本题考察的是计算机网络中OSI七层模型与网络设备的对应关系。
同时需掌握OSI各典型层级的对应设备与核心作用：物理层负责物理信号的传输，对应设备有中继器、集线器。数据链路层负责帧的封装与MAC地址识别，实现节点间的可靠传输，对应设备为网桥、交换机。传输层主打端到端的数据传输与错误恢复，代表协议为TCP、UDP，无直接对应路由器这类网络转发设备。路由器工作在OSI七层模型的网络层，该层级核心功能为基于IP地址完成逻辑寻址、路径选择，实现不同子网或网络之间的数据包转发。
本小问答案是 网络层。题干中的“路由器工作在 OSI 模型的网络层”对应网络层。
因此，选项 D 正确。