Il dizionario De Agostini definisce così la voce protocollo: “l’insieme delle regole da osservare durante cerimonie o visite ufficiali di personalità politiche”. In campo informatico, per protocollo si intende una serie di regole per comporre dei messaggi e far sì che essi possano essere scambiati tra due macchine.
Noterete che in questa definizione potrebbe ricadere anche una semplice centrale telefonica, tuttavia vedremo come in ambito informatico la situazione sia decisamente più complessa.
Un protocollo può contenere infatti regole estremamente dettagliate come quelle che identificano il significato di ogni singolo bit nella costruzione di un messaggio, oppure fornire uno scenario di più alto livello, come per esempio definire come avviene il trasferimento di files da un computer all’altro.
Così come in un qualsiasi linguaggio di programmazione, le regole più dettagliate devono essere seguite alla lettera (provate a tralasciare un punto e virgola in un listato Pascal per rendervene conto), mentre quelle di alto livello vanno costruite nel modo corretto, pena errori nella struttura logica del programma, allo stesso modo le regole imposte da un protocollo di trasmissione devono essere seguite per evitare errori nella comunicazione.

Adesso che abbiamo definito cosa sia un protocollo di comunicazione, vediamone un applicazione pratica. Supponiamo di avere due ditte: la "Ruini Informatica S.r.l." e la "Schenetti Information Technology S.p.a.".
Un bel giorno, il direttore della "Ruini" vuole mandare un biglietto di auguri al titolare dell'azienda concorrente, la cui moglie ha appena avuto un figlio.
Egli prenderà dunque un foglio ed una penna ed inizierà a scrivere il biglietto. Successivamente lo passerà alla segretaria, che vi apporrà l'indirizzo della "Schenetti" e provvederà alla spedizione.
Il postino porterà dunque il messaggio a destinazione ed il titolare della ditta potrà leggerlo. Sembra un gesto banale, quello di inviare qualcosa per posta, ma provate a pensare a quante convenzioni vi siano dietro.

Sin dalla comparsa sul mercato dei primi personal computer, si é sentita la necessità di poter trasferire dati liberamente, senza dover necessariamente ricorrere agli ingombranti e delicatissimi floppy disk.
Le prime reti di PC, venivano costruite in un modo per così dire "casereccio", in quanto mancavano precisi standard di riferimento. Le reti potevano funzionare benissimo, ma il problema era quello di interfacciarsi con l'esterno: era infatti impensabile tentare di far comunicare tra loro due reti distinte, a causa delle enormi differenze tra i vari tipi di implementazioni.
Proprio su questo problema decise di intervenire la ISO (International Standard Organization), che nel 1979 pubblicò il cosiddetto OSI Model (Open System Interconnection Model), il primo schema di riferimento per progettatori ed implementatori di reti.

Il modello di riferimento OSI é costituito dai seguenti sette strati distinti:
7) Strato dell'applicazione
6) Strato della presentazione
5) Strato della sessione
4) Strato del trasporto
3) Strato della rete
2) Strato del collegamento dati
1) Strato fisico
Esso descrive il modo in cui le informazioni si fanno strada da un'applicazione su di un sistema host ad un'applicazione su di un altro sistema host. Mentre le informazioni discendono attraverso gli strati della rete sull'host mittente, cambiano il proprio formato in ciascuno strato.
I dati che provengono dagli strati superiori sono incapsulati in informazioni di intestazione dallo strato immediatamente inferiore

Questo diagramma mostra che, come i dati discendono attraverso l'host a sinistra, la combinazione tra l'intestazione dello stato precedente ed i dati é incapsulata nell'intestazione dello strato successivo; per esempio i dati originali di un messaggio e-mail sono incapsulati in un'intestazione del segmento.
Questa assicura che gli host coinvolti nel messaggio siano in grado di comunicare in modo attendibile l'uno con l'altro.
Al livello della rete, i dati (che ora comprendono l'intestazione del segmento ed i dati originali ricevuti dagli strati superiori) si sistemano in un pacchetto che contiene un'intestazione di rete. Questa intestazione di rete comprende gli indirizzi logici dell'origine e della destinazione.
In una rete interconnessa TCP/IP, sono gli indirizzi IP degli host mittente e destinatario ed aiutano nell'instradamento dei pacchetti tra i due host attraverso la rete.
Allo strato del collegamento dati, l'intestazione della rete e i suoi dati sono incapsulati in un'intestazione della cornice, che definisce il modo in cui le informazioni saranno trasportate attraverso l'interfaccia della rete sulla rete fisica. Ciascun dispositivo sulla rete richiede l'inclusione in una cornice per connettersi con il dispositivo successivo della rete. L'intestazione della cornice include anche gli indirizzi fisici degli host mittente e destinatario. Infine, allo strato fisico, l'intestazione della cornice ed i suoi dati si convertono in un formato che consente la trasmissione delle informazioni su di un mezzo come i cavi di rete.
Quando i dati arrivano all'host destinatario, i bit sono nuovamente convertiti in un'intestazione della cornice con i suoi dati. Quando le informazioni si spostano verso l'alto attraverso gli strati della rete, ciascuna intestazione serve a determinare in che modo spostare i dati verso gli strati superiori.
A ciascuno strato si staccano le informazioni di intestazione dello strato precedente, in modo tale che i dati abbiano di nuovo lo stesso formato che avevano al momento della trasmissione dallo strato corrispondente dell'host mittente. Ora che si sono ripassate le caratteristiche basilari del modello di riferimento OSI, nei paragrafi che seguono esamineremo brevemente ciascuno degli strati del modello.
Ciascuno strato deve compiere una funzione predeterminata. Mentre i dati discendono attraverso gli strati, l’intestazione ed i dati provenienti dal livello superiore diventano la sezione dei dati del livello immediatamente inferiore. I dati non possono saltare uno strato, mentre scendono attraverso il modello OSI.
Questo semplifica il processo della trasmissione e consente lo sviluppo di nuovi protocolli, poiché questi devono semplicemente interagire con gli strati sopra e sotto a quello in cui sono implementati.

Lo strato fisico definisce le correnti elettriche, gli impulsi fisici o gli impulsi ottici che sono coinvolti nel trasporto dei dati dalla NIC (Network Interface Card, la scheda di rete) di un host al sistema di comunicazione.
I requisiti e le caratteristiche necessarie per la trasmissione sono in genere documentate in standard come V.35 o RS-232 (porta seriale). Lo strato fisico é responsabile per la trasmissione fisica dei bit da un computer all'altro.

Lo strato del collegamento dati invia le cornici dati dallo strato della rete allo strato fisico. Quando lo strato del collegamento dati riceve i bit dallo strato fisico, li traduce in cornici dati. Una cornice dati in genere comprende le seguenti componenti:
• ID destinatario: questo ID, di solito, é l'indirizzo MAC dell'host di destinazione o del gateway predefinito
• ID mittente: questo ID, di solito, é l'indirizzo MAC dell'host sorgente
• Informazioni di controllo: includono informazioni quali l'effettivo tipo di cornice e notizie sull'instradamento e la segmentazione
• Controllo ciclico di ridondanza (CRC, Cyclic Redundancy Check): effettua la correzione degli errori e verifica che la cornice dati sia arrivata intatta all'host destinatario di riferimento Lo strato del collegamento dati é suddiviso a sua volta in due sottostrati, chiamati rispettivamente sottostrato del controllo del collegamento logico (Logical Link Control, LLC) e sottostrato del controllo dell'accesso ai supporti di trasmissione (Media Access Control, MAC). Il sottostrato LLC si occupa del controllo degli errori e lavora soprattutto con lo strato della rete per supportare servizi senza connessione od orientati alla connessione. Il sottostrato MAC fornisce l'accesso al supporto di trasmissione effettivo della LAN. Lavora soprattutto con lo strato fisico.