TCP/IP通常被認爲是一個四層協議系統，TCP/IP協議族是一組不同的協議組合在一起構成的協議族。儘管通常稱該協議族爲TCP/IP，但TCP和IP只是其中的兩種協議而已，如表1所示。每一層負責不同的功能：
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TCP/IP層描述
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主要協議
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主要功能
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應用層
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Http、Telnet、FTP和e-mail等 | 負責把數據傳輸到傳輸層或接收從傳輸層返回的數據 |
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傳輸層
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TCP和UDP | 主要爲兩臺主機上的應用程序提供端到端的通信，TCP爲兩臺主機提供高可靠性的數據通信。它所做的工作包括把應用程序交給它的數據分成合適的小塊交給下面的網絡層，確認接收到的分組，設置發送最後確認分組的超時時鐘等。UDP則爲應用層提供一種非常簡單的服務。它只是把稱作數據報的分組從一臺主機發送到另一臺主機，但並不保證該數據報能到達另一端。 |
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網絡層
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ICMP、IP 和 IGMP | 有時也稱作互聯網層，主要爲數據包選擇路由，其中IP是TCP/IP協議族中最爲核心的協議。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP數據都以IP數據報格式傳輸 |
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鏈路層
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ARP 、RARP和設備驅動程序及接口卡 | 發送時將IP包作爲幀發送；接收時把接收到的位組裝成幀；提供鏈路管理；錯誤檢測等 |
表1
分層的概念說起來非常簡單，但在實際的應用中非常的重要，在進行網絡設置和排除故障時對網絡層次理解得很透，將對工作有很大的幫助。例如：設置路由是網絡層IP協議的事，要查找MAC地址是鏈路層ARP的事，常用的Ping命令由ICMP協議來做的。
圖5顯示了各層協議的關係，理解它們之間的關係對下面的協議分析非常重要。
圖5
b. 數據發送時是自上而下，層層加碼；數據接收時是自下而上，層層解碼。
當應用程序用TCP傳送數據時，數據被送入協議棧中，然後逐個通過每一層直到被當作一串比特流送入網絡。其中每一層對收到的數據都要增加一些首部信息（有時還要增加尾部信息），該過程如圖6所示。TCP傳給IP的數據單元稱作TCP報文段或簡稱爲TCP段。IP傳給網絡接口層的數據單元稱作IP數據報。通過以太網傳輸的比特流稱作幀(Frame)。
圖6
C. 邏輯上通訊是在同級完成的
垂直方向的結構層次是當今普遍認可的數據處理的功能流程。每一層都有與其相鄰層的接口。爲了通信，兩個系統必須在各層之間傳遞數據、指令、地址等信息，通信的邏輯流程與真正的數據流的不同。雖然通信流程垂直通過各層次，但每一層都在邏輯上能夠直接與遠程計算機系統的相應層直接通信。
從圖7可以看出，通訊實際上是按垂直方向進行的，但在邏輯上通信是在同級進行的。
圖7
2、過程描述
爲了更好的分析協議，我們先描述一下上述例子數據的傳輸步驟。如圖8所示：
圖8