Giao thức truyền thông là tập các quy tắc quy định việc trao đổi TĐ nhằm cung cấp dòng thông tin đáng tin cậy và đúng trật tự trong quá trình truyền thông. Để truyền thông tới điểm xa trong đời thường, con người dùng điện thoại và thư. Tương tự, trong hệ thống truyền thông máy tính cũng có hai chiến lược dịch vụ truyền thông là định hướng kết nối (như điện thoại) và không kết nối (như thư).

Giao thức định hướng kết nối đòi hỏi khởi động rõ ràng một kết nối trước khi bắt đầu truyền thông thực sự. Thông điệp được phân phát tin cậy và theo dòng tuần tự. Thao tác giao thức không kết nối làm việc tương tự chuyển thư của ngành bưu chính: không cần thiết thiết lập cuộc kết nối. TĐ được phân phát dựa trên sự cố gắng nhất về thời gian và đường đi và có thể xuất hiện theo thứ tự tùy ý. Như vậy, việc chuyển phát TĐ không kết nối là không bắt buộc điểm gửi và điểm nhận duy trì một kết nối trong suốt quá trình phân phát TĐ và vì vậy, thời gian thực hiện gửi và nhận của mỗi đối tượng tương ứng là nhanh chóng.

Chọn lựa giao thức nào là tuỳ thuộc vào ứng dụng. Nếu truyền File thì hợp lý hơn dùng định hướng kết nối, còn nếu quảng bá trạng thái hệ thống cục bộ thì dùng không kết nối.

Tại mức mạng, hai dịch vụ kiểu này thường được chỉ dẫn như là vòng ảo và gói dữ liệu ảo. Tại mức truyền thông phần cứng, gọi chúng là chuyển mạch vòng (không kết nối) và chuyển mạch gói (hướng kết nối). Kết nối trong chuyển mạch vòng là kết nối vật lý cố định. Vòng ảo là kết nối lôgic. Một đường vật lý đơn có thể chuyển một số vòng ảo đa hợp. Có thể mở rộng tính trừu tượng này tới truyền thống hướng kết nối. Truyền thông hướng kết nối được thi hành nhờ một số dịch vụ gói. Dữ liệu thực sự được mang chuyển trong mạng chuyển mạch gói suốt thời gian hệ thống cung cấp việc phân phát các TĐ một cách tin cậy - đúng thứ tự và cho người dùng cảm giác về một kết nối.

Trong hệ thống, truyền thông xẩy ra tại nhiều mức khác nhau. Người dùng CTĐ lẫn nhau. Các máy truyền thông lần nhau. Các mạng cũng đòi hỏi cộng tác thông qua truyền thông. Đây là truyền thông điểm-điểm: truyền thông giữa hai thực thể đồng mức. Thiết kế phần mềm và phần cứng truyền thông trong hệ thống máy tính là một nhiệm vụ rộng lớn hơn. Chúng được cấu trúc thành các tầng.

Việc phân tầng truyền thông cần đảm bảo một số nguyên tắc sau:

(1) Một tầng truyền thông tương ứng với một mức trừu tượng,

(2) Mỗi tầng cần thực hiện chức năng hoàn toàn xác định. Việc xác định chức năng của mỗi tầng truyền thông cần phù hợp quy tắc chuẩn hoá quốc tế,

(3) Thông tin đi qua mỗi tầng là ít nhất,

(4) Số tầng phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng một tầng và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp,

(5) Một tầng có thể được phân thành các tầng con nếu cần thiết và các tầng con có thể bị loại bỏ,

(6) Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung (cài đặt cùng một giao thức truyền thông),

(7) Các chức năng được tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng như nhau. Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung.

Như vậy, mỗi tầng cần được mô tả chính xác về chức năng (hay dịch vụ). Hai tầng kề nhau có giao diện và giao thức truyền thông rõ ràng giữa chúng. Tầng thấp hơn cung cấp các dịch vụ cho tầng ngay trên nó. Giao thức giữa các tầng là đơn giản hơn và có cấu trúc thuần nhất hơn so với giao thức điểm-điểm vì thực hiện việc trao đổi giữa hai tầng. Cho phép mở rộng đặc điểm chức năng là phân tích được và kiến trúc giao diện đơn giản xác định hoàn toàn để khởi tạo một đặc tả mạng tường minh cho nhiều nhà cung cấp thi hành. Đặc tả mạng được chuẩn hóa được gọi là kiến trúc hệ thống mạng. Các mức trong mạng chuẩn hóa cùng các giao thức tương ứng được gọi là bộ giao thức mạng.