Au début des années 1980, l'Organisation internationale de normalisation (ISO) a mis au point le modèle de référence OSI (Open Systems Interconnect), destiné à normaliser la manière dont les périphériques communiquent sur un réseau. Ce modèle représentait alors un véritable bond en avant dans la mise en place d'une interopérabilité entre les périphériques réseau.
Le modèle OSI sépare les communications réseau en sept couches distinctes. Bien qu'il existe d'autres modèles, la plupart des fournisseurs de solutions réseau actuels conçoivent leurs produits sur la base de ce cadre.
Un système qui met en œuvre une gestion des protocoles en les implémentant dans la série des couches de ce modèle fonctionne en utilisant une « pile de protocoles ». Les piles de protocoles peuvent être implémentées au niveau logiciel ou matériel, ou les deux. Généralement, seules les couches basses du modèle sont implémentées au niveau matériel, tandis que les couches supérieures sont implémentées au niveau logiciel. Chaque couche est responsable d'une part du traitement, pour préparer les données à leur transmission sur le réseau. Le tableau ci-contre indique la fonction de chaque couche du modèle OSI.
Les données transférées traversent virtuellement chaque couche du modèle OSI (de la plus haute à la plus basse) au niveau de l'ordinateur expéditeur, puis elles remontent ces mêmes couches dans l'ordinateur de destination.
Lorsqu'un utilisateur envoie des données, par exemple un e-mail, le processus d'encapsulation démarre à la couche Application. La couche Application fournit un accès réseau aux applications. Les informations traversent les trois couches supérieures et sont considérées comme des données lorsqu'elles arrivent à la couche Transport.
Au niveau de la couche Transport, ces données sont divisées en segments plus faciles à manipuler, qu'on appelle unités de données de protocole (PDU, Protocol Data Unit), qui seront ensuite transmises dans l'ordre via le réseau. Une unité de données de protocole décrit les données lors de leur passage d'une couche à une autre au sein du modèle OSI. Les unités de données de protocole de la couche Transport contiennent également des informations telles que les numéros de port, d'ordre et d'accusé de réception, nécessaires à un transfert fiable des données.
Au niveau de la couche Réseau, chaque segment provenant de la couche Transport devient un paquet. Ce paquet contient les informations de contrôle de couche 3 et d'adressage logique.
Au niveau de la couche Liaison de données, chaque paquet provenant de la couche Réseau devient une trame. Une trame contient les informations d'adressage physique et de correction d'erreur.
Au niveau de la couche Physique, la trame se transforme en bits. Ces bits sont transmis un par un via le support réseau.
Au niveau de l'ordinateur de destination, une opération appelée désencapsulation a lieu. Il s'agit de l'inverse de l'encapsulation. Les bits arrivent à la couche Physique du modèle OSI de l'ordinateur de destination. La remontée virtuelle du modèle OSI, sur l'ordinateur de destination, amène les données jusqu'à la couche Application, où un programme de messagerie électronique affiche l'e-mail.
REMARQUE : il existe des moyens mnémotechniques pour vous aider à mémoriser les sept couches du modèle OSI. Par exemple, la phrase « Après Plusieurs Semaines Tout Respirait La Paix ».