การใช้คำว่าโปรโตคอลในบริบทการสื่อสารข้อมูลสมัยใหม่ครั้งแรกเกิดขึ้นในเดือนเมษายน พ.ศ. 2510 ในบันทึกข้อความชื่อ " โปรโตคอลสำหรับการใช้งานในเครือข่ายการสื่อสารข้อมูล NPL"ภายใต้การกำกับดูแลของDonald Daviesผู้บุกเบิกการสลับแพ็กเก็ตที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์แห่งชาติในสหราชอาณาจักร โปรโตคอลนี้เขียนโดยRoger Scantleburyและ Keith Bartlett สำหรับเครือข่าย NPLพวกเขาเผยแพร่ผลงานของพวกเขาในปีถัดมา^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

บนARPANETจุดเริ่มต้นของการสื่อสารระหว่างโฮสต์ในปี 1969 คือโปรโตคอล 1822ซึ่งเขียนโดยBob Kahnซึ่งกำหนดการส่งข้อความไปยัง IMP ^{[ 9 ]}โปรแกรมควบคุมเครือข่าย (NCP) สำหรับ ARPANET ซึ่งพัฒนาโดยSteve Crockerและนักศึกษาปริญญาโทคนอื่นๆ รวมถึงJon Postelได้ถูกนำมาใช้งานครั้งแรกในปี 1970 ^{[ 10 ]}อินเทอร์เฟซ NCP อนุญาตให้ซอฟต์แวร์แอป พลิเคชัน เชื่อมต่อผ่าน ARPANET โดยการใช้โปรโตคอลการสื่อสารระดับสูง ซึ่งเป็นตัวอย่างแรกๆ ของแนวคิดการแบ่งชั้นโปรโตคอล^{[ 11 ]}

เครือ ข่าย CYCLADESซึ่งออกแบบโดยLouis Pouzinในช่วงต้นทศวรรษ 1970 เป็นเครือข่ายแรกที่นำหลักการ end-to-end มา ใช้ และทำให้โฮสต์รับผิดชอบในการส่งมอบข้อมูลอย่างน่าเชื่อถือบนเครือข่ายแบบสวิตช์แพ็กเก็ต แทนที่จะเป็นบริการของเครือข่ายเอง^{[ 12 ]}ทีมของเขาเป็นทีมแรกที่จัดการกับปัญหาที่ซับซ้อนมากในการให้บริการวงจรเสมือนที่เชื่อถือได้แก่แอปพลิเคชัน ของผู้ใช้ ในขณะที่ใช้บริการ best-effortซึ่งเป็นการมีส่วนร่วมในช่วงแรกๆ ของสิ่งที่ต่อมาคือTransmission Control Protocol (TCP) ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

Bob Metcalfeและคนอื่นๆ ที่Xerox PARCได้วางโครงร่างแนวคิดของEthernetและPARC Universal Packet (PUP) สำหรับการเชื่อมต่อเครือข่าย^{[ 16 ]}

การวิจัยในช่วงต้นทศวรรษ 1970 โดย Bob Kahn และ Vint Cerf นำไปสู่การกำหนดโปรแกรมควบคุมการส่งสัญญาณ (TCP) ^{[ 17 ]} ข้อกำหนด RFC 675ของ TCP ถูกเขียนโดย Cerf ร่วมกับYogen Dalalและ Carl Sunshine ในเดือนธันวาคม 1974 ซึ่งยังคงเป็นการออกแบบแบบโมโนลิธิกในขณะนั้น 

กลุ่มทำงานเครือข่ายระหว่างประเทศตกลงกันใน มาตรฐาน ดาตาแกรม แบบไร้การเชื่อมต่อ ซึ่งนำเสนอต่อCCITTในปี 1975 แต่ไม่ได้รับการยอมรับจาก CCITT หรือ ARPANET ^{[ 18 ]}การวิจัยระหว่างประเทศแยกต่างหาก โดยเฉพาะงานของRémi Desprésมีส่วนช่วยในการพัฒนา มาตรฐาน X.25ซึ่งอิงตามวงจรเสมือนซึ่งได้รับการยอมรับจาก CCITT ในปี 1976 ^{[ 19 ] [ 20 ]}ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์ได้พัฒนาโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์เช่นSystems Network Architecture (SNA) ของ IBM, DECnetของ Digital Equipment Corporation และXerox Network Systems ^{[ 21 ]}

ซอฟต์แวร์ TCP ได้รับการออกแบบใหม่ให้เป็นสแต็กโปรโตคอลแบบโมดูลาร์ ซึ่งเรียกว่าTCP/IPโดยติดตั้งบนSATNETในปี 1982 และบน ARPANET ในเดือนมกราคม 1983 การพัฒนาชุดโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต ที่สมบูรณ์ ภายในปี 1989 ตามที่ระบุไว้ในRFC 1122และRFC 1123ได้วางรากฐานสำหรับการเติบโตของ TCP/IP ในฐานะชุดโปรโตคอลที่ครอบคลุมซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของอินเทอร์เน็ต ที่กำลังเกิด ขึ้น^{[ 22 ]}  

งานระหว่างประเทศเกี่ยวกับแบบจำลองอ้างอิงสำหรับมาตรฐานการสื่อสารนำไปสู่แบบจำลอง OSIซึ่งเผยแพร่ในปี 1984 ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990 วิศวกร องค์กร และประเทศต่างๆ ต่างมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันในประเด็นที่ว่ามาตรฐานใดระหว่างแบบจำลอง OSI หรือชุดโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตจะส่งผลให้เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดและแข็งแกร่งที่สุด^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

ข้อมูลที่แลกเปลี่ยนระหว่างอุปกรณ์ผ่านเครือข่ายหรือสื่ออื่นๆ จะถูกควบคุมโดยกฎและข้อตกลงที่สามารถกำหนดไว้ในข้อกำหนดโปรโตคอลการสื่อสาร ลักษณะของการสื่อสาร ข้อมูลที่แลกเปลี่ยนจริง และ พฤติกรรมที่ขึ้นอยู่กับ สถานะ ต่างๆ จะถูกกำหนดโดยข้อกำหนดเหล่านี้ ในระบบคอมพิวเตอร์ดิจิทัล กฎเหล่านี้สามารถแสดงได้ด้วยอัลกอริธึมและโครงสร้างข้อมูลโปรโตคอลเปรียบเสมือนอัลกอริธึมหรือภาษาโปรแกรมสำหรับการคำนวณ^{[ 3 ] [ 4 ]}

โดยทั่วไประบบปฏิบัติการจะมีชุดของกระบวนการที่ทำงานร่วมกันซึ่งจัดการข้อมูลที่ใช้ร่วมกันเพื่อสื่อสารกัน การสื่อสารนี้ถูกควบคุมโดยโปรโตคอลที่เข้าใจได้ดี ซึ่งสามารถฝังอยู่ในรหัสของกระบวนการได้^{[ 26 ] [ 27 ]}ในทางตรงกันข้าม เนื่องจากไม่มีหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันระบบที่สื่อสารกันจึงต้องสื่อสารกันโดยใช้สื่อส่งสัญญาณ ที่ใช้ร่วมกัน การส่งสัญญาณไม่จำเป็นต้องน่าเชื่อถือ และแต่ละระบบอาจใช้ฮาร์ดแวร์หรือระบบปฏิบัติการที่แตกต่างกัน

เพื่อนำโปรโตคอลเครือข่ายไปใช้ โมดูลซอฟต์แวร์โปรโตคอลจะเชื่อมต่อกับเฟรมเวิร์กที่ใช้งานบนระบบปฏิบัติการของเครื่อง เฟรมเวิร์กนี้จะนำฟังก์ชันการทำงานของเครือข่ายของระบบปฏิบัติการไปใช้^{[ 28 ]}เมื่ออัลกอริธึมโปรโตคอลถูกแสดงในภาษาการเขียนโปรแกรมแบบพกพา ซอฟต์แวร์โปรโตคอลอาจเป็น อิสระจาก ระบบปฏิบัติการเฟรมเวิร์กที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดคือโมเดล TCP/IPและโมเดลOSI

ในช่วงเวลาที่อินเทอร์เน็ตได้รับการพัฒนาการแบ่งชั้นนามธรรมได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นแนวทางการออกแบบที่ประสบความสำเร็จทั้งในด้านการออกแบบคอมไพเลอร์และระบบปฏิบัติการ และเนื่องจากมีความคล้ายคลึงกันระหว่างภาษาโปรแกรมและโปรโตคอลการสื่อสาร โปรแกรมเครือข่ายแบบรวมศูนย์เดิมจึงถูกแยกย่อยออกเป็นโปรโตคอลที่ทำงานร่วมกัน^{[ 29 ]}ซึ่งก่อให้เกิดแนวคิดของโปรโตคอลแบบแบ่งชั้น ซึ่งในปัจจุบันถือเป็นพื้นฐานของการออกแบบโปรโตคอล^{[ 30 ]}

โดยทั่วไป ระบบจะไม่ใช้โปรโตคอลเดียวในการจัดการการส่งข้อมูล แต่จะใช้ชุดโปรโตคอลที่ทำงานร่วมกัน ซึ่งบางครั้งเรียกว่าชุดโปรโตคอล^{[ 31 ]}ชุดโปรโตคอลที่รู้จักกันดีที่สุดบางส่วน ได้แก่TCP/IP , IPX/ SPX , X.25 , AX.25และAppleTalk

โปรโตคอลสามารถจัดเรียงตามฟังก์ชันการทำงานเป็นกลุ่มได้ เช่น มีกลุ่มของโปรโตคอลการขนส่งฟังก์ชันการทำงานจะถูกแมปไปยังเลเยอร์ โดยแต่ละเลเยอร์จะแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน เช่น ฟังก์ชันแอปพลิเคชัน การขนส่ง อินเทอร์เน็ต และอินเทอร์เฟซเครือข่าย^{[ 32 ]}ในการส่งข้อความ จะต้องเลือกโปรโตคอลจากแต่ละเลเยอร์ การเลือกโปรโตคอลถัดไปทำได้โดยการขยายข้อความด้วยตัวเลือกโปรโตคอลสำหรับแต่ละเลเยอร์^{[ 33 ]}

โปรโตคอลแบบข้อความหรือโปรโตคอลข้อความธรรมดาจะแสดงข้อความในรูปแบบที่มนุษย์อ่านได้โดยมักจะเป็นข้อความธรรมดาที่เข้ารหัสด้วยการเข้ารหัสที่เครื่องอ่านได้ เช่นASCIIหรือUTF-8หรือในรูปแบบข้อความที่มีโครงสร้าง เช่น รูปแบบเลข ฐานสิบหกของ Intel , XMLหรือJSON

ความสามารถในการอ่านได้ทันทีโดยมนุษย์นั้นแตกต่างจากการแสดงข้อความแบบไบนารี ซึ่งมีข้อดีโดยธรรมชาติสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมคอมพิวเตอร์ (เช่น ความง่ายในการวิเคราะห์ เชิงกล และการใช้แบนด์วิดท์ที่ดีขึ้น )

แอปพลิเคชันเครือข่ายมีวิธีการต่างๆ ในการห่อหุ้มข้อมูล วิธีหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตคือการแสดงข้อความแบบข้อความ ซึ่งส่งคำขอและการตอบสนองเป็นบรรทัดของ ข้อความ ASCIIโดยสิ้นสุดด้วยอักขระขึ้นบรรทัดใหม่ (และโดยปกติจะมีอักขระขึ้นบรรทัดใหม่ด้วย) ตัวอย่างของโปรโตคอลที่ใช้ข้อความธรรมดาที่มนุษย์อ่านได้สำหรับคำสั่ง ได้แก่ FTP ( File Transfer Protocol ), SMTP ( Simple Mail Transfer Protocol ), HTTP เวอร์ชันแรกๆ ( Hypertext Transfer Protocol ) และโปรโตคอลนิ้ว^{[ 34 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การแสดงข้อความในรูปแบบข้อความธรรมดาจะตรวจสอบและตีความได้ง่ายกว่าสำหรับมนุษย์ ดังนั้นจึงเหมาะสมสำหรับการใช้งานในกรณีที่จำเป็นต้องตรวจสอบเนื้อหาของโปรโตคอลโดยมนุษย์ เช่น ในระหว่างการแก้ไขข้อผิดพลาดและในขั้นตอนการออกแบบการพัฒนาโปรโตคอลในระยะเริ่มต้น

โปรโตคอลไบนารีใช้การแสดงข้อความที่สามารถใช้ค่าทั้งหมดของไบต์ ได้ ซึ่งแตกต่างจากการแสดงข้อความแบบข้อความซึ่งจำกัดเฉพาะค่าที่สอดคล้องกับอักขระในการเข้ารหัสอักขระ เช่นASCIIหรือUTF-8การแสดงข้อความไบนารีมีจุดประสงค์เพื่อให้เครื่องจักรประมวลผลแทนที่จะให้มนุษย์อ่านโดยตรง โปรโตคอลไบนารีมีข้อดีคือความกระชับ ซึ่งส่งผลให้การส่งและการตีความรวดเร็ว^{[ 35 ]}

การแสดงข้อความแบบไบนารีถูกนำมาใช้ในมาตรฐานสมัยใหม่ เช่นEbXML , HTTP/2 , HTTP/3และEDOC [ ^{36 ]}อินเทอร์เฟซใน UML ^{[ 37 ]}อาจถือได้ว่าเป็นโปรโตคอลไบนารีเช่น^กัน

ในการออกแบบโปรโตคอลสมัยใหม่ โปรโตคอลจะถูกจัดเรียงเป็นชั้นๆ เพื่อสร้างเป็นสแต็กโปรโตคอล การจัดเรียงเป็นชั้นๆ เป็นหลักการออกแบบที่แบ่งงานออกแบบโปรโตคอลออกเป็นขั้นตอนย่อยๆ แต่ละขั้นตอนทำหน้าที่เฉพาะอย่าง และโต้ตอบกับส่วนอื่นๆ ของโปรโตคอลในจำนวนน้อยๆ ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน การจัดเรียงเป็นชั้นๆ ช่วยให้สามารถออกแบบและทดสอบส่วนต่างๆ ของโปรโตคอลได้โดยไม่เกิดการระเบิดของกรณีการใช้งาน ทำให้การออกแบบแต่ละส่วนค่อนข้างเรียบง่าย

โปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้บนอินเทอร์เน็ตได้รับการออกแบบให้ทำงานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายและซับซ้อน โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตได้รับการออกแบบให้เรียบง่ายและเป็นโมดูลาร์ และเข้ากับลำดับชั้นหยาบของเลเยอร์การทำงานที่กำหนดไว้ในชุดโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต^[ 52 ^]โปรโตคอลที่ทำงานร่วมกันสองโปรโตคอลแรก ได้แก่โปรโตคอลควบคุมการส่งข้อมูล (TCP) และโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต (IP) เป็นผลมาจากการแยกส่วนของโปรแกรมควบคุมการ ^ส่งข้อมูลดั้งเดิม ซึ่งเป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบรวมศูนย์ ออกเป็นชุดการสื่อสารแบบเลเยอร์นี้

โมเดลOSIได้รับการพัฒนาในระดับสากลโดยอาศัยประสบการณ์จากเครือข่ายที่เกิดขึ้นก่อนยุคอินเทอร์เน็ต โดยใช้เป็นโมเดลอ้างอิงสำหรับการสื่อสารทั่วไปที่มีกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดกว่ามากเกี่ยวกับการโต้ตอบของโปรโตคอลและการแบ่งชั้นอย่างละเอียด

โดยทั่วไป ซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันจะถูกสร้างขึ้นบนเลเยอร์การขนส่งข้อมูลที่แข็งแกร่ง ภายใต้เลเยอร์การขนส่งนี้คือกลไกการส่งและกำหนดเส้นทางของดาตาแกรม ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะไม่มีการเชื่อมต่อในอินเทอร์เน็ต การส่งต่อแพ็กเก็ตข้ามเครือข่ายเกิดขึ้นบนเลเยอร์อื่นที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการเชื่อมต่อเครือข่ายเท่านั้น ซึ่งมักจะเฉพาะเจาะจงกับเทคโนโลยีเลเยอร์ทางกายภาพบางอย่าง เช่นอีเธอร์เน็ตการแบ่งเลเยอร์ทำให้มีโอกาสในการแลกเปลี่ยนเทคโนโลยีเมื่อจำเป็น ตัวอย่างเช่น โปรโตคอลมักถูกเรียงซ้อนกันใน รูปแบบ การสร้างอุโมงค์เพื่อรองรับการเชื่อมต่อของเครือข่ายที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น IP อาจถูกสร้างอุโมงค์ผ่าน เครือข่าย Asynchronous Transfer Mode (ATM)

การแบ่งชั้นโปรโตคอล

การแบ่งชั้นโปรโตคอลเป็นพื้นฐานของการออกแบบโปรโตคอล^{[ 30 ]}ช่วยให้สามารถแยกโปรโตคอลที่ซับซ้อนเดี่ยวๆ ออกเป็นโปรโตคอลที่ทำงานร่วมกันได้ง่ายขึ้น^{[ 52 ]}แต่ละชั้นของโปรโตคอลจะแก้ปัญหาการสื่อสารที่แตกต่างกัน ชั้นต่างๆ เหล่านี้รวมกันเป็นโครงร่างหรือแบบจำลองการแบ่งชั้น

การคำนวณเกี่ยวข้องกับอัลกอริธึมและข้อมูล การสื่อสารเกี่ยวข้องกับโปรโตคอลและข้อความ ดังนั้นสิ่งที่เทียบเคียงได้กับแผนภาพการไหลของข้อมูลก็คือแผนภาพการไหลของข้อความ^{[ 4 ]}เพื่อให้เห็นภาพชั้นของโปรโตคอลและชุดโปรโตคอล แผนภาพการไหลของข้อความในและระหว่างสองระบบ A และ B แสดงอยู่ในรูปที่ 3 ระบบ A และ B ต่างก็ใช้ชุดโปรโตคอลเดียวกัน การไหลในแนวตั้ง (และโปรโตคอล) อยู่ภายในระบบ และการไหลของข้อความในแนวนอน (และโปรโตคอล) อยู่ระหว่างระบบ การไหลของข้อความถูกควบคุมโดยกฎและรูปแบบข้อมูลที่ระบุโดยโปรโตคอล เส้นสีน้ำเงินแสดงขอบเขตของชั้นโปรโตคอล (แนวนอน)

การแบ่งชั้นซอฟต์แวร์

ซอฟต์แวร์ที่รองรับโปรโตคอลมีโครงสร้างแบบหลายชั้น และความสัมพันธ์ระหว่างซอฟต์แวร์กับโครงสร้างแบบหลายชั้นของโปรโตคอลแสดงไว้ในรูปที่ 5

ในการส่งข้อความบนระบบ A โมดูลซอฟต์แวร์ชั้นบนสุดจะโต้ตอบกับโมดูลที่อยู่ด้านล่างโดยตรงและส่งมอบข้อความที่จะถูกห่อหุ้ม โมดูลด้านล่างจะกรอกข้อมูลส่วนหัวตามโปรโตคอลที่นำไปใช้และโต้ตอบกับโมดูลด้านล่าง ซึ่งจะส่งข้อความผ่านช่องทางการสื่อสารไปยังโมดูลด้านล่างของระบบ B บนระบบ B ที่รับข้อความจะเกิดกระบวนการย้อนกลับ ดังนั้นในที่สุดข้อความจะถูกส่งไปยังโมดูลบนสุดของระบบ B ในรูปแบบเดิม^{[ 53 ]}

การแปลโปรแกรมถูกแบ่งออกเป็นปัญหาย่อย ส่งผลให้ซอฟต์แวร์การแปลมีการแบ่งชั้นเช่นกัน ทำให้สามารถออกแบบชั้นซอฟต์แวร์ได้อย่างอิสระ แนวทางเดียวกันนี้สามารถพบได้ในการแบ่งชั้นของ TCP/IP ^{[ 54 ]}

โดยทั่วไปแล้ว โมดูลที่อยู่ต่ำกว่าเลเยอร์แอปพลิเคชันถือเป็นส่วนหนึ่งของระบบปฏิบัติการ การส่งข้อมูลระหว่างโมดูลเหล่านี้มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการส่งข้อมูลระหว่างโปรแกรมแอปพลิเคชันและเลเยอร์การขนส่งมาก ขอบเขตระหว่างเลเยอร์แอปพลิเคชันและเลเยอร์การขนส่งเรียกว่าขอบเขตระบบปฏิบัติการ^{[ 55 ]}

ปัญหาที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในการออกแบบและการใช้งานโปรโตคอลการสื่อสารสามารถแก้ไขได้ด้วยรูปแบบการออกแบบซอฟต์แวร์^{[ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]}

วิธีการที่เป็นทางการที่นิยมใช้ในการอธิบายไวยากรณ์การสื่อสาร ได้แก่Abstract Syntax Notation One ( มาตรฐาน ISO ) และAugmented Backus–Naur Form ( มาตรฐาน IETF )

แบบจำลอง เครื่องสถานะจำกัดใช้เพื่ออธิบายปฏิสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ของโปรโตคอลอย่างเป็นทางการ^{[ 65 ] [ 66 ]}และเครื่องสถานะจำกัดที่สื่อสารกัน^{[ 67 ]}

ความจำเป็นของมาตรฐานโปรโตคอลสามารถแสดงให้เห็นได้จากสิ่งที่เกิดขึ้นกับ โปรโตคอล Binary Synchronous Communications (BSC) ที่คิดค้นโดยIBM BSC เป็นโปรโตคอลระดับลิงก์รุ่นแรกๆ ที่ใช้ในการเชื่อมต่อโหนดสองโหนดที่แยกจากกัน เดิมทีไม่ได้ตั้งใจให้ใช้ในเครือข่ายหลายโหนด แต่การทำเช่นนั้นทำให้พบข้อบกพร่องหลายประการของโปรโตคอล ในกรณีที่ไม่มีการกำหนดมาตรฐาน ผู้ผลิตและองค์กรต่างๆ รู้สึกว่ามีอิสระที่จะปรับปรุงโปรโตคอล ทำให้เกิดเวอร์ชันที่ไม่เข้ากันในเครือข่ายของตน ในบางกรณี การกระทำนี้ทำโดยเจตนาเพื่อกีดกันผู้ใช้ไม่ให้ใช้อุปกรณ์จากผู้ผลิตรายอื่น มีโปรโตคอล bi-sync ดั้งเดิมมากกว่า 50 รูปแบบ เราสามารถสันนิษฐานได้ว่ามาตรฐานจะป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์เช่นนี้ขึ้นอย่างน้อยบางส่วน^{[ 28 ]}

ในบางกรณี โปรโตคอลต่างๆ สามารถครองตลาดได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการกำหนดมาตรฐาน โปรโตคอลเหล่านั้นเรียกว่ามาตรฐานโดยพฤตินัย (de facto standards ) มาตรฐานโดยพฤตินัยพบได้ทั่วไปในตลาดเกิดใหม่ ตลาดเฉพาะกลุ่ม หรือตลาดที่มีการผูกขาด (หรือมีผู้ประกอบการไม่กี่ราย ) มาตรฐานเหล่านี้สามารถครอบงำตลาดได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้เพื่อข่มขู่คู่แข่ง จากมุมมองทางประวัติศาสตร์ การกำหนดมาตรฐานควรถูกมองว่าเป็นมาตรการเพื่อต่อต้านผลเสียของมาตรฐานโดยพฤตินัย อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นในเชิงบวก เช่น ระบบปฏิบัติการมาตรฐานโดยพฤตินัยอย่าง Linux ไม่ได้ครอบงำตลาดในแง่ลบเช่นนี้ เพราะมีการเผยแพร่และดูแลรักษาซอร์สโค้ดอย่างเปิดเผย ทำให้เกิดการแข่งขันขึ้น

องค์กรมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับโปรโตคอลการสื่อสาร ได้แก่องค์การมาตรฐานสากล (ISO), สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU), สถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) และคณะทำงานด้านวิศวกรรมอินเทอร์เน็ต (IETF) IETF ดูแลรักษาโปรโตคอลที่ใช้ในอินเทอร์เน็ต IEEE ควบคุมโปรโตคอลซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์จำนวนมากในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับอุปกรณ์เชิงพาณิชย์และผู้บริโภค ITU เป็นองค์กรหลักของวิศวกรโทรคมนาคมที่ออกแบบเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะ (PSTN) รวมถึงระบบสื่อสารวิทยุ หลายระบบ สำหรับ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางทะเลจะใช้มาตรฐาน NMEA ส่วนWorld Wide Web Consortium (W3C) ผลิตโปรโตคอลและมาตรฐานสำหรับเทคโนโลยีเว็บ

องค์กรมาตรฐานสากลควรมีความเป็นกลางมากกว่าองค์กรระดับท้องถิ่นที่มีผลประโยชน์ส่วนตัวในระดับชาติหรือเชิงพาณิชย์ที่ต้องคำนึงถึง องค์กรมาตรฐานยังทำการวิจัยและพัฒนามาตรฐานในอนาคตอีกด้วย ในทางปฏิบัติ องค์กรมาตรฐานที่กล่าวถึงจะร่วมมือกันอย่างใกล้ชิด^{[ 68 ]}

หน่วยงานมาตรฐานหลายแห่งอาจมีส่วนร่วมในการพัฒนาโปรโตคอล หากไม่มีการประสานงานกัน ผลที่ได้อาจเป็นคำจำกัดความของโปรโตคอลหลายแบบที่ไม่เข้ากัน หรือการตีความข้อความหลายแบบที่ไม่เข้ากัน ตัวแปรสำคัญในคำจำกัดความหนึ่ง (เช่นค่าเวลาในการใช้งาน จะ ลดลงอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันลูปการกำหนดเส้นทาง ที่เสถียร ) อาจไม่ได้รับการเคารพในคำจำกัดความอื่น^{[ 69 ]}

ใน ISO กระบวนการกำหนดมาตรฐานเริ่มต้นด้วยการมอบหมายให้คณะทำงานย่อยทำงาน คณะทำงานจะออกร่างเอกสารการทำงานและเอกสารการอภิปรายให้กับผู้ที่เกี่ยวข้อง (รวมถึงหน่วยงานมาตรฐานอื่นๆ) เพื่อกระตุ้นให้เกิดการอภิปรายและแสดงความคิดเห็น ซึ่งจะก่อให้เกิดคำถามมากมาย การอภิปรายจำนวนมาก และโดยปกติแล้วจะมีความเห็นไม่ตรงกันบ้าง ความคิดเห็นเหล่านี้จะถูกนำมาพิจารณา และคณะทำงานจะจัดทำร่างข้อเสนอ หลังจากได้รับข้อเสนอแนะ การแก้ไข และการประนีประนอม ข้อเสนอดังกล่าวจะ กลายเป็นร่างมาตรฐานสากลและในที่สุดก็กลาย เป็น มาตรฐาน สากล มาตรฐานสากลจะได้รับการออกใหม่เป็นระยะๆ เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องและสะท้อนมุมมองที่เปลี่ยนแปลงไปในเรื่องนั้นๆ^{[ 70 ]}

บทเรียนที่ได้จากARPANETซึ่งเป็นต้นแบบของอินเทอร์เน็ต คือ โปรโตคอลจำเป็นต้องมีกรอบการทำงานเพื่อใช้งาน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพัฒนากรอบการทำงานอเนกประสงค์ที่พร้อมรับมือกับอนาคต ซึ่งเหมาะสมสำหรับโปรโตคอลที่มีโครงสร้าง (เช่น โปรโตคอลแบบหลายชั้น) และการกำหนดมาตรฐานของโปรโตคอลเหล่านั้น ซึ่งจะช่วยป้องกันมาตรฐานโปรโตคอลที่มีฟังก์ชันการทำงานซ้ำซ้อน และจะช่วยให้สามารถกำหนดความรับผิดชอบของโปรโตคอลในระดับต่างๆ (ชั้น) ได้อย่างชัดเจน^{[ 72 ]}สิ่งนี้ทำให้เกิดแบบจำลองการเชื่อมต่อระบบเปิด (แบบจำลอง OSI) ซึ่งใช้เป็นกรอบการทำงานสำหรับการออกแบบโปรโตคอลและบริการมาตรฐานที่สอดคล้องกับข้อกำหนดของแต่ละชั้น^{[ 73 ]}

ในแบบจำลอง OSI ระบบการสื่อสารจะถือว่าเชื่อมต่อกันด้วยสื่อทางกายภาพพื้นฐานที่ให้กลไกการส่งข้อมูลพื้นฐาน ชั้นต่างๆ ที่อยู่เหนือกว่านั้นจะถูกกำหนดหมายเลข แต่ละชั้นจะให้บริการแก่ชั้นที่อยู่เหนือกว่าโดยใช้บริการของชั้นที่อยู่ต่ำกว่าทันที ชั้นบนสุดจะให้บริการแก่กระบวนการแอปพลิเคชัน ชั้นต่างๆ สื่อสารกันโดยใช้อินเทอร์เฟซที่เรียกว่าจุดเข้าถึงบริการชั้นที่สอดคล้องกันในแต่ละระบบเรียกว่าเอนทิตีแบบเพียร์ในการสื่อสาร เอนทิตีแบบเพียร์สองตัวในชั้นที่กำหนดจะใช้โปรโตคอลเฉพาะสำหรับชั้นนั้น ซึ่งถูกนำไปใช้โดยใช้บริการของชั้นที่อยู่ต่ำกว่า^{[ 74 ]}สำหรับแต่ละชั้นจะมีมาตรฐานสองประเภท ได้แก่ มาตรฐานโปรโตคอลที่กำหนดวิธีการสื่อสารของเอนทิตีแบบเพียร์ในชั้นที่กำหนด และมาตรฐานบริการที่กำหนดวิธีการสื่อสารกับชั้นที่อยู่เหนือกว่า

ในแบบจำลอง OSI ชั้นต่างๆ และหน้าที่การทำงานของแต่ละชั้นเรียงจากชั้นสูงสุดไปชั้นต่ำสุดดังนี้:

• ชั้นแอปพลิเคชันอาจให้บริการต่อไปนี้แก่กระบวนการแอปพลิเคชัน: การระบุคู่ค้าการสื่อสารที่ตั้งใจไว้ การสร้างอำนาจที่จำเป็นในการสื่อสาร การพิจารณาความพร้อมใช้งานและการตรวจสอบสิทธิ์ของคู่ค้า ข้อตกลงเกี่ยวกับกลไกความเป็นส่วนตัวสำหรับการสื่อสาร ข้อตกลงเกี่ยวกับความรับผิดชอบในการกู้คืนข้อผิดพลาดและขั้นตอนการรับรองความสมบูรณ์ของข้อมูลการซิงโครไนซ์ระหว่างกระบวนการแอปพลิเคชันที่ร่วมมือกัน การระบุข้อจำกัดใดๆ เกี่ยวกับไวยากรณ์ (เช่น ชุดอักขระและโครงสร้างข้อมูล) การกำหนดต้นทุนและคุณภาพการบริการที่ยอมรับได้ การเลือกวินัยการสนทนา รวมถึงขั้นตอนการเข้าสู่ระบบและออกจากระบบที่จำเป็น^{[ 75 ]}
• ชั้นการนำเสนออาจให้บริการต่อไปนี้แก่ชั้นแอปพลิเคชัน: การร้องขอการสร้างเซสชัน การถ่ายโอนข้อมูล การเจรจาไวยากรณ์ที่จะใช้ระหว่างชั้นแอปพลิเคชัน การแปลงไวยากรณ์ที่จำเป็น การจัดรูปแบบ และการแปลงเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ (เช่น การบีบอัดข้อมูลและการเข้ารหัสข้อมูล) ^{[ 76 ]}
• เลเยอร์เซสชันอาจให้บริการต่อไปนี้แก่เลเยอร์การนำเสนอ: การสร้างและการยกเลิกการเชื่อมต่อเซสชัน การแลกเปลี่ยนข้อมูลปกติและเร่งด่วน บริการกักกันซึ่งอนุญาตให้เอนทิตีการนำเสนอที่ส่งสั่งการเอนทิตีเซสชันที่รับไม่ให้ปล่อยข้อมูลไปยังเอนทิตีการนำเสนอโดยไม่ได้รับอนุญาต การจัดการปฏิสัมพันธ์เพื่อให้เอนทิตีการนำเสนอสามารถควบคุมว่าใครจะเป็นผู้ดำเนินการฟังก์ชันควบคุมบางอย่าง การซิงโครไนซ์การเชื่อมต่อเซสชันใหม่ การรายงานข้อยกเว้นที่ไม่สามารถแก้ไขได้ไปยังเอนทิตีการนำเสนอ^{[ 77 ]}
• ชั้นการขนส่งให้การถ่ายโอนข้อมูลที่เชื่อถือได้และโปร่งใสในลักษณะที่คุ้มค่าตามที่ต้องการโดยคุณภาพการบริการที่เลือกไว้ อาจรองรับการรวมการเชื่อมต่อการขนส่งหลายรายการเข้ากับการเชื่อมต่อเครือข่ายเดียว หรือแบ่งการเชื่อมต่อการขนส่งหนึ่งรายการออกเป็นการเชื่อมต่อเครือข่ายหลายรายการ^{[ 78 ]}
• ชั้นเครือข่ายทำหน้าที่ตั้งค่า บำรุงรักษา และปล่อยเส้นทางเครือข่ายระหว่างเอนทิตีการขนส่ง เมื่อจำเป็นต้องใช้รีเลย์ ชั้นนี้จะทำหน้าที่กำหนดเส้นทางและรีเลย์ คุณภาพของบริการจะถูกเจรจาระหว่างเอนทิตีเครือข่ายและการขนส่งในขณะที่ตั้งค่าการเชื่อมต่อ ชั้นนี้ยังรับผิดชอบในการควบคุมความแออัดของเครือข่าย ด้วย ^{[ 79 ]}
• ชั้นดาต้าลิงก์ทำหน้าที่ตั้งค่า บำรุงรักษา และปล่อยการเชื่อมต่อดาต้าลิงก์ ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในชั้นกายภาพจะถูกตรวจพบและอาจได้รับการแก้ไข ข้อผิดพลาดจะถูกรายงานไปยังชั้นเครือข่าย การแลกเปลี่ยนหน่วยดาต้าลิงก์ (รวมถึงการควบคุมการไหล) ถูกกำหนดโดยชั้นนี้^{[ 80 ]}
• ชั้นกายภาพอธิบายรายละเอียดต่างๆ เช่น คุณลักษณะทางไฟฟ้าของการเชื่อมต่อทางกายภาพ เทคนิคการส่งที่ใช้ และการตั้งค่า การบำรุงรักษา และการเคลียร์การเชื่อมต่อทางกายภาพ^{[ 81 ]}

ตรงกันข้ามกับโครงสร้างเลเยอร์ของ TCP/IPซึ่งถือว่าเครือข่ายไม่มีการเชื่อมต่อ RM/OSI ถือว่าเครือข่ายมีการเชื่อมต่อ^{[ 82 ]}เครือข่ายที่มีการเชื่อมต่อเหมาะสมกว่าสำหรับเครือข่ายบริเวณกว้าง และเครือข่ายที่ไม่มีการเชื่อมต่อเหมาะสมกว่าสำหรับเครือข่ายบริเวณท้องถิ่น การสื่อสารที่มีการเชื่อมต่อต้องการเซสชันและวงจร (เสมือน) บางรูปแบบ ดังนั้นจึงมีเลเยอร์เซสชัน (ซึ่งในโมเดล TCP/IP ขาดไป) สมาชิกที่เป็นส่วนประกอบของ ISO ส่วนใหญ่ให้ความสำคัญกับเครือข่ายบริเวณกว้าง ดังนั้นการพัฒนา RM/OSI จึงมุ่งเน้นไปที่เครือข่ายที่มีการเชื่อมต่อ และเครือข่ายที่ไม่มีการเชื่อมต่อถูกกล่าวถึงครั้งแรกในภาคผนวกของ RM/OSI ^{[ 83 ] [ 84 ]}และต่อมาได้รวมเข้ากับการอัปเดต RM/OSI ^{[ 85 ]}

ในขณะนั้นIETF ต้องรับมือกับเรื่องนี้และความจริงที่ว่าอินเทอร์เน็ตต้องการโปรโตคอลที่ไม่มีอยู่จริงส่งผลให้ IETF พัฒนากระบวนการกำหนดมาตรฐานของตนเองโดยอาศัย "ฉันทามติคร่าวๆ และรหัสที่ใช้งานอยู่" [ ^{86 ] กระบวนการ}กำหนดมาตรฐานนี้อธิบายไว้ในRFC 2026 

ปัจจุบัน IETF ได้กลายเป็นองค์กรกำหนดมาตรฐานสำหรับโปรโตคอลที่ใช้บนอินเทอร์เน็ต RM/OSI ได้ขยายรูปแบบของตนเพื่อรวมบริการแบบไร้การเชื่อมต่อ และด้วยเหตุนี้ ทั้ง TCP และ IP จึงสามารถพัฒนาเป็นมาตรฐานสากลได้