Взаимодействие между уровнями одной системы происходит на основе интерфейса, определяющего структуру данных, алгоритм обмена данными между соседними уровнями, цель связи, виды сигнала. Многоуровневая организация управления процессами в сети порождает необходимость модифицировать на каждом уровне передаваемые данные, применительно к функциям, которые реализуются на этом уровне. Модификация выполняется по следующей схеме:
Данные, передаваемые в форме сообщений или его частей, снабжаются заголовками (З) и концевиками (К), в которых содержится информация необходимая для передачи, приема или обработки данных. Там содержится информация, которая определяет адрес отправителя, получателя, номер/адрес канала связи/порта. Заголовок и концевик называется обрамлением данных. При передачи сообщений от верхних уровней к нижним, оно снабжается заголовками и концевиками каждого уровня, необходимыми для обработки сообщения в системе получателя. А при передаче сообщения от нижних уровней к верхним оно освобождается от заголовков и концевиков. Таким образом, каждый уровень оперирует с собственными заголовками и концевиками, которые несут его информацию, а находящаяся между ними информация рассматривается как данные более высокого уровня. Таким образом, обеспечивается независимость данных по уровням и независимость их обработки. Такое обрамление сообщением можно сравнить с вложением письма в конверт, а данные указываются на конверте. При передаче его на нижние уровни, на каждом из них, происходит вложение в собственные конверт. Самый нижний конверт, который передается в каналы связи, можно назвать кадром.
Обмен сообщениями в ВС допускается только между процессами одного уровня. Это означает что прикладной процесс может взаимодействовать только с прикладным процессом, процессы управления передачи сообщения только с управляющими процессами одноименных с ними уровнями других систем. Т. е. в ВС могут быть не только прикладные но и системные процессы. Системный процесс может послать собственное сообщение другому процессу. Такие сообщения называются управляющими и используются в основном на уровнях со 2 по 5. Процедура взаимодействия процесса на основе обмена сообщениями называется протоколом. Для процессов каждого уровня используются свои протоколы, которые обозначаются П1, П2, … , П7. Протоколы обладают следующими особенностями, которые отличают их от интерфейсов:
a. Параллелизм протекания взаимодействующих процессов.
b. Взаимодействуют при взаимной неопределенности состояния процессов, так как у каждого из них отсутствует информация о состоянии другого.
c. Протекают при отсутствие однозначной зависимости между событиями и действиями, которые выполняются при их наступлении.
d. Отсутствие гарантий доставки сообщений.
Каждый протокол имеет свое собственное описание, в котором выделяются его процедурная и логическая характеристика. Логическая характеристика протокола – это его структура или формат и содержание или семантика сообщений. Логическая характеристика задается как правило, перечислением типов сообщений и их смыслов. Правило выполнения действий, предписанных протоколом взаимодействия, называется процедурной характеристикой протокола. Используемое число уровней в ВС и перечень используемых в них протоколах определяют архитектуру ВС.