Referensmodellen OSI eller Open Systems Interconnection är en övergripande kommunikationsmodell som beskriver hur olika kommunikationsprotokoll interagerar i ett nätverk. Det är ingen standard i sig själv, utan det ger en konceptuell ram för att förstå nätverksarkitektur. Även om OSI-modellen inte blev den mest använda referensramen i praktiken, har dess principer och koncept influerat utvecklingen av andra nätverksstandarder.

OSI modellens sju skikt kan sammanfattas som följande:

• Applikationsskiktet – Alla program som kräver anslutning till internet, eller till ett lokalt nät använder applikationsskiktet.
• Presentationsskiktet – hanterar teckenkodning, dokumentstruktur, format för bilder och video, kryptering och komprimering.
• Sessionsskiktet – inleder, genomför och avslutar kommunikation mellan två datorer (en session).
• Transportskiktet – har ansvaret att särskilja nätverksströmmar både in och ut, från och till en nätverksenhet. Till exempel, i en användares dator kan det finnas samtidig användning av webbläsare, musikströmning och chattappar. Varje applikation skickar och tar emot data från internet, där all data representeras av signaler som i sin tur representerar ettor och nollor. För att identifiera vilka 1:or och 0:or som tillhör respektive applikation använder Transportskiktet ett adresseringsschema känt som portnummer.
  Det finns två protokoll för att särskilja nätverksströmmar: Transmission Control Protocol (TCP) och User Datagram Protocol (UDP). Både TCP och UDP har 65 536 portnummer vardera, och en unik applikationsström identifieras av både en avsändarens- och destinations-port i kombination med deras avsändarens- och destinations-IP-adress.
• Nätverksskiktet – har ansvaret för att säkerställa paketleverans från avsändaren till mottagaren. Det uppnås genom användning av ett särskilt adresseringsschema som logiskt kan identifiera varje nod som är ansluten till nätverk. Detta adresseringsschema är känt som Internet Protocol adress eller IP-adress. Logiskt sett betraktas IP-adressen som en tillfällig identifiering av en nätverksenhet. Till skillnad från MAC-adressen, som anses vara en permanent fysisk adress inbyggd i enhetens hårdvaran av tillverkaren, kan IP-adressen konfigureras och förändras dynamiskt på nätverksenheter.
• Datalänkskiktet – Datalänkslagret reglerar dataflödet över fysiska ”länkar”. Under kommunikation mellan nätverksenheterna överförs och tas emot data av nätverkskorten på avsändar- och mottagarsidan. På en dator är nätverkskortet känt som NIC (Network Interface Card), medan på en switch eller router benämns det som port eller ”interface”. Till skillnad från datorer har switchar och routrar ofta flera portar eller interface för att möjliggöra anslutningar till olika delar av nätverket. Datalänkslagret säkerställer att signaler korrekt placeras på transmissionsmediet och framgångsrikt transporteras mellan dessa fysiska länkar.
• Fysiska skiktet – ser till att dataflödet i form av signaler som representerar ettor och nollor sätts på transmissionsmedia och transporterar åt rätt riktning. Detta skikt representerar det fysiska mediet som transporterar trafiken mellan två noder. Exempel på sådana medier inkluderar din Ethernet-kabel eller seriella kabel. Det är värt att notera att termen ”fysisk” i detta sammanhang härstammar från 1970-talet, långt innan trådlös kommunikation i nätverk blev en etablerad idé. Trots att WiFi saknar en fysisk och påtaglig närvaro anses det också vara ett Lager 1-protokoll.

Protokollmodell TCP/IP

Den första skiktade protokollmodellen skapades i början av 1970-talet och kallades Internet modell. TCP/IP-protokollstacken följer strukturen i denna modell och därför kallas modellen istället TCP/IP modellen.

TCP/IP modellen är en öppen standard vilket innebär att standarder diskuteras i ett offentligt forum som resulterar i dokumentation som rekommenderas att följa. Dokumentationen kallas RFC, Request For Comments.

Följande protokoll inkluderas i TCP/IP modellen:

• Applikationsskiktet: HTTP, Telnet, FTP, TFTP, SNMP, DNS, SMTP, X Windows mm.
• Transportskiktet: TCP, UDP, RTP
• Internet skiktet: IP, ICMP, ARP, RARP
• Network Access: Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25, Frame Relay, RS-232, v.35

OSI vs TCP/IP modell

OSI och TCPI modellerna har utvecklats ungefär vid samma tid och har därför nästan samma funktioner med det finns skillnader mellan dem:

• OSI skikt 5, 6 och 7 används som referens för programutveckling.
• TCP/IP applikationsskikt inkluderar ett antal protokoll för programhantering.
• Samma funktion och samma namn för Transportskiktet
• Samma funktion men olika namn för Network i OSI-modellen och Internet i TCP/IP-modellen
• OSI skikt 1 och 2 definierar nödvändiga procedurer för åtkomst till nätverksmedia.
• TCP/IP Network Access skiktet anger inte vilka protokoll ska användas vid sändning av signaler över ett fysiskt medium, utan bara beskriver överlämning från Internet skiktet till protokoll i det fysiska skiktet.

PDU inkapsling och överföring

Varje skikt bearbetar meddelandet och omformar till olika format. Vid varje utformning läggs det till styrinformation som beskriver hur varje del av kommunikationen ska hanteras. Eftersom formen ändras så kallas data generellt för PDU, Protocol Data Unit. Under inkapslingsprocessen har en PDU ett annat namn för att reflektera dess nya utseende.

Dataöverföringsprocess börjar när data genereras i applikationsskiktet. Genererade data skickas till transportskiktet för segmentering. Det är i detta skikt som styrinformation läggs till i varje segments header. Styrinformationen inkluderar sekvensnummer och portadressering.

Segmenten skickas till Internet skiktet där de paketeras och till varje paket läggs till styrinformation i paketets header. Styrinformationen inkluderar identifikation för specifika protokoll, QoS, avsändarens och destinationens IP adresser.

Sedan skickas paketen till Network Access där paketen utformas till Frames (ramar). Till varje ram läggs styrinformation till som inkluderar fysiska adresser för avsändaren och mottagaren. Slutligen utformas ramarna i lämpliga signaler (bitar till elektriska/ljus signaler) enligt specifikt överföringsprotokoll, i detta exempel Ethernet.

När signalerna tas emot vid destinationen bearbetas de så att deras format ändras denna gång från elektriska/ljus signaler till bitar, från bitar till ramar, från ramar till paket, från paket till segment, från segment till applikationer.