені сервіси без внесення будь-яких змін в основні протоколи мережі. Поширеним недоліком оверлеїв є підвищені витрати при передачі інформації через появу додаткового рівня обробки пакетів чи неоптимальних маршрутів.
Див. також Оверлей (програмування)
Посилання List of overlay network implementations, July 2003 Resilient Overlay Networks Overcast: reliable multicasting with an overlay network OverQoS: An overlay based architecture for enhancing Internet QoS