Xem mã nguồn của TCP/IP

== Các tầng ==
Sau đây là miêu tả từng tầng trong bộ giao thức TCP/IP.

=== Tầng ứng dụng ===
[[Tầng ứng dụng]] là nơi các chương trình mạng thường dùng làm việc nhất nhằm liên lạc giữa các nút trong một mạng.

Giao tiếp xảy ra trong tầng này là tùy theo các ứng dụng cụ thể và dữ liệu được truyền từ chương trình, trong định dạng được sử dụng nội bộ bởi ứng dụng này, và được [[đóng gói (mạng)|đóng gói]] theo một giao thức tầng giao vận.

Do chồng TCP/IP không có tầng nào nằm giữa ứng dụng và các tầng giao vận, tầng ứng dụng trong bộ TCP/IP phải bao gồm các giao thức hoạt động như các giao thức tại [[tầng trình diễn]] và [[tầng phiên]] của [[mô hình OSI]]. Việc này thường được thực hiện qua các [[thư viện lập trình]].

Dữ liệu thực để gửi qua mạng được truyền cho tầng ứng dụng, nơi nó được đóng gói theo giao thức tầng ứng dụng. Từ đó, dữ liệu được truyền xuống [[giao thức tầng thấp]] tại tầng giao vận.

Hai giao thức tầng thấp thông dụng nhất là [[TCP]] và [[UDP]]. Mỗi ứng dụng sử dụng dịch vụ của một trong hai giao thức trên đều cần có [[cổng TCP và UDP|cổng]]. Hầu hết các ứng dụng thông dụng có các cổng đặc biệt được cấp sẵn cho các [[chương trình phục vụ]] (''server'')([[Hypertext Transfer Protocol|HTTP]] - Giao thức truyền [[siêu văn bản]] dùng cổng 80; [[FTP]] - Giao thức truyền tệp dùng cổng 21, v.v..) trong khi các [[trình khách]] (''client'') sử dụng các [[cổng TCP và UDP|cổng tạm thời]] (''ephemeral port'').

Các [[router|thiết bị định tuyến]] và [[switch|thiết bị chuyển mạch]] không sử dụng tầng này nhưng các ứng dụng [[điều chỉnh thông lượng]] (''bandwidth throttling'') thì có dùng.

=== Tầng giao vận ===
Trách nhiệm của [[tầng giao vận]] là kết hợp các khả năng truyền thông điệp [[kết nối trực tiếp|trực tiếp]] (''end-to-end'') không phụ thuộc vào mạng bên dưới, kèm theo [[kiểm soát lỗi]] (''error control''), phân mảnh (''fragmentation'') và [[điều khiển lưu lượng]]. Việc truyền thông điệp trực tiếp hay kết nối các ứng dụng tại tầng giao vận có thể được phân loại như sau:

* 1. [[định hướng kết nối]] (''connection-oriented''), ví dụ [[TCP]]
* 2. [[phi kết nối]] (''connectionless''), ví dụ [[UDP]]

Tầng giao vận có thể được xem như một cơ chế vận chuyển thông thường, nghĩa là trách nhiệm của một phương tiện vận tải là đảm bảo rằng hàng hóa/hành khách của nó đến đích an toàn và đầy đủ.

Tầng giao vận cung cấp dịch vụ kết nối các ứng dụng với nhau thông qua việc sử dụng các [[cổng TCP và UDP]]. Do IP chỉ cung cấp dịch vụ phát chuyển nỗ lực tối đa (''best effort delivery''), tầng giao vận là tầng đầu tiên giải quyết vấn đề độ tin cậy.

Ví dụ, [[TCP]] là một giao thức định hướng kết nối. Nó giải quyết nhiều vấn đề độ tin cậy để cung cấp một [[dòng byte đáng tin cậy]] (''reliable byte stream''):
* dữ liệu đến đích đúng thứ tự
* sửa lỗi dữ liệu ở mức độ tối thiểu
* dữ liệu trùng lặp bị loại bỏ
* các gói tin bị thất lại/loại bỏ được gửi lại
* có kiểm soát tắc nghẽn giao thông dữ liệu

Tuy các giao thức định tuyến động (''dynamic routing protocol'') khớp về kỹ thuật với tầng giao vận trong bộ giao thức TCP/IP (do chúng chạy trên IP), nhưng chúng thường được xem là một phần của tầng mạng. Một ví dụ là [[giao thức OSPF]] (số hiệu giao thức IP là 89).

Giao thức mới hơn, [[SCTP]] (''Stream Control Transmission Protocol|''), cũng là một cơ chế giao vận [[định hướng kết nối]] "đáng tin cậy". Giao thức này định hướng dòng (''stream-oriented''), chứ không định hướng byte như TCP, và cung cấp nhiều dòng đa công (''multiplexed'') trên một kết nối. Nó còn hỗ trợ [[multi-homed]], trong đó một đầu của kết nối có thể được đại diện bởi nhiều [[địa chỉ IP]] (đại diện cho nhiều giao diện vật lý), sao cho, nếu một giao diện vật lý thất bại thì kết nối vẫn không bị gián đoạn. Giao thức này ban đầu được phát triển dành cho các ứng dụng điện thoại (để vận chuyển [[SS7]] trên [[iP|giao thức IP]]), nhưng nó cũng có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác.

[[UDP]] là một giao thức [[datagram]] [[phi kết nối]]. Cũng như IP, nó là một giao thức [[phát chuyển nỗ lực tối đa|nỗ lực tối đa]] hay "không đáng tin cậy". Vấn đề duy nhất về độ tin cậy mà nó giải quyết là sửa lỗi dữ liệu (dù chỉ bằng một thuật toán [[giá trị tổng kiểm|tổng kiểm]] yếu).
UDP thường được dùng cho các ứng dụng như các [[phương tiện truyền thông theo dòng]] (''streaming media'') chứa âm thanh và hình ảnh, v.v.., trong đó, vấn đề gửi đến đúng giờ có vai trò quan trọng hơn độ tin cậy, hoặc cho các ứng dụng truy vấn/đáp ứng đơn giản như tra cứu [[DNS|tên miền]], trong đó, phụ phí của việc thiết lập một kết nối đáng tin cậy lớn một cách không cân xứng.

Giao thức [[DCCP]] hiện đang được phát triển bởi [[IETF]] (''Internet Engineering Task Force''). Nó cung cấp nội dung [[điều khiển lưu lượng]] của TCP, trong khi đối với người dùng, nó giữ bề ngoài như mô hình dịch vụ datagram của UDP.

Cả TCP và UDP được dùng cho một số ứng dụng bậc cao (''high-level''). Các ứng dụng tại các địa chỉ mạng cho trước được phân biệt bởi [[cổng TCP và UDP|cổng TCP hay UDP]] của nó. Theo quy ước, các cổng "nổi tiếng" được liên kết với một số ứng dụng cụ thể. (''Xem [[Danh sách cổng TCP và UDP]].'')

[[RTP]] (''Real-time Transport Protocol'' - giao thức giao vận thời gian thực) là một giao thức datagram được thiết kế cho dữ liệu [[thời gian thực]] (''real-time''), chẳng hạn [[phương tiện truyền thông theo dòng|hình và tiếng được truyền theo dòng]] ('streaming audio and video'). RTP là một giao thức tầng phiên sử dụng định dạng gói tin UDP làm căn bản. Tuy nhiên, nó được đặt vào tầng giao vận của chồng giao thức TCP/IP.

=== Tầng mạng ===
Theo định nghĩa ban đầu, [[tầng mạng]] giải quyết các vấn đề dẫn các gói tin qua một mạng đơn. Một số ví dụ về các giao thức như vậy là [[X.25]], và [[giao thức Host/IMP]] của mạng [[ARPANET]].

Với sự xuất hiện của khái niệm [[liên mạng]], các chức năng mới đã được bổ sung cho tầng này, đó là chức năng dẫn đường cho dữ liệu từ [[mạng máy tính|mạng]] nguồn đến mạng đích. Nhiệm vụ này thường đòi hỏi việc [[định tuyến]] cho gói tin quan một mạng lưới của các mạng máy tính, đó là [[liên mạng]].

Trong bộ giao thức liên mạng, giao thức [[IP]] thực hiện nhiệm vụ cơ bản dẫn đường dữ liệu từ nguồn tới đích. IP có thể chuyển dữ liệu theo yêu cầu của nhiều [[giao thức tầng trên]] khác nhau; mỗi giao thức trong đó được định danh bởi một số hiệu giao thức duy nhất: [[giao thức ICMP]] (''Internet Control Message Protocol'') là giao thức 1 và [[giao thức IGMP]] (''Internet Group Management Protocol'') là giao thức 2.

Một số giao thức truyền bởi IP, chẳng hạn ICMP (dùng để gửi thông tin chẩn đoán về truyền dữ liệu bằng IP) và IGMP (dùng để [[quản lý dữ liệu]] đa truyền (''multicast'')), được đặt lên trên IP nhưng thực hiện các chức năng của tầng liên mạng, điều này minh họa một sự bất tương thích giữa liên mạng và chồng TCP/IP và [[mô hình OSI]]. Tất cả các giao thức định tuyến, chẳng hạn [[giao thức BGP]] (''Border Gateway Protocol''), [[giao thức OSPF]], và [[giao thức RIP]] (''Routing information protocol|''), đều thực sự là một phần của tầng mạng, mặc dù chúng có thể có vẻ thuộc về phần trên của chồng giao thức.

=== Tầng liên kết ===
Các giao thức thuộc tầng liên kết được sử dụng để chuyển các gói tin từ tầng mạng tới các máy chủ (''host'') khác nhau.{{Sfn|F. Kurose|2013|p=52|ps=, "1.5.1 Layered Architecture Link Layer"}}{{Sfn|Internet Engineering Task Force|1989|p=10|ps=, 1.1.3  Internet Protocol Suite "Link layer"}} Các quá trình truyền các gói tin trên một liên kết cho trước và nhận các gói tin từ một liên kết cho trước có thể được điều khiển cả trong [[phần mềm]] [[Bộ điều vận thiết bị|điều vận thiết bị]] (''device driver'') dành cho [[card mạng]], cũng như trong [[firmware]] hay các [[chipset]] chuyên dụng. Những thứ đó sẽ thực hiện các chức năng [[tầng liên kết dữ liệu|liên kết dữ liệu]] chẳng hạn như bổ sung một [[tín đầu]] (''packet header'') để chuẩn bị cho việc truyền gói tin đó, rồi thực sự truyền frame dữ liệu qua một [[môi trường truyền|môi trường]] [[tầng vật lý|vật lý]].

Đối với truy nhập Internet qua [[modem]] quay số, các gói IP thường được truyền bằng cách sử dụng [[pPP (giao thức)|giao thức PPP]]. Đối với [[truy nhập Internet băng thông rộng]] (''broadband'') như [[ADSL]] hay [[modem cáp]], giao thức [[PPPoE]] thường được sử dụng. Mạng dây cục bộ (''local wired network''') thường sử dụng [[Ethernet]], còn mạng không dây cục bộ thường dùng chuẩn [[IEEE 802.11]]. Đối với các [[mạng diện rộng]] (''wide-area network''), các giao thức thường được sử dụng là [[PPP (giao thức)|PPP]] đối với các đường [[T-carrier]] hoặc [[E-carrier]], [[Frame relay]], [[ATM (giao thức)|ATM]] (''Asynchronous Transfer Mode''), hoặc giao thức [[packet over SONET/SDH]] (POS).

Tầng liên kết còn có thể là tầng nơi các gói tin được chặn (''intercepted'') để gửi qua một [[mạng riêng ảo]] (''virtual private network''). Khi xong việc, dữ liệu tầng liên kết được coi là dữ liệu của ứng dụng và tiếp tục đi xuống theo chồng giao thức TCP/IP để được thực sự truyền đi. Tại đầu nhận, dữ liệu đi lên theo chồng TCP/IP hai lần (một lần cho mạng riêng ảo và lần thứ hai cho việc định tuyến).

Tầng liên kết còn có thể được xem là bao gồm cả [[tầng vật lý]] - tầng là kết hợp của các thành phần mạng vật lý thực sự ([[hub]], các [[bộ lặp]] (''repeater''), [[cáp mạng]], [[cáp quang]], [[cáp đồng trục]] (''coaxial cable''), [[card mạng]], cạc HBA (Host Bus Adapter) và các thiết bị nối mạng có liên quan: RJ-45, BNC, etc), và các đặc tả mức thấp về các tín hiệu (mức [[điện thế|hiệu điện thế]], [[tần số]], v.v..).