Komunikacja pomiędzy urządzeniami w sieciach komputerowych, jak każdy inny typ komunikacji rządzi się określonymi prawami i regułami. Reguły te określa się mianem protokołów komunikacyjnych. Różnią się one pomiędzy sobą w zależności od rodzaju komunikacji. Dokładnie tak samo jak w życiu codziennym, inny rodzaj zasad rządzi przy połączeniach telefonicznych, inny przy przekazywaniu informacji poprzez popularne komunikatory.
Aby w sieciach komputerowych komunikacja przebiegała we właściwy sposób wymagane jest współdziałanie wielu protokołów, które określa się mianem zestawu protokołów. Na zestaw taki składają się zarówno składniki programowe, jak również urządzenia sieciowe. Najbardziej efektywną metodą wizualizacji współdziałania protokołów jest postrzeganie ich jako nałożone na siebie warstwy stanowiące swojego rodzaju stos.
Stosowanie takiej metody pozwala na rozbicie skomplikowanego zagadnienia jakim jest komunikacja w sieci na mniejsze elementy, w celu prostszego ich opisania i zrozumienia. Ponadto stosowanie modelu warstwowego niesie za sobą szereg innych korzyści, takich jak łatwiejsze projektowanie protokołów czy możliwość współdziałania urządzeń sieciowych rożnych producentów.
Istnieją dwa podstawowe modele odniesienia: model OSI oraz model TCP/IP.
Model TCP/IP powstał w latach siedemdziesiątych XX wieku wieku i określany jest mianem modelu sieci Internet. Składa się z czterech warstw:
- warstwy aplikacji, zajmującej się reprezentacją danych dla użytkownika oraz ich kodowaniem,
- warstwy transportowej, zapewniającej komunikację pomiędzy różnymi urządzeniami w sieci,
- internet, zapewniający najlepszą trasę dla przepływu pakietów,
- warstwy dostępu do sieci kontrolującej urządzenia fizyczne i media.
Model OSI jest modelem przygotowanym z myślą o tworzeniu tzw. „otwartego systemu”, który nie będzie należał do żadnej zamkniętej sieci. Szybki rozwój sieci Internet opartej na modelu TCP/IP spowolnił jednak znacznie jego wdrażanie. Mimo tego udało się stosując model OSI wdrożyć kilka istotnych protokołów. W przeciwieństwie do modelu TCP/IP, składa się on z siedmiu warstw:
- warstwy aplikacji, umożliwiającej komunikację z użytkownikiem (strony WWW, poczta elektroniczna),
- warstwy prezentacji, zajmującej się konwersją danych i definiowaniem formatu (dzięki temu dane pochodzące z urządzenia źródłowego mogą być interpretowane przez odpowiednie aplikacje na urządzeniu docelowym)
- warstwy sesji, zarządzającej przebiegiem komunikacji,
- warstwy transportowej, odpowiedzialnej za integralność (czyli spójność) transmisji danych,
- warstwy sieci, zajmującej się określaniem trasy przepływu danych,
- warstwy łącza danych, opisującej metody wymiany ramek pomiędzy urządzeniami podłączonymi do tego samego medium (np. do przełącznika),
- warstwy fizycznej, sterującej przepływem bitów poprzez media sieciowe.
Pomimo różnic w każdym z tych modeli pojawiają się te same protokoły oraz urządzenia sieciowe co widać na zamieszczonej poniżej tabeli.
