TCP/IP es un conjunto de protocolos diseñado con una arquitectura en capas. Las capas permiten a los diseñadores del protocolo dividir en módulos las tareas y servicios que realizará el mismo. El diseño también especifica la manera en que un módulo interactúa con otros. La arquitectura en capas de los protocolos está diseñada como una pila en la que los protocolos de más alto nivel interactúan con protocolos de niveles más bajos.
El modelo de TCP/IP está formado por cuatro capas:

Para que la información fluya a través de las capas, ésta pasa por un proceso de encapsulamiento.
Los mensajes o información recibida por la capa de TCP es encapsulada con un encabezado de TCP en un paquete llamado "Segmento de TCP",
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este segmento de TCP es entregado a la capa de IP, en el que se le agrega un encabezado de IP y el paquete llamado "Datagrama de IP" es creado.
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El paso final incluye el encapsulamiento del datagrama de IP en paquetes creados para la capa de acceso al medio. Gracias a este campo, existe la posibilidad de que por una red Ethernet circulen simultáneamente -bajo el punto de vista funcional, no físico-, paquetes de diferentes familias de protocolos: TCP/IP, IPX, DECnet, etc.
Cada una de ellas pondrá un número diferente en el campo de tipo. En último lugar el controlador Ethernet calcula un checksum, suma de chequeo, del paquete completo y lo coloca al final del mismo. Al alcanzar su destino se recalcula el checksum y si su valor no coincide con el original el paquete se desecha directamente.
El resultado final sería el siguiente:
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Al recibir en el otro extremo los paquetes todas las cabeceras se van quitando en la capa de protocolo que las generó:
Ethernet remueve su cabecera tras comprobar que el checksum es el correcto y tras comprobar en el campo de tipo de código que el datagrama es del tipo IP lo pasa a la capa del Protocolo Internet.
IP verifica su cabecera y al comprobar en el campo de protocolo que pertenece a TCP quita su cabecera para recomponer los datagramas que va recibiendo hasta formar el fichero original.
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Los dos protocolos de la capa de transporte de la "suite" TCP/IP son TCP y UDP. Ambos utilizan el servicio de entrega de paquetes de IP, y pueden distinguir entre múltiples procesos en la misma máquina usando un número de puerto. Las funciones que realiza TCP son las siguientes:
UDP provee la capacidad de acceder a los puertos, a diferencia de TCP, con servicios Sin-Conexión y No-Confiables. Muchas aplicaciones necesitan direccionar a IP y el acceso a puertos de TCP, pero manejando ellas mismas la verificación de los datos, por lo que UDP es la solución ideal. También es usado por aplicaciones que solamente envían mensajes cortos y pueden enviar de nuevo los mensajes si la respuesta no llega en corto tiempo.
Responsabilidades
La comunicación punto-a-punto confiable indica que TCP acepta la responsabilidad de la secuenciación de datos, validación y, si es necesario, retransmisión; la aplicación o proceso que use los servicios de TCP no necesita preocuparse de todo lo anterior, puede asumir que los datos que envía serán recibidos íntegros, en el orden exacto en el que fueron enviados.
Otra de las responsabilidades de TCP es el Control del flujo, el cual es un mecanismo que previene al transmisor de enviar datos más rápido de lo que el receptor pueda manejar.
Siguiendo con la analogía del correo, ¿que sucedería si se quiere enviar un libro a otra persona?. Resulta que la oficina postal solamente envía cartas. Una solución sería desprender cada página del libro, poner cada una de ellas en un sobre separado y depositarlos en el buzón. El destinatario tendría que asegurarse de que todas páginas lleguen y pegarlas en el orden correcto. Lo mismo hace TCP.
TCP toma la información que se quiere transmitir, la divide en pedazos y numera cada uno de estos, de tal manera que el receptor pueda verificar la llegada de los mismos y colocarlos en orden.
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El protocolo de Internet (IP) es llamado la base tecnológica de TCP/IP. Las funciones que realiza IP son las siguientes:

Servicios de direccionamiento
Responsabilidades
Una función de la capa de Internet es definir la "Unidad básica de Transferencia de Datos" usada en las redes TCP/IP: el Datagrama IP.
IP también es responsable de la selección del camino por el que viajan los datos, esto es llamado "enrutamiento".
El protocolo Internet también incluye un conjunto de reglas que define cómo se procesarán los paquetes, incluyendo cuándo generar mensajes de error y cuándo se descartan datagramas. Parte de este proceso incluye la "Fragmentación de Datos" y el "Reensamblado", aunque IP realiza esta función solo cuando el hardware lo requiere.
El siguiente modelo que ejemplifica perfectamente qué es la Internet y cómo opera, aunque las tecnologías sean completamente diferentes: