物理层（physicallayer)是OSI参考模型的底层，规定通信设备的机械的、电气的、功能的和规程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。其主要任务是在通信线路上传输数据比特的电信号，它必须保证一方发出二进制“1”时，另一方收到的也是“1”而不是“0”。这里涉及的典型问题有：用多少伏特电压表示“1”，多少伏特电压表示“0”;一个比特的电信号持续多少微秒;传输是否在两个方向上同时进行；最初的连接如何建立，完成通信后如何终止连接；网络接插件（接口）有多少针，各针有什么用途，等等数据链路层（datalinklayer)负责在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链路,通过差错控制使数据帧（frame)在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列，包括比特流成帧、帧定界、透明传输、差错检测与处理、流量控制和铁路控制等功能。在广播式网络上，数据链路层还要处理多个站点对共享信道竞争的问题(数据链路层的介质访问控制子层——MAC子层就是专门处理这个问题的）。


在计算机网络中进行通信的两台计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层（networklayer)的任务就是选择合适的网间路由和交换节点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包(packet)，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息一源站点和目的站点的网络地址。如果在一个网络上出现过多的分组，将可能阻塞链路，产生拥塞现象，网络层还需要解决这类拥塞控制问题。当分组跨越不同的网络时，第二个网络的寻址方法和能够传输的分组长度可能不同于前一个网络，网络层必须解决这些问题，以便异种网络能够互通，即实现异种网络的互联互通。网络层是OSI参考模型中最复杂的一层。