Ontwikkeld door vertegenwoordigers van alle grote computer- en telecommunicatiebedrijven vanaf 1983, werd OSI oorspronkelijk opgezet als een gedetailleerde interfacespecificatie. Het comité heeft er echter voor gekozen een gemeenschappelijk referentiemodel te ontwerpen waarvoor anderen gedetailleerde interfaces kunnen definiëren, die op hun beurt kunnen worden gestandaardiseerd. OSI werd officieel als internationale norm goedgekeurd door de International Organization of Standards (ISO).
Het essentiële idee achter OSI is het communicatieproces tussen twee eindpunten in een telecommunicatienetwerk in lagen te verdelen, waarbij elke laag een reeks specifieke, verwante functies toevoegt. Elke deelnemer aan deze communicatie, of het nu een gebruiker of een programma is, beschikt over een computer die is uitgerust met deze zeven functionele lagen. In een bericht tussen gebruikers stromen de gegevens dus door elke laag – omlaag door de lagen aan de ene kant, en omhoog door de lagen op een computer aan de andere kant.
De programmering en hardware die deze zeven lagen van functionaliteit bieden, zijn gewoonlijk een combinatie van het besturingssysteem van de computer, toepassingen (zoals de webbrowser), TCP/IP of alternatieve transport- en netwerkprotocollen, en de hardware en software die de zuivere transmissie van gegevens over een met de computer verbonden draad mogelijk maken.
OSI verdeelt telecommunicatie in zeven lagen. De lagen zijn in twee groepen verdeeld. De bovenste vier lagen worden gebruikt wanneer een bericht tussen gebruikers wordt uitgewisseld. De onderste drie lagen (tot en met de netwerklaag) worden gebruikt wanneer een bericht door de hostcomputer gaat. Berichten voor die computer worden doorgegeven aan de hogere lagen. Berichten die bestemd zijn voor een andere host worden niet doorgegeven aan de hogere lagen, maar aan een andere host. De zeven lagen zijn:
- Laag 7 – De toepassingslaag: In deze laag worden de deelnemers aan de communicatie geïdentificeerd, wordt de kwaliteit van de dienst gedefinieerd, wordt aandacht besteed aan de authenticatie en vertrouwelijkheid van de gebruiker en worden vele beperkingen met betrekking tot de gegevenssyntaxis geïdentificeerd. Deze laag is niet de applicatie zelf, hoewel sommige applicaties de functies van deze laag uitvoeren.
- Laag 6 – De presentatielaag: In deze laag, die gewoonlijk deel uitmaakt van een besturingssysteem, worden de inkomende en uitgaande gegevens omgezet van de ene presentatievorm naar de andere (bijvoorbeeld van een tekststroom naar een pop-upvenster met de nieuw binnengekomen tekst). Deze laag wordt soms ook de syntaxlaag genoemd.
- Laag 5 – De sessielaag: In deze laag wordt de communicatie tussen de applicaties aan beide zijden opgezet, gecoördineerd en beëindigd. Deze laag houdt zich bezig met de coördinatie van de sessie en de verbinding.
- Laag 4 – De transportlaag: Deze laag zorgt voor de controle tussen de eindpunten (bijvoorbeeld om te bepalen of alle pakketten zijn aangekomen) en voor foutcorrectie. Het zorgt voor een volledige gegevensoverdracht.
- Laag 3 – De netwerklaag: Deze laag zorgt voor de routering van de gegevens. Het stuurt de gegevens in de juiste richting naar de juiste bestemming voor uitgaande transmissies en ontvangt de inkomende transmissies op pakketniveau. De netwerklaag is verantwoordelijk voor routing en forwarding. De netwerklaag houdt zich bezig met het kennen van de adressen van naburige netwerkknooppunten, het vaststellen van routes en dienstverleningsniveaus, en het doorsturen van inkomende berichten die voor lokale domeinen bestemd zijn naar de transportlaag. Een router is een laag 3-apparaat, hoewel nieuwere switches soms laag 3-functionaliteit hebben. Het Internet Protocol (IP)-adres is een laag 3-adres.
- Laag 2 – De datalink-laag: Deze laag zorgt voor de synchronisatie van de fysieke laag en bit stuffing (het invoegen van bits) voor strings waarin het cijfer 1 meer dan 5 keer voorkomt. Het kent en beheert het transmissieprotocol. De datalink-laag gaat over het verplaatsen van gegevens over fysieke verbindingen in het netwerk. In een netwerk stuurt de switch gegevensberichten door in laag 2; daarbij gebruikt de switch het MAC-adres (Media Access Control) om de bestemming van het bericht te bepalen. De datalink-laag bestaat uit twee sublagen die worden beschreven in de IEEE 802 LAN-normen: Media Access Control (MAC) en Logical Link Control (LLC). De datalink-laag zorgt ervoor dat een verbinding tot stand is gebracht, verdeelt de uitvoergegevens in dataframes en verwerkt de ontvangstbevestigingen van de gegevens. Het controleert ook of binnenkomende gegevens met succes zijn ontvangen door de bitpatronen op specifieke punten in de frames te onderzoeken.
- Laag 1 – De fysieke laag: Deze laag transporteert de bitstroom door het netwerk op elektrisch en mechanisch niveau. Het verschaft de hardware die nodig is om gegevens op het medium te verzenden en te ontvangen.