TCP/IP参考模型是因特网使用的参考模型，这个体系结构在它的两个主要协议出现以后，被称为TCP/IP参考模型。该模型将网络协议分为四层：网络接口层、网络层、传输层、应用层。
TCP/IP协议不是TCP和IP这两个协议的合称，而是指因特网整个TCP/IP协议族。（若将模型分为五层，主机即电脑上有五层的协议栈，而路由器只有下面的三层，即物理层、数据链路层、网络层）
1、网络接口层
网络接入层（即主机-网络层）与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应，实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层即网络层一个访问接口，以便在网络接口层上传递 IP 数据报。
1.1、IP 地址与 Mac 地址在网络通信中
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而 ip 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。在发送数据时， 数据从高层下到低层， 然后才到通信链路上传输。使用 ip 地址的 ip 数据报一旦交给了数据链路层， 就被封装成MAC帧了。MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址， 这两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。
（在局域网中， 由于硬件地址通常固定在网卡上的ROM 中， 因此常常称之为物理地址，也称 MAC 地址。但应注意， 有时， 如在X.25网中， 计算机的硬件地址并不是固化在ROM中的。）
1.2、ARP协议
概念：ARP协议可以通过 ip 地址找到对应的 MAC 地址。由于传送 ARP 分组使用的是IP协议， 因此应当把 ARP 协议划归网络层。 但ARP协议的用途是为了从网络层使用的 IP 地址解析出在数据链路层使用的硬件地址。 因此， 有的教科书也把 ARP 协议分在数据链路层。两种说法都可以的。
由图 4-8 我们能知道， 网络层使用的是 IP 地址， 但在实际网络的链路上传送数据帧时， 最终还是必须使用该网络的硬件地址。 但 ip 地址和下面的网络的硬件地址之间由于格式不同而不存在简单的映射关系（例如， IP 地址有 32 位， 而局域网的硬件地址是 48 位）。 此外， 在一个网络上可能经常会有新的主机加入进来， 或撤走一些主机。 更换网络适配器也会使主机的硬件地址改变。 地址解析协议 ARP 解决这个问题的方法是在主机 ARP 高速缓存中应存放一个从 ip 地址到硬件地址的映射表， 井且这个映射表还经常动态更新。
每个主机都设有一个 ARP 高速缓存（ARP cache）， 里面有本局域网上的各主机和路由器的 ip 地址到硬件地址的映射表， 这些都是该主机目前知道的一些地址。如果在映射表上找不到对应的地址，那么主机就通过广播新增映射地址项目；而且每个映射地址项目都有一定的生存时间，凡超过生存时间的项目都会被删除而得以更新。
请注意， ARP 解决的是同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。如果所要找的目标主机和源主机不在同一个局域网上，例如，在上图 4-9 中， 主机 H1 就无法解析出另一个局域网上主机 H2 的硬件地址（实际上主机 H1 并不需要知道 H2 的硬件地址）。主机 H1 发送给 H2 的 IP 数据报首先需要通过与主机 H1 连接在同一个局域网上的路由器 R1 来转发。因此主机 H1 这时需要把路由器 R1 的 IP 地址解析为硬件地址 HA3， 以便能够把 IP 数据报传送到路由器 R1 以后， R1从转发表找出了下一跳路由器 R2。 同时使用ARP 解析出 R2 的硬件地址 HA5。于是 IP 数据报按照硬件地址 HA5 转发到路由器 R2 。路由器 R2 在转发这个 ip 数据报时用类似方法解析出目的主机 H2 的硬件地址 HA2 使IP 数据报最终交付主机 H2。
主机 H1 要把一个IP数据报发送给目的主机H2，先要查找自己的路由表，看目的主机是否就在本网络上。如是， 则不需要经过任何路由器；如不是， 则必须把 IP 数据报先发送给某个路由器（图中的R1），R1 在查找了自己的路由表后， 知道应当把数据报转发给 R2 进行间接交付。以此类推，直到直接交付。
2、网络层
2.1、网络层介绍
网络层通常也称网际层或者 ip 层，它向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（也就是 ip 数据报）独立发送， 与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。也就是说， 所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（即不按序到达终点）， 当然也不保证分组交付的时限。由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务， 这就使网络中的路由器可以做得比较简单， 而且价格低廉（与电信网的交换机相比较）。如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责（包括差错处理、流量控制等）。
上图给出了网络提供数据报服务的示意图。主机H1 向 H2 发送的分组各自独立地选择路由，并且在传送的过程中还可能丢失。
2.2、IP协议
与 ip 协议配套使用的有三个协议：地址解析协议ARP、网际控制报文协议ICMP、网际组管理协议IGMP。
下图中， ARP 画在最下面， 因为 ip 经常要使用这个协议。ICMP和IGMP画在这一层的上部， 因为它们要使用 ip 协议。
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。