Загальний рівень

Оскільки на мережевому рівні не встановлюються з'єднання, то немає ніяких гарантій, що всі пакети будуть доставлені в місце призначення цілими і непошкодженими або прийдуть у тому ж порядку, у якому вони були відправлені. Це завдання — забезпечення надійного інформаційного зв'язку між двома кінцевими вузлами — вирішує загальний рівень стека TCP/IP, що зветься також транспортним.

На цьому рівні функціонують протокол управління передачею TCP (Transmission Control Protocol) і протокол дейтаграм користувача UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP забезпечує надійну передачу повідомлень між віддаленими прикладними процесами за рахунок утворення логічних з'єднань. Цей протокол дозволяє рівноранговим об'єктам на комп'ютері-відправнику й комп'ютері-одержувачі підтримувати обмін даними в дуплексному режимі. TCP дозволяє без помилок доставити сформований на одному з комп'ютерів потік байт у будь-який інший комп'ютер, що входить у складену мережу. TCP поділяє потік байт на частини — сегменти й передає їх нижче лежачому рівню міжмережевої взаємодії. Після того як ці сегменти будуть доставлені засобами рівня міжмережевої взаємодії в пункт призначення, протокол TCP знову збере їх у безперервний потік байт.

Протокол UDP забезпечує передачу прикладних пакетів дейтаграмним способом, як і головний протокол рівня міжмережевої взаємодії IP, і виконує тільки функції сполучної ланки (мультиплексора) між мережевим протоколом і чисельними службами прикладного рівня або користувацьких процесів.

Прикладний рівень

Прикладний рівень об'єднує всі служби, які надаються системою користувальницьким додаткам. За довгі роки використання в мережах різних країн й організацій стек TCP/IP накопив велику кількість протоколів і служб прикладного рівня. Прикладний рівень реалізується програмними системами, побудованими в архітектурі клієнт-сервер, що базуються на протоколах нижніх рівнів. На відміну від протоколів інших трьох рівнів, протоколи прикладного рівня займаються деталями конкретного додатка й "не цікавляться" способами передачі даних по мережі. Цей рівень постійно розширюється за рахунок приєднання до стару, минулу багаторічну експлуатацію мережевим службам типу Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP порівняно нових служб таких, наприклад, як протокол передачі гіпертекстової інформації HTTP.

Рівень мережевих інтерфейсів

Ідеологічною відмінністю архітектури стека TCP/IP від багаторівневої організації інших стеків є інтерпретація функцій самого нижнього рівня — рівня мережевих інтерфейсів. Протоколи цього рівня повинні забезпечувати інтеграцію в складену мережу інших мереж, причому завдання ставиться так: мережа TCP/IP повинна мати засоби включення в себе будь-якої іншої мережі, яку б внутрішню технологію передачі даних ця мережа не використовувала. Звідси випливає, що цей рівень не можна визначити раз і назавжди. Для кожної технології, що включає в складену мережу підмережі, повинні бути розроблені власні інтерфейсні засоби. До таких інтерфейсних засобів належать протоколи інкапсуляції IP-пакетів рівня міжмережевої взаємодії в кадри локальних технологій. Наприклад, документ RFC 1042 визначає способи інкапсуляції IP-пакетів у кадри технологій IEEE 802. Для цих цілей повинен використовуватися заголовок LLC/SNAP, причому в полі Туре заголовка SNAP повинен бути указаний код 0x0800. Тільки для протоколу Ethernet в RFC 1042 зроблено виняток - крім заголовка LLC/SNAP дозволяється використовувати кадр Ethernet DIX, що не має заголовка LLC, зате має поле Туре. У мережах Ethernet кращою є інкапсуляція IP-пакета в кадр Ethernet DIX.

Рівень мережевих інтерфейсів у протоколах TCP/IP не регламентується, але він підтримує всі популярні стандарти фізичного й канального рівнів: для локальних мереж це Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальних мереж - протоколи з'єднань «точка-точка» SLIP і РРР, протоколи територіальних мереж з комутацією пакетів Х.25, frame relay. Розроблена також спеціальна специфікація, що визначає використання технології ATM як транспорт канального рівня. Звичайно з появою нової технології локальних або глобальних мереж вона швидко включається в стек TCP/IP за рахунок розробки відповідного RFC, що визначає метод інкапсуляції IP-пакетів у її кадри (специфікація RFC 1577, що визначає роботу IP через мережі ATM, з'явилася в 1994 році незабаром після прийняття основних стандартів цієї технології).