1과 0의 연속으로 이루어진 비트의 전송에 관여하며, 다음의 4가지 사항에 관한 규정을 다룬다.

1. 기계 명세 (mechanical specification) : 통신 장비의 모양 및 치수를 정의
2. 전기적 특성 (electrical characteristic) : 비트 1은 -3V 이하의 전압을, 비트 0은 +3V 이상의 전압을 규정하는 것과 같은 전기적인 성질을 정의
3. 기능 명세 (functional specification) : 접속 회로에 데이터, 제어, 타이밍, 접지 등의 의미를 부여
4. 절차 명세 (procedural specification) : 기능 명세에 근거하여 데이터 전송에 필요한 사건의 순서를 정의
   
   

예) DSL, ISDN, X.21, RS-232, RS-449/422-A/423-A 등

통신 경로 상의 지점 간 (link-to-link)의 오류 없는 데이터 전송에 관한 프로토콜이다. 전송되는 비트의 열을 일정 크기 단위의 프레임 (Frame) 으로 잘라 전송하고, 전송 도중 잡음으로 인한 오류 여부를 검사하며, 수신 측 버퍼의 용량 및 양측의 속도 차이로 인한 데이터 손실이 발생하지 않도록 하는 흐름 제어 등을 한다.

예) Ethernet, HDLC, CSMA/CD, ADCCP, LAP-B, SLIP, PPP 등

패킷이 송신 측으로부터 수신 측에 이르기까지 경로를 설정해주는 기능과 너무 많은 패킷이 한쪽 노드에 집중되는 병목 현상을 방지하기 위한 밀집제어 (Congest control) 기능을 수행한다. 또한 이질적인 네트워크를 연결하는 데서 발생하는 프레임의 크기나 주소 지정 방식이 다른 데서 발생하는 문제를 극복해 주는 기능을 수행한다.

예) IP, ARP, ICMP, BGP, RARP, RIP, IPSec, X.25, GRE 등

수신 측에 전달되는 데이터에 오류가 없고 데이터의 순서가 수신 측에 그대로 보존되도록 보장하는 연결 서비스 (Connection oriented service) 의 역할을 하는 종단간 (end-to-end) 서비스 계층이다. 한편, 패킷의 순서에 무관하게 수신 되며, 에러 처리도 하지 않는 비 연결 서비스 (Connectionless service) 와 다중 목적지에 메시지를 전송하는 서비스도 있다.

예) RTP, SCTP, TCP, UDP 등

두 응용프로그램 (Applications) 간의 연결 설정, 이용 및 연결 해제 등 대화를 유지하기 위한 구조를 제공한다. 또한 분실 데이터의 복원을 위한 동기화 지점 (sync poing) 을 두어 상위 계층의 오류로 인한 데이터 손실을 회복할 수 있도록 한다.

예) LU6.2, NETBIOS, SAP, SDP, SSL, TLS, RPC, SOCKET, X.225, ISO 8327 등

전송되는 정보의 구문 (syntax) 및 의미 (semantics)에 관여하는 계층으로, 부호화 (encoding), 데이터 압축 (compression), 암호화 (cryptography) 등 3가지 주요 동작을 수행한다.

예) ANSI.1, ASCII, EBCDIC, JPEG, MPEG, GIF, TDI, XDR 등

네트워크 이용자의 상위 레벨 영역으로, 화면 배치, escape sequence 등을 정의하는 네트워크 가상 터미널 (network virtual terminal), 파일 전송, 전자우편, 디렉토리 서비스 등 하나의 유용한 작업을 할 수 있도록 한다.

예) FTP, HTTP, NFS, NTP, SIP, SSH, SMTP, TELNET, DNS 등