네트워크 상에서 정보를 교환할 때는 적절한 통신 절차가 사용된다. 이 절차 중에서 비슷한 기능을 제공하는 것들을 하나로 묶어서 계층으로 나눈 후에 독립적인 역할을 담당하도록 한 것이 네트워크 계층 모델이다. 물론, 계층을 나누지 않고 통신을 할수 있지만, 계층을 나누고 각각의 기능을 독립적으로 수행하면 다음과 같은 장점이 있다.
*한 계층에 대한 변경이 전체 계층에 미치는 영향을 최소화 할수 있다.
*네트워크 수행이 좀더 덜 복잡한 요소로 나뉠수 있다.
*네트워크 장비 개발 업체가 특정한 범위 내에서의 설계 또는 개발에 초점을 맞출수 있다.
*복잡한 네트워크 구조를 계층으로 나누어서 쉽게 배울수 있다.
국제 표준화 기관인 ISO(International Organization for Standardization의 약자로 국제적인 표준화 제정기관)는 통일된 네트워크 구조를 위해서 1977년 IEEE와 함께 공동으로 일곱 개의 계증으로 구성된 개방형 시스템 연결에 관한 기술인 OSI(Open System Interconnection) 모델을 만들었다. 그후 OSI 모델에 따라 틀이 정해지면서, 네트워크 장비 제조업체는 개방형 시스템 환경에서 어떤 장비 끼리라도 상호 정보 교환이 가능해 졌다.
OSI 모델의 계층구조
OSI 모델은 OSI 참조모델(OSI Reference Model)이라고도 하며, 일곱 개의 계층으로 이루어져 있다. 이것은 최상위 계층인 어플리케이션 계층(application layer) 부터 시작해서 프리젠테이션 계층(presentation layer), 세션계층(session layer), 전송계층(transport layer), 네트워크 계층(network layer), 데이터 링크 계층(data link layer), 물리계층(physical layer)으로 구분되고 각 계층마다 특정한 서비스를 제공하며, 이를 위한 프로토콜이 존재한다.
실제 한 시스템의 데이터가 다른 시스템으로 전송될 때는 애플리케이션 계층에서 시작해서 물리 계층을 지나, 상대편 시스템의 애플리 케이션 계층까지 전달된다.

OSI 모델 각 계층의 역할은 다음과 같다.
■ 물리계층(Physical Layer)
물리 계층은 전송 메체의 데이터 전송에 관한 전기적인 신호(Signal)규격을 정하고, 데이터를 전송하는 계층이다.
실제 컴퓨터에서는 네트워크 인터페이스 카드(NIC : Network Interface Card)에서 네트워크 매체로 전기적인 신호를 송수신한다. 물리 계층은 케이블의 종류, 신호 유형, 신호 레벨, 신호주기, 전송율, 케이블 제한 및 물리적 커넥터 유형들을 정의한다. 물리 계층에 해당되는 연동 장치로는 리피터(Repeater)가 있다. 이것은 데이터를 전송하는 전기적인 신호가 감쇄되었을 경우, 전압을 높여서 복원하는 역할을 한다.
■ 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
데이터 링크 계층은 다양한 형태의 네트워크 서비스를 제공하는 계층이다. 이 계층은 여러 방법으로 데이터를 조작하고 네트워크에서 통신을 하기 위한 일반적인 관리, 에러 관리법, 올바른 목적지로 데이터를 전송하기 위한 주소 체계를 제공한다. 데이터링크 계층에서는 컴퓨터에 장착된 네트워크 인터페이스 카드 주소인 MAC(Medium Access Control) 주소를 사용하고, 이 주소를 데이터에 추가 해서 물리 계층으로 내려 보낸다. 데이터 링크 연동 장비로는 MAC 주소를 사용해서 데이터를 전달하는 브리지(Bridge)나 스위치(Switch)가 있다.
■ 네트워크 계층(Network Layer)
네트워크 층은 다른 장소에 위치한 두 시스템 간에 연결성과 경로 선택을 제공한다. 네트워크 계층에서는 상위계층에서 받은 데이터에서 주소 정보를 발췌하고, 발췌한 정보를 바탕으로 데이터가 목적지로 전송될 경로를 설정한다.
네트워크 계층에서 데이터가 도착하면, 먼저 수신 컴퓨터가 송신 컴퓨터와 동일한 네트워크에 존재하는지 여부를 파악한다. 수신 컴퓨터가 송신 컴퓨터와 같은 네트워크 상에 있다면, 데이터 주소 정보를 네트워크 주소대신 수신할 컴퓨터의 물리적 주소(MAC 주소)로 변환하고, 데이터 링크 계층으로 내려 보낸다.
네트워크 계층의 대표적인 연동 장치로는 라우터(Router)가 있다. 라우터는 물리 계층과 데이터 링크 계층의 규격이 서로 다른 네트워크 장비를 연결하는 역할을 한다.
■ 전송(Transport Layer)
전송 계층은 데이터 전송 서비스를 제공하는 계층이다. 상위 계층과 하위 계층의 정보 교환을 위한 전송로를 제공하며 어플리케이션에 대한 신뢰성있는 전송상태를 유지한다. 신뢰성있는 정보를 제공하기 위해 트랜스포트 계층은 송신자와 수신자의 논리적인 연결인 가상회선(virtual circuit)을 구축하고, 이것을 유지한다. 또한 데이터 전송 시에 발생하는 오류를 감지하고 복구(recovery)한다. 그리고 데이터 흐름을제어(Flow control)를 수행해서 데이터의 앞/뒤가 바뀌거나 중간에 빠진 것이 있으면 이것을 원래 상태로 되돌려 놓는다.
전송 계층에 해당하는 대표적인 프로토콜로는 인터넷에서 사용하는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)가 있다.
■ 세션(Session Layer)
세션 계층은 송신측과 수식측의 응용프로그램에서 사용할 데이터의 교환을 위한 세션과 대화방식을 설정한다. 만약, 데이터 교환 방식이 결정되지 않으면 데이터 전송은 이루어지지 않는다. 이 계층은 사용자 간 또는, 사용자와 서비스간의 가상적인 연결을 수행하여 액세스(access)와 보안(security), 시스템에 연결하는 로그인(login), 시스템에서 나가는 로그아웃(logout) 등을 제어 한다.
■ 프리젠테이션 계층(Presentation Layer)
프리젠테이션 계층은 어플리케이션 계층의 텍스트(text)나 그래픽(graphic) 정보를 컴퓨터가 이해할수 있는 16진수 데이터(hexa data)로 변환한다. 이것은 애플리케이션의 데이터는 사람이 알 수 있도록 정해져 있지만, 이것을 그대로 컴퓨터에 적용할 수는 없기 때문이다. 컴퓨터가 사용하기 위해서는 컴퓨터가 이해할수 있는 형식으로 변환되어야 한다. 이 계층은 컴퓨터가 이해할 수 있는 데이터의 형식(format)을 규정한다. 주로 사용하는 데이터 형식으로는 ASCII 코드가 있다.
■ 어플리케이션 계층(Application Layer)
어플리케이션 계층은 OSI모델에서 사용자와 가장 가까운 계층은로 사용자의 응용처리과정을 제공한다. 인터넷 익스플로러 같은 웹 브라우저냐 FTP를 이용한 파일 전송 서비스, 네트워크 관리 서비스, 파일 서비스, DNS를 이용한 디렉토리 서비스 등이 이 계층에 속한다.
※OSI 계층과 실제프로토콜의 계층
OSI 계층은 이론적인 참조 모델이기 때문에, 모든 프로토콜이 OSI 계층에 정확하게 매핑되지 않는다. 대부분의 TCP/IP 프로토콜은 세션, 프리젠테이션, 애플리케이션 계층에 모드 매핑된다.