Интерфейс определяет услуги, которые нижний уровень предоставляет верхнему и способ доступа к ним. Задача каждого уровня - предоставление услуг вышестоящему уровню, «маскируя» детали реализации этих услуг. Когда два компьютера в сети работают друг с другом, каждый из сетевых уровней обменивается данными с себе подобным (на основе соответствующего протокола этого уровня).
Эта логическая или виртуальная связь изображена на рис. 2. пунктирной линией. Однако реальная передача данных происходит на самом нижнем - физическом уровне, где находится физическая среда передачи (сетевой кабель). Т. е. на самом деле данные перемещаются:
 сверху вниз от прикладного уровня к физическому;
 в рамках физического уровня горизонтально по сетевому кабелю к компьютеру - приемнику данных;
 полученные данные затем двигаются вверх по уровням сетевой модели

Операционная система управляет ресурсами компьютера, а сетевая операционная система обеспечивает управление аппаратными и программными ресурсами всей сети. Тем не менее, для передачи данных в сети нужен еще один компонент - протокол.
Протокол - это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.
Отметим три основных момента, касающихся протоколов:
1. Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет:
 различные цели;
 выполняет определенные задачи;
 обладает своими преимуществами и ограничениями.
2. Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает. Если, например, какой-то протокол работает на физическом уровне, то это означает, что он обеспечивает прохождение пакетов через плату Сетевого Адаптера и их поступление в сетевой кабель. В общем случае каждому уровню присущ свой набор правил.
3. Несколько протоколов могут работать совместно каждый на своем уровне. Это так называемый стек или набор протоколов (например, стек TCP/IP, объединяющий транспортный и сетевой протоколы).

Протоколы реализуются через заголовки, которые добавляются к пакетам по мере того, как они передаются по уровням. Каждый заголовок связывается с конкретным уровнем и в каждом последующем уровне воспринимается как часть пакета.

При поступлении пакета в принимающий узел, заголовки соответствующих уровней используются для вызова заданной функции в принимающем узле. При передаче пакета выше этот заголовок изымается. И компьютер-отправитель, и компьютер-получатель должны выполнять каждое действие одинаковым способом с тем, чтобы данные, пришедшие по сети, совпали с отправленными.
Если, например, два протокола будут по-разному разбивать данные на пакеты или по-разному добавлять данные (о последовательности пакетов, синхронизации и т. д.), то тогда компьютер, использующий один из протоколов, не сможет связаться с компьютером, на котором работает другой протокол.
На работу протоколов ряда уровней оказывает влияние, является ли сеть с коммутацией соединений или с коммутацией пакетов. Широкое развитие межсетевых объединений («интернет»), компонентами которых являются ЛВС, привело к тому, что данные из одной ЛВС в другую могут передаваться по одному из возможных маршрутов. Протоколы, которые поддерживают такую передачу, называются маршрутизируемыми протоколами. И их роль постоянно возрастает.

Существует несколько стандартных стеков протоколов, разработанных разными фирмами. Протоколы этих стеков выполняют работу, специальную для своего уровня. Однако коммуникационные задачи, которые возложены на сеть, приводят к разделению протоколов на три типа : прикладные протоколы; транспортные протоколы и сетевые протоколы.

Прикладные протоколы работают на верхнем уровне модели OSI и обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними.
Транспортные протоколы поддерживают сеансы связи между компьютерами и гарантируют надежный обмен данными между ними.
Сетевые протоколы обеспечивают услуги связи. Эти протоколы управляют: адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу.

Наиболее популярными в настоящее время являются стеки протоколов: TCP/IP разработанный более 20 лет назад по заказу МО США; IPX/SPX фирмы Novell и NETBEUI / NetBIOS фирмы IBM и надстройки над этими протоколами.

Стек TCP/IP включает в себя два основных семейства протокола:
TCP (Transmission Control Protocol) - протокол для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов. Соответствует транспортному уровню.
IP (Internet Protocol) - протокол для передачи пакетов, относится к разряду сетевых протоколов.
Стек TCP/IP является промышленным стандартным набором протоколов, которые обеспечивают связь в неоднородной среде, т. е. обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Кроме того, TCP/IP:
 представляет доступ к ресурсам Интернет;
 поддерживает маршрутизацию;
 обычно используется в качестве межсетевого протокола.
Благодаря своей популярности TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия. К другим специально созданным для стека TCP/IP протоколам относятся: SMTP (Simple Mail Protocol) - электронная почта; FTP (File Transfer Protocol) - обмен файлами между ЭВМ, HTTP – обмен гипермедийными файлам и др. Эти протоколы относятся к разряду прикладных протоколов.

 IPX (Internetwork Packet Exchange) - протокол межсетевой передачи пакетов, соответствует транспортному уровню и определяет формат передаваемых по сети кадров. На уровне IPX рабочие станции обмениваются блоками данных без подтверждения.
SPX (Sequenced Packet Exchange) - протокол последовательного обмена пакетами. Соответствует сетевому уровню. Перед началом обмена РС устанавливают между собой связь. На уровне протокола SPX гарантирована доставка передаваемых по сети кадров. При необходимости выполняются повторные передачи.
Стек IPX / SPX поддерживает маршрутизацию и используется в сетях Novell.
На физическом и канальном уровнях в сетях Novell используются все популярные протоколы этих уровней (Ethernet, Token Ring, FDDI и другие).
На сетевом уровне в стеке Novell работает протокол IPX, а также протоколы обмена маршрутной информацией RIP и NLSP (аналог протокола OSPF стека TCP/IP). IPX является протоколом, который занимается вопросами адресации и маршрутизации пакетов в сетях Novell. Маршрутные решения IPX основаны на адресных полях в заголовке его пакета, а также на информации, поступающей от протоколов обмена маршрутной информацией. Например, IPX использует информацию, поставляемую либо протоколом RIP, либо протоколом NLSP (NetWare Link State Protocol) для передачи пакетов компьютеру назначения или следующему маршрутизатору. Протокол IPX поддерживает только дейтаграммный способ обмена сообщениями, за счет чего экономно потребляет вычислительные ресурсы. Итак, протокол IPX обеспечивает выполнение трех функций: задание адреса, установление маршрута и рассылку дейтаграмм.
Транспортному уровню модели OSI в стеке Novell соответствует протокол SPX, который осуществляет передачу сообщений с установлением соединений.
На верхних прикладном, представительном и сеансовом уровнях работают протоколы NCP и SAP. Протокол NCP (NetWare Core Protocol) является протоколом взаимодействия сервера NetWare и оболочки рабочей станции. Этот протокол прикладного уровня реализует архитектуру клиент-сервер на верхних уровнях модели OSI. С помощью функций этого протокола рабочая станция производит подключение к серверу, отображает каталоги сервера на локальные буквы дисководов, просматривает файловую систему сервера, копирует удаленные файлы, изменяет их атрибуты и т.п., а также осуществляет разделение сетевого принтера между рабочими станциями.
SAP (Service Advertising Protocol) - протокол объявления о сервисе - концептуально подобен протоколу RIP. Подобно тому, как протокол RIP позволяет маршрутизаторам обмениваться маршрутной информацией, протокол SAP дает возможность сетевым устройствам обмениваться информацией об имеющихся сетевых сервисах.
Серверы и маршрутизаторы используют SAP для объявления о своих сервисных услугах и сетевых адресах. Протокол SAP позволяет сетевым устройствам постоянно корректировать данные о том, какие сервисные услуги имеются сейчас в сети. При старте серверы используют SAP для оповещения оставшейся части сети о своих услугах. Когда сервер завершает работу, то он использует SAP для того, чтобы известить сеть о прекращении действия своих услуг.

NetBIOS (Network Basic Input/Output System) - базовая система ввода/вывода.
Предназначен для передачи данных между РС, выполняет функции сетевого, транспортного и сеансового уровней. Этот протокол предоставляет программам средства осуществления связи с другими сетевыми программами.
NetBEIU - расширенный интерфейс NetBIOS - небольшой быстрый и эффективный протокол транспортного уровня, который поставляется со всеми сетевыми продуктами Microsoft.
Основной недостаток - он не поддерживает маршрутизацию. NWLink - реализация IPX/SPX фирмой Microsoft. Это транспортный маршрутизируемый протокол.

Протокол NetBIOS работает на трех уровнях модели взаимодействия открытых систем: сетевом, транспортном и сеансовом. NetBIOS может обеспечить сервис более высокого уровня, чем протоколы IPX и SPX, однако не обладает способностью к маршрутизации. Таким образом, NetBIOS не является сетевым протоколом в строгом смысле этого слова. NetBIOS содержит много полезных сетевых функций, которые можно отнести к сетевому, транспортному и сеансовому уровням, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов, так как в протоколе обмена кадрами NetBIOS не вводится такое понятие как сеть. Это ограничивает применение протокола NetBIOS локальными сетями, не разделенными на подсети. NetBIOS поддерживает как дейтаграммный обмен, так и обмен с установлением соединений.
Протокол SMB, соответствующий прикладному и представительному уровням модели OSI, регламентирует взаимодействие рабочей станции с сервером.

Каждый сетевой уровень подчиняется определенному сетевому протоколу, определяющему набор сетевых служб, присущих данному уровню. Сетевая служба - это набор функций, которые уровень выполняет для вышележащего уровня (например, коррекция ошибок).
С другой стороны, протокол - это правила, которым должен следовать уровень, чтобы реализовать сетевую службу.
(существует определенная аналогия с обычной почтой, форматом (протоколом) представления адреса, обработка и выполнение почтовыми работниками этого протокола).
Сетевая служба таким же образом определяет выполнение какой-либо функции или задачи (определение ошибки или доставки сообщения).

Сетевой протокол описывает формат данных или пакетов данных, т. е. правила оформления, которым данные должны подчиняться, чтобы программное обеспечение выполняло ту или иную функцию или сетевую службу (для случая коррекции ошибок протокол описывает, какие ошибки сетевая служба должна исправлять).
Набор свойств и функций, которым обладает определенный сетевой уровень, называется сетевой службой. Каждый сетевой уровень запрашивает определенную сетевую службу от нижележащего уровня. Протокол уровня определяет структуру данных и формат пакета для выполнения запрашиваемой сетевой службы.

Пакет - основная единица информации для передачи в сетях. Он включает в себя: небольшие управляемые блоки, на которые разбиваются информационные сообщения, передаваемые по сети; заголовок, включающий в себя информацию протоколов всех уровней; трейлер, содержащий информацию для обнаружения ошибок. Рассмотрим пример использования пакетов в сетевых коммуникациях на примере их использования при печати

1 Компьютер-отправитель устанавливает соединение с принт-сервером.

2 Компьютер-отправитель разбивает большое задание для печати на пакеты, указывая в заголовке адрес получателя и отправителя.

3 Платы СА всех компьютеров проверяют адрес получателя каждого пакета, передаваемого по сегменту сети. А так как плата СА имеет уникальный номер, то она прерывает работу компьютера лишь при обнаружении пакета, адресуемого только этому компьютеру.

4 На компьютере-получателе (у нас это принт-сервер) пакеты из кабеля поступают в плату СА.

5 Сетевое программное обеспечение обрабатывает пакет, сохраненный в приемном буфере СА. Вычислительная мощь СА достаточна для приема и проверки адреса каждого принимаемого пакета. Т. е., проверяя адрес пакета, СА ресурсы компьютера не используют.

6 Сетевая ОС получателя собирает из пакетов (восстанавливает) исходный текстовый файл и помещает в память ПС.

7 Из памяти ПС документ выдается на печать.

В данном примере рассмотрен случай использования простейшего протокола без обнаружения ошибок, когда все пакеты от источника последовательно передаются приемнику без ожидания подтверждения.

Если бы использовался более сложный протокол и соответствующие ему сетевые службы, то время передачи увеличилось бы, но зато повысилась бы достоверность передачи. Указанный в пакете адрес отправителя в этом случае использовался бы сетевой службой для формирования «подтверждения» и передачи его соответствующему приемнику.

Выводы:
• В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия.
• Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.
• Формализованные правила, определяющие взаимодействие сетевых компонентов соседних уровней одного узла, называются интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню.
• Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
• Открытой системой может быть названа любая система, которая построена в соответствии с общедоступными спецификациями, соответствующими стандартам и принятыми в результате публичного обсуждения всеми заинтересованными сторонами.
• Модель OSI стандартизует взаимодействие открытых систем. Она определяет 7 уровней взаимодействия: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический.
• Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов.
• Наиболее популярными являются стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA и OSI.

Стандарты семейства IEEE 802.X охватывают только два нижних уровня семи-уровневой модели протоколов OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей.
Специфика локальных сетей также нашла свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня, которые часто называют также уровнями. Канальный уровень (Data Link Layer) делится в локальных сетях на два подуровня:
 логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);
 управления доступом к среде (Media Access Control, MAC).
Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных.
Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того как доступ к среде получен, ею может пользоваться более высокий уровень - уровень LLC, организующий передачу логических единиц данных, кадров информации, с различным уровнем качества транспортных услуг. В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов уровня MAC, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий, как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, l00VG-AnyLAN.
Уровень LLC отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.
Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол уровня MAC может применяться с любым протоколом уровня LLC, и наоборот.