Couche Application
Les concepteurs de TCP/IP estimaient que les protocoles de niveau supérieur devaient inclure les détails des couches OSI Session et Présentation. Ils ont donc simplement créé une couche Application qui gère tous les protocoles de haut niveau, la représentation, l'encodage et le contrôle du dialogue. Le modèle TCP/IP regroupe en une seule couche tous les aspects liés aux applications et suppose que les données ont été préparées de manière adéquate pour la couche suivante.

Couche Transport
La couche Transport est chargée de tous les aspects de qualité de service touchant la fiabilité, le contrôle de flux et la correction des erreurs. L'un de ses protocoles, le TCP (Transmission Control Protocol - protocole de contrôle de transmission), offre la souplesse nécessaire pour établir des communications réseau fiables, fluides et à bas taux d'erreurs. Le protocole TCP est orienté connexion. Il établit un dialogue entre l'ordinateur source et l'ordinateur destination pendant qu'il assemble l'information de la couche Application en unités appelées segments. Un protocole orienté connexion ne présume pas qu'il existe un circuit entre les ordinateurs en communication (sinon, ce serait la commutation de circuits). Ce type de fonctionnement indique qu'il y a un échange de segments de couche 4 entre les deux ordinateurs hôtes pour confirmer l'existence logique de la connexion pendant un certain temps. C'est ce qu'on appelle la commutation de paquets.

Couche Internet
Le rôle de la couche Internet consiste à envoyer des paquets source à partir d'un réseau quelconque de l'interréseau et à les acheminer à destination, indépendamment du parcours et des réseaux empruntés pour y parvenir. Le protocole qui régit cette couche s'appelle IP (Internet Protocol). La couche Internet assure le choix du trajet optimal et la commutation des paquets. Vous pouvez vous la représenter comme un système postal. Lorsque vous postez une lettre, vous ne vous préoccupez pas de savoir comment elle arrivera à destination (il existe de nombreuses routes possibles), tout ce qui vous intéresse c'est qu'elle arrive.

Couche Accès au réseau
Le nom de cette couche a un sens très large et peut prêter à confusion. On l'appelle parfois la couche hôte-réseau. Cette couche se charge de tout ce dont un paquet IP a besoin pour établir une liaison physique, puis une autre, et ainsi de suite. Cela comprend les détails sur les technologies des réseaux local et étendu, en fait, ce sont toutes les fonctions des couches OSI Physique et Liaison de données.