Model OSI (Open Systems Interconnection reference model), vyvinutý Mezinárodní organizací pro normalizaci (ISO) v roce 1978 a publikovaný v roce 1982, je konceptem vývoje otevřených standardů pro interoperabilitu mezi různými systémy. Model byl vytvořen za účelem uspořádání interakce uzlů datové sítě:

V době vytvoření modelu již existovaly sady protokolů X.25, TCP/IP, SS7 a vývoj tohoto modelu byl navržen tak, aby zahrnoval to nejlepší, co již bylo vytvořeno. Model se skládá ze sedmi vrstev, pro které jsou definovány prováděné funkce a rozhraní.

Vrstva je dohodnutý soubor pravidel zaměřený na řešení konkrétní skupiny úkolů. Vrstva N poskytuje služby vrstvě N + 1 a přijímá služby z vrstvy N - 1. V terminologii OSI komunikují prostřednictvím protokolů stejné vrstvy různých systémů. To znamená, že vrstva N jednoho uzlu komunikuje s vrstvou N jiného uzlu pomocí protokolu vyvinutého v rámci OSI. Zároveň vrstva N interaguje s vrstvou N + 1 pomocí rozhraní (primitiv). Pro specifikaci protokolů v modelu jsou použity:

Protokoly, technologie a počítače pracující v rámci modelu OSI jsou považovány za otevřené systémy.

Model OSI definuje různé vrstvy interakce systému:

Aplikační vrstva – poskytuje kontrolu nad interakcí aplikačních procesů. Představuje rozhraní mezi aplikací a samotným modelem. Na této vrstvě jsou přijímána primární opatření k přípravě informací pro přenos po síti, včetně identifikace příjemce a jeho dostupnosti. Tato vrstva zpracovává a správně formátuje data a poté je předává na další vrstvu modelu OSI. Protokoly běžící na této vrstvě jsou například HTTP (Hypertext Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), protokol pro jednoduchý přenos souborů TFTP (Trivial File Transfer Protocol) atd.

Z obr.9 Aplikační vrstva modelu OSI je patrné, jak aplikace komunikují s následnými protokoly prostřednictvím rozhraní API (Application Programming Interface). Když uživatel vytvoří požadavek na odeslání e-mailové zprávy prostřednictvím e-mailového klienta, odešle e-mailový klient tyto informace prostřednictvím protokolu SMTP, který přidá informace o uživatelích a odešle je na prezentační vrstvu.

Prezentační vrstva (Presentation layer) – přijímá informace z protokolů aplikační vrstvy a převádí je do formátu, který je srozumitelný pro všechny terminály v rámci modelu OSI (JPEG, MP3, ASN.1). Může provádět kompresi a šifrování přenášených informací. Tato vrstva také přidává údaje, které informují počítač příjemce o typu souboru, způsobu jeho zpracování a zobrazení.

Relační vrstva (Session layer) – slouží k otevření a správě komunikační relace mezi procesy (aplikacemi) vzdálených uživatelů a také k jejímu uzavření. Vrstva řídí synchronizační body, které mohou být vyžadovány při přenosu více souborů během jedné relace. V bodě synchronizace se přenos zastaví, dokud není přijato potvrzení ze vzdáleného konce. Relační vrstva umožňuje restart relace a její obnovení (je-li to nutné). Po dokončení interakce je trasa přerušena a všechny parametry jsou vráceny do původního stavu. Protokoly spuštěné na této vrstvě zahrnují SQL (Structured Query Language – jazyk strukturovaného dotazu), NetBIOS či RPC (Remote Procedure Call – vzdálené volání procedur). Protokol relace může poskytovat interakci v následujících režimech:

Transportní vrstva (Transport layer) – poskytuje adresování na vrstvě programové adresy procesu běžícího na počítači. Obvykle protokoly transportní vrstvy zaručují bezchybnou dodávku zpráv od koncových bodů ke koncovému spojení a zabezpečují detekci a opravu chyb. Na transportní vrstvě se používá protokol TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) a SCTP (Stream Control Transmission Protocol). Protokol TCP díky procesu navázání spojení poskytuje spolehlivější přenos dat ve srovnání s protokoly bez spojení (např. UDP). Informace jsou přenášeny z různých aplikací umístěných na vyšších vrstvách do transportní vrstvy, která musí informace shromažďovat do toku. Tyto toky se skládají z různých segmentů příchozích dat.

Síťová vrstva (Network layer) – umožňuje výběr trasy v síti (v závislosti na adrese a kvalitě poskytovaných služeb) a řízení načítání kanálu. Protokol síťové vrstvy definuje strukturu síťové adresy zařízení (IP adresa, síťová adresa ISDN), typy služeb poskytovaných horním vrstvám: včetně zřízení virtuálního spojení (X.25 PLP, SCCP) nebo bez (IP, SCCP). Virtuální spojení se naváže výměnou zpráv před fází odesílání datových bloků z vyšší vrstvy.

Spojová vrstva (Data link layer) – poskytuje bezchybný přenos paketů samostatným komunikačním kanálem. Detekuje chyby, které se objeví ve fyzickém kanálu a opravuje je (Ethernet, MTP2, ATM). V datových IP sítích je na této vrstvě nejčastěji implementován Ethernet (standard IEEE 802.3), který se používá k organizaci lokálních a páteřních datových sítí pomocí fyzického média v podobě koaxiálního kabelu, nestíněného krouceného páru (UTP) či optického kabelu. Ethernet podporuje přenosové rychlosti 1, 10, 100 (Fast Ethernet), 1 000 (Gigabit Ethernet) a 10 000 Mb/s. Nejběžnější typy jsou 100BaseT a 1000BaseT. Číslo na začátku názvu označuje přenosovou rychlost v Mb/s, druhá část indikuje, který způsob přenosu signálů okruhem se používá: bez multiplexování (BASE) nebo s multiplexováním (BROAD). Poslední část určuje délku segmentu nebo typ přenosového média (T – kroucená dvojlinka). Ethernetová vrstva je rozdělena do dvou podvrstev: LLC (Logical Link Control) a MAC (Media Access Control). LLC zabezpečuje kvalitu transportní služby zadanou protokoly vrchní vrstvy:

Všechna data přijatá z protokolů síťové vrstvy podvrstva LLC umístí do rámců určité struktury.

Podvrstva MAC zajišťuje správné sdílení běžného přenosového média, takže je k dispozici pro konkrétní síťovou stanici v souladu se specifickým algoritmem. Po získání přístupu k prostředí může použít vyšší vrstvu, tj. LLC. Podvrstva MAC typicky používá algoritmus řízení přístupu CSMA/CD. Pokud je přenosové médium volné, je na vrstvě datového spojení rozhodnuto o zahájení přenosu, pokud je zaneprázdněno, probíhá skenování (kontrola operátora) a k přenosu dojde po jeho uvolnění. V sítích založených na Ethernetu vám adresa použitá ve vrstvě datového spojení, nazvaná MAC adresa, umožňuje jednoznačně identifikovat každý síťový uzel (síťový adaptér) a doručovat data pouze do něj.

Fyzická vrstva (Physical layer) – provádí přenos bitů po jednotlivých snímcích (Е1, STM, Х.21).

Jednotky výměny dat konkrétních vrstev se často označují speciálními názvy, zejména: zprávy, rámce, pakety, datagramy a segmenty.