Сетевой уровень (network layer) служит для образования единой транспортной системы и называемой составной сетью, или интернетом. Следует отметить, что Интернет (с прописной буквы) является реализацией как раз составной сети, построенной на основе технологии TCP/IP. Единицей нагрузки сетевого уровня является пакет (packet), заголовок которого имеет унифицированный формат, не зависящий от формата единиц нагрузки предыдущего уровня. Функции сетевого уровня реализуются группой протоколов и специальными устройствами – маршрутизаторами, посредством которых осуществляется физическое соединение сетей. Для того чтобы протоколы сетевого уровня могли доставлять пакеты любому узлу составной сети, эти узлы должны иметь уникальные в пределах этой составной сети адреса – такие адреса называются глобальными или сетевыми. На сетевом уровне определяются два вида протоколов – маршрутизируемые протоколы (реализуют продвижение пакетов через сеть) и маршрутизирующие протоколы (с их помощью осуществляется выбор маршрута движения пакетов).

Транспортный уровень (transport layer) обеспечивает приложениям и верхним уровням – прикладному, представления и сеансовому – передачу данных с соответствующей степенью надежности. Единицей нагрузки транспортного уровня является сегмент (segment) / датаграмма (datagram). Все протоколы, начиная с транспортного уровня, реализуются уже программными средствами устройств сети – компонентами их операционных систем. К транспортным протоколам относятся TCP и UDP, о которых речь пойдет далее.

Следующие три уровня работают одновременно на нескольких уровнях модели OSI, поэтому нет четкого разделения, в частности, на сеансовый и представительский уровни.

Сеансовый уровень (session layer) управляет взаимодействием участников сети, в том числе фиксирует активность каждой из сторон и предоставляет средства синхронизации сеанса. Благодаря этому протоколу в ходе передач данных стало возможным сохранять информацию о состоянии этих передач, чтобы в случае отказа можно было вернуться к передаче данных с прерванного момента, а не начинать сначала. Единицей нагрузки сеансового уровня являются данные (data).

Уровень представления (presentation layer) обеспечивает представление передаваемой по сети информации без изменения ее содержания. За счет этого уровня передаваемая прикладным уровнем одной системы информация всегда понятна прикладному уровню другой системы. На этом уровне также выполняется шифрование и дешифрование данных, например, посредством протокола SSL (Secure Socket Layer). Единицей нагрузки уровня представления являются данные (data).

Прикладной уровень (application layer) представляет собой набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к общим ресурсам – файлам, принтерам, сайтам. Единицей нагрузки прикладного уровня являются данные (data). Это самый многочисленный и разнообразный уровень, в рамках которого выполняются все высокоуровневые протоколы. Самыми распространенными протоколами этого уровня являются почтовые протоколы (SMTP, IMAO, POP3), протоколы доступа к файлам (FTP, NFS) и протокол передачи гипертекстовых сообщений (HTTP).

Основой работы Интернета и обеспечения взаимодействия различных устройств являются протоколы адресации – это «клей, который скрепляет всю сеть Интернет»[10]. В настоящее время стандартной технологией в этой сфере является стек[11] протоколов TCP/ IP. Этот протокол выполняет три основные функции – согласование использования адресов различных типов, т. е. отображение адресов различных типов друг на друга (например, доменного имени на IP-адрес или локального адреса на глобальный); обеспечение уникальности адресов в сети Интернет (обеспечивается однозначность адресации в пределах Интернета, сети, подсети и т. д.); и конфигурирование сетевых интерфейсов и сетевых приложений.