tcp/ip協議同iso/osi模型一樣，也可以安排成棧形式。但這個棧不同於iso/osi版本，比iso/osi棧少，所以又稱之為短棧。另外，需要知道的是：tcp/ip協議棧只是許多支援iso/osi分層模型協議棧的一種，是乙個具體的協議棧。
對於tcp/ip協議棧劃分為幾層更合適，多年來專家們一直未達成共識，大部分對tcp/ip協議棧的描述都假定它佔據了協議結構的4到5個功能層。下面我們對這兩種主流的分層方法分別進行描述。
1 基於4層的tcp/ip協議棧基本描述
基於4層的tcp/ip協議棧最具說服力的是：這一觀點是由tcp/ip原始標準的創立者——美國國防部提出的，它與iso/osi參考模型的對應關係如下圖：
圖1 tcp/ip協議棧層次結構與iso/osi參考模型的對應關係
如圖1所示，tcp/ip協議棧從低層開始，依次為網路訪問層、網路互連層、傳輸層和應用層，具體描述如下：
1.1 網路訪問層（network access layer）
網路訪問層（又稱網路層），位於tcp/ip協議棧的最低層,該層中的協議提供了資料傳送的方法，使得系統可以通過連線的網路將資料傳送到其它裝置，並定義了如何利用網路來傳送ip資料報。它基本上包括了iso/osi模型中的資料鏈路層和物理層的所有功能。tcp/ip網路訪問層定義了網路傳送ip資料報的方式（即流與分組），使得系統能夠把資料傳送給與網路直接相連的裝置。
網路訪問層的協議與較高層協議不一樣，它必須知道物理網路的各種細節，以便準確地格式化傳輸的資料，使其遵守網路規定。因此，網路訪問層的協議種類繁多，每乙個協議都對應一種物理網路標準。這些協議常常由裝置驅動程式和相關的程式結合而成，其內含的api除將ip資料封裝成能在網路中傳送的單元——幀外，還能將ip位址轉換成為網路使用的實體地址。典型的協議例項有rfc 826（位址轉換協議 arp）、rfc 894（乙太網上ip資料報傳輸標準）等。
1.2 網路互連層 （internet layer）
網路互連層（又稱網際層）位於網路訪問層之上，由互連網協議（ip）、互連網控制報文協議（icmp）和互連網組管理協議（igmp）等協議組成。ip是tcp/ip的核心，也是網路互連層中最重要的協議，它提供基本的分組傳送服務，是構建tcp/ip網路的基礎。因為，無論是ip上層還是ip下層的協議，也不管資料是輸入還是輸出，目的地在何方，它們都使用ip來傳遞資料。概括起來，ip主要完成以下任務：
ip是乙個「無連線協議」，它在傳輸資料之前不交換控制資訊來建立端到端的連線，而且還要依靠其它層的協議提供錯誤檢測和錯誤恢復。但這並不能說明ip協議是不可信賴的，事實上，它可以正確的將資料傳送到已連線的網路，只是它並不能檢驗資料是否被正確地接收。
1.3 傳輸層（ transport layer）
傳輸層也稱主機到主機的傳輸層，位於tcp/ip棧的第3層，它為應用層提供可靠的或不可靠的端到端服務。tcp（傳輸控制協議）和udp（使用者資料報協議）是傳輸層中兩個最重要的協議。它們都為應用層和網路互連層傳送資料，二者的區別在於：tcp是一種可靠的、面向連線的、位元組流協議，它利用端到端錯誤檢測與糾正功能提供可靠的資料傳輸服務，因為它能驗證資料在網路上是否以合適的序列正確地傳輸；而udp是乙個不可靠的無連線資料報協議，就像ip一樣，它能為應用程式提供低開銷的無連線資料報傳輸服務。
總之，tcp的優勢在於可靠，但開銷大；而udp比較適合於傳輸的資料量少及使用「查詢——響應」方式的應用程式的服務。
應用層位於tcp/ip協議棧的頂層，它為使用者提供各種網路服務，如檔案傳輸、遠端登入、電子郵件等。同時，應用層包含與具體應用程式相關的所有細節。
對於網路軟體工程師而言，你在應用層的工作是將資訊傳到協議棧的下一合適層。協議棧的每一層要完成各自的功能。也就是說，tcp/ip協議將共同工作，完成位址轉換、定址和資料傳輸工作。為了和協議棧上的協議通訊，必須知道有哪些協議可用，並知道它們在協議棧中的位置和功能。正常情況下應用程式將和傳輸協議的某乙個協議（tcp或udp）進行通訊，或不使用傳輸層服務，直接與網路互連層的ip打交道（如外部閘道器協議 egp）。
2 基於5層的tcp/ip協議棧基本描述
相對於iso/osi模型，基於5層的tcp/ip協議比基於4層的tcp/ip協議更容易理解，具體的分層方案如下圖2：
圖2 tcp/ip協議棧層次結構與iso/osi參考模型的對應關係
比較圖2和圖1可以看出，從頂層向下三層（應用層、傳輸層和網路互連層）對於基於5層的tcp/ip和基於4層的tcp/ip其功能都是一樣的，這裡不在贅述。除此之外，基於5層的tcp/ip在低層比基於4層的tcp/ip分層更詳細，即用物理層和鏈路層兩層來表示上面講到的網路訪問層。
2.1 物理層
tcp/ip協議棧的物理層與iso/osi模型的物理層相同——它包括攜帶網路資料的傳輸**介質，這種介質通常是雙絞線、同軸電纜或標準串列埠線等，網路設計人員必須知道網路介質的傳輸特性。
2.2 鏈路層
鏈路層包括乙個硬體介面和兩個協議模組：位址解析協議（arp）和反向位址解析協議（rarp）。鏈路層處理物理層和網路互連層的資料交換，並向網路互連層隱藏物理層的執行細節。當鏈路層完成其工作時，網路互連層的協議不關心網路是使用乙太網技術還是令牌環技術，網路互連層只是簡單地將資料傳給鏈路層，然後由鏈路層處理所有進一步的資料傳輸。
綜上所述，不論採用哪種分層方式，其核心和功能是一樣的，特別是在應用層。應用層的初級網路使用者對分層幾乎不感興趣，但要進行網路程式設計的人必須清楚這一點：當使用者啟動了某個應用層服務之後，該應用要首先建立乙個到某特定機器的連線，隨後告訴目的機器本次連線的操作意圖，並控制整個操作過程。在源計算機系統中，應用層將要傳送的資訊交給服務層的tcp（或udp），tcp通過增加tcp協議所規定的報頭來確保資訊正確地傳輸到目的地。然後，tcp把包括目的位址在內的報頭和使用者資料交給網路互連層的ip，ip負責為資訊選擇路由。由於 tcp和ip處理與網路有關的細節，所以應用層協議可以將乙個網路連線看成乙個簡單的位元組流，而不必描述與通訊有關的任何細節。
對網路通訊軟體設計者而言，乙個網路連線可由兩對元素完全刻畫：源主機的ip位址和應用程式埠號；目的主機的ip位址和應用程式埠號。為了保證使用tcp/ip 協議的網路中兩台主機的正常連線，應禁止使用相同的ip位址和埠號，特別是ip位址。
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