开放系统互连 (OSI) 层模型提供了一个概念框架，将通信系统的功能标准化为七个不同的层，从而促进了不同系统和技术之间的互操作性和通信。每一层都具有特定的功能，并与该层的上一层和下一层进行交互，从而提供一种结构化和模块化的网络通信方法。

七个 OSI 层分别是：

• 物理层
• 数据链路层
• 网络层
• 传输层
• 会话层
• 表示层
• 应用层

在工业以太网系统中，OSI 模型用于实现通信协议的标准化，并确保器件之间的兼容性和互操作性。工业以太网协议（如 PROFINET）利用各 OSI 层，尤其是用于硬件连接的物理层、用于以太网帧通信的数据链路层，以及用于协议特定的寻址和路由的网络层。

物理层由以太网 PHY 处理。根据协议，使用 10/100Mbit 以太网 PHY 或 10/100/1000Mbit 以太网 PHY。新的市场趋势还要求使用单线对以太网 (SPE) PHY，它也支持从 10Mbit/s 到 1000Mbit/s 的速度。

数据链路层负责托管媒体访问控制 (MAC) 实现。这里常用的是进行 TCP/IP 数据通信的标准以太网 MAC。工业以太网协议对 MAC 层进行了一些扩展，以支持高优先级以太网帧和特定以太网帧处理（如直通和即时）的循环数据交换。

网络层和传输层负责以太网通信中的互联网协议 (IP) 和 UDP/TCP。工业以太网协议也可以使用这三个块，但工业以太网协议第 5 层中的协议栈通常可以直接访问第 2 层，从而绕过 UDP/TCP 和 IP 块。

会话层可运行工业以太网协议栈，这是工业协议特有的协议栈。

表示层和会话层包含工业应用，具体取决于器件的客户用例。