La maggior parte delle reti moderne è organizzata a livelli.
In passato, quando tale modello di progettazione e sviluppo degli standard HW e SW non era ancora stato adottato, si riscontravano, soprattutto in ambito di networking, notevoli problemi di incompatibilità e di manutenzione hardware e software.

I livelli sono caratterizzati da una struttura gerarchica tale, per cui ognuno di essi è in grado di comunicare soltanto con quello immediatamente superiore e con quello immediatamente inferiore, attraverso "meccanismi" predeterminati detti interfacce.
Ogni livello di rete delle singole macchine comunica con i livelli corrispondenti delle altre, attraverso predefinite "regole di conversazione" che prendono il nome di protocolli.
La comunicazione non è diretta, ma ha luogo passando attraverso i livelli inferiori della propria macchina, che aggiungono informazioni di vario tipo al messaggio che si invia all' altro computer.
Il messaggio, attraverso i vari livelli, raggiunge il mezzo fisico di trasmissione e viene inviato alla seconda macchina, in corrispondenza della quale risale la gerarchia dei livelli fino ad arrivare a destinazione.
Questa struttura è molto vantaggiosa in quanto assicura la comunicazione anche di fronte ad una diversificazione profonda dei singoli livelli, purchè naturalmente le interfacce tra i livelli rimangano immutate.

Possiamo definire architettura di una rete il complesso dei livelli e dei protocolli che la contraddistinguono.

Il modello di riferimento per le architetture di rete è quello proposto dall' ISO ( International Standards Organization ), con il nome di modello OSI ( Open systems Interconnection ), e con l' intento di definire le caratteristiche di protocollo necessarie e sufficienti a rendere "aperto" il sistema di trasmissione dei dati in rete ( caratterizzato cioè da una libera e facile interconnettività ).

Si struttura su sette livelli:

1. Livello fisico
2. Livello di collegamento dati
3. Livello di rete
4. Livello di trasporto
5. Livello di sessione
6. Livello di presentazione
7. Livello di applicazione

Ognuno di questi "svolge" funzioni predefinite :

1. Il livello fisico si occupa della trasmissione dei singoli bit da un estremo all' altro del mezzo di comunicazione ( comprende diversi "mezzi fisici" quali ad esempio:10 base5, 10 base2, 10baseT ecc. ).
2. Il livello di collegamento dati ha il compito di trasmettere una sequenza di byte ( chiamata frame ) su una linea di trasmissione in maniera tale che risulti esente da errori al livello superiore ( vi appartengono i protocolli ARP, RARP ecc. ).
3. Il livello di rete ( livello IP) gestisce l' instradamento dei pacchetti dal mittente al destinatario, anche attraverso il passaggio da una sottorete ad un' altra. In corrispondenza di questo livello ai pacchetti ( chiamati datagrams ) vengono aggiunte le informazioni necessarie ( indirizzi IP ) a far transitare i dati attraverso i routers e a raggiungere così altre reti, cosa questa che non può avvenire a livello fisico.
4. Il livello di trasporto determina i servizi di comunicazione da fornire ai livelli successivi. Comprende tra gli altri il TCP ( Transmission Control Protocol ) e l' UDP ( User Datagram Protocol ): entrambi si basano sull' IP ( Internet protocol ) e sul concetto di porta ( socket ), ma le modlità di comunicazione sono diverse;
   Per ciò che riguarda il TCP possiamo dire che:
   • è un protocollo orientato alla connessione
   • è necessario specificare una sola volta l' indirizzo del ricevente
   • necessita di due "socket" che vengono utilizzati in maniera simile al telefono
   • una volta instaurata la connessione si ha a disposizione un canale di comunicazione bidirezionale esente da errori.
   • il ricevente riceve i pacchetti inviatigli come un flusso continuo di informazioni, senza separazione tra un pacchetto e l' altro.

   Per ciò che riguarda invece l' UDP possiamo dire che:

   • è un protocollo senza connessione
   • necessita di un solo socket
   • per ogni pacchetto si deve specificare il destinatario
   • esiste la possibilità che i pacchetti non arrivino a destinazione
   • esiste la possibilità che i pacchetti arrivino in un ordine diverso da quello di invio
   • ogni pacchetto arriva a destinazione ben distinto dagli altri
   • in virtù dell' assenza di controlli è più veloce di TCP

5. Il livello di sessione gestisce il dialogo tra tra due nodi di rete, e stabilisce se il traffico delle informazioni può essere bidirezionale o meno;
   nel caso in cui il traffico sia unidirezionale deve stabilire un sistema di sincronizzazione che sia in grado di determinare chi debba trasmettere per primo e come questo debba poi cedere il diritto di trasmissione all' altro nodo.
6. Il livello di presentazione fa in modo che le informazioni scambiate siano comprensibili ad entrambi gli agenti della comunicazione.
   Si occupa anche di eventuali meccanismi di compressione dati e ,di recente, anche di crittografia, per fare in modo che i pacchetti possano essere compresi soltanto dal destinatario.
7. Il livello di applicazione è quello che fa direttamente capo all' utente; comprende e fornisce servizi ad alto livello quali il trasferimento di files, la posta elettronica, l' accesso a computers remoti ecc..