TCP/IP プロトコル スイートを構成するプロトコルは、OSI 参照モデルの用語で説明できます。 OSI モデルでは、TCP/IP モデルのネットワーク アクセス層とアプリケーション層をさらに分割して、これらの層で発生する必要がある個々の機能を規定します。
ネットワーク アクセス層では、TCP/IP プロトコル スイートは、物理媒体を経由した送信で使用するプロトコルを指定しません。この層は、インターネット層から物理ネットワーク プロトコルへの引き渡しを規定するだけです。 OSI レイヤ 1 および 2 では、メディアにアクセスするのに必要な手順と、ネットワーク経由でデータを送信する物理的な手段を検討します。
図に示すように、2 つのネットワーク モデル間の重要な類似点は、OSI レイヤ 3 および 4 にあります。 メッセージにアドレスを指定して中間ネットワーク経由でルーティングするためのプロセスは、すべてのデータ ネットワーク内で発生します。OSI レイヤ 3 のネットワーク層は、ほとんど一般的に、そうしたプロセスの範囲を規定するのに使用されます。 IP は、OSI レイヤ 3 で規定される機能を含む TCP/IP スイート プロトコルです。
OSI モデルのレイヤ 4 のトランスポート層は、送信元ホストと宛先ホストの間に順序付けされた信頼できるデータ配信を提供する一般的なサービスと機能を規定します。 たとえば、確認応答、エラー回復、順序付けなどの機能があります。 このレイヤでは、TCP/IP プロトコルの TCP と User Datagram Protocol(UDP; ユーザ データグラム プロトコル)が必要な機能を提供します。
TCP/IP のアプリケーション層には、さまざまなエンド ユーザ アプリケーションに固有の機能を提供するいくつかのプロトコルがあります。 OSI モデルのレイヤ 5、6、および 7 は、ネットワーク上で実行される製品を作成するアプリケーション ソフトウェア開発者やベンダーが参照用に使用します。