Das Schichtenmodell von Gigabit-Ethernet basiert auf dem Ethernet-Schichtenmodell. Die Sicherungsschicht besteht aus dem Medium Access Control ( MAC)für das medienspezifische Zugangsverfahren und dem Logical Link Control ( LLC) für die Stations- Adressierung und Fehlerprüfung und erfährt mit dem optionalen Sublayer MAC Control eine weitere Unterteilung.
Die Bitübertragungsschicht kennt zwei Protokollsäulen, entsprechend den verschiedenen medientechnischen Zugängen für Multimodefaser, Monomodefaser, STP- und FTP-Kabel. Zwischen dem Übertragungsmedium und dem Physical Layer ( PHY) befindet sich als Schnittstelle das Medium Dependent Interface ( MDI), und zwischen den Sublayern des Physical Layer (PHY) und der Sicherungsschicht gibt es das Gigabit Media Independent Interface ( GMII) in dem die Taktraten festgelegt werden. Das GMII-Interface kann sowohl Datenraten vom klassischen Ethernet mit 10 Mbit/s, als auch von Fast-Ethernet mit 100 Mbit/s verarbeiten.
Der Physical Layer besteht aus den drei Sublayern Physical Coding Sublayer ( PCS), Physical Media Attachment ( PMA), Physical Medium Dependent ( PMD) und dem Autonegotiation Sublayer.