从我们目前的讨论来看：因特网显然是一个极为复杂的系统。我们已经看到，因特网有许多部分：大量的应用程序和协议、各种类型的端系统、分组交换机以及各种类型的链路级媒体。面对着这种巨大的复杂性，存在着组织网络体系结构的希望吗？或者至少存在着我们对网络体系结构进行讨论的希望吗？幸运的是，对这两个问题的回答都是肯定的。
分层的体系结构
利用分层的体系结构，我们可以讨论一个大而复杂系统的定义良好的特定部分。这种简化本身由于提供模块化而具有很高价值，这使某层所提供的服务实现易于改变。只要该层对其上面的层提供相同的服务，并且使用来自下面层次的相同服务，当某层的实现变化时，该系统的其余部分保持不变。改变后，它仅是以不同的方式实现了该功能。对于大而复杂且需要不断跟新的系统，改变服务的实现而不影响该系统其他组件是分层的另一个重要优点。
协议分层
为了给网络协议的设计提供一个结构，网络设计者以分层(layer)的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件。每个协议属于这些层次之一。我们再次关注某层向它的上一层提供的服务(service)，即所谓一层的服务模型(service model)。每层通过在该层中执行某些动作或使用直接下层的服务来提供服务。例如，由第n层提供的服务可能包括报文从网络的一边到另一边的可靠交付。这可能是通过使用第n-1层的边缘到边缘的不可靠报文传送服务，加上第n层的检测和重传丢失报文的功能来实现的。
因特网的协议栈
应用层
应用层是网络应用程序及它们的应用层协议存留的地方。因特网的应用层包括许多协议，例如HTTP(它提供了Web文档的请求和传送)、SMTP(它提供了电子邮件报文的传输)和FTP(它提供两个端系统之间的文件传送)。我们将看到，某些网络功能，如将像www.ietf.org这样对人友好的端系统名字转换为32位比特的网络地址，也是借助于特定的应用层协议即域名系统(DNS)完成的。
应用层协议分布在多个端系统上，而一个端系统中的应用程序使用协议与另一个端系统中的应用程序交换信息分组。我们把这种位于应用层的信息分组称为报文(message)。
运输层
因特网的运输层在应用程序端点之间传送应用层报文。在因特网中，有两种运输协议，即TCP和UDP，利用其中的任一个都能运输应用层报文。TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务。这种服务包括了应用层报文向目的地的确保传递和流量控制(即发送方/接收方速率匹配)。TCP也将长报文划分为短报文，并提供拥塞控制机制，因此当网络拥塞时，源抑制其传输速率。UDP协议向它的应用程序提供无连接服务。这是一种不提供不必要服务的服务，没有可靠性，没有流量控制，没有拥塞控制。我们把运输层的分组称为报文段(segment)。
网络层
因特网的网络层负责将称为数据报(datagram)的网络层分组从一台主机移动到另一台主机。在一台源主机中的因特网运输层协议(TCP或UDP)向网络层递交运输层报文段和目的地址。
因特网的网络层包括著名的网际协议IP，该协议定义了在数据报中的各个字段以及端系统和路由器如何作用于这些字段。IP仅有一个，所有具有网络层的因特网组件必须运行IP。因特网的网络层也包括决定路由的路由选择协议，它根据该路由将数据报从源传输到目的地。因特网具有许多路由选择协议。因特网是一个网络的网络，并且在一个网络中，其网络管理者能够运行所希望的任何路由选择协议。尽管网络层包括了网际协议和一些路由选择协议，但通常把它简单地称为IP层，这反映了IP是将因特网连接在一起的粘合剂这样的事实。
链路层
因特网的网络层通过源和目的地之间的一系列路由器路由数据报。为了将分组从一个节点(主机或路由器)移动到路径上的下一个节点，网络层必须依靠链路层的服务。特别是在每个节点，网络层将数据报下传给链路层，链路层沿着路径将数据报传递给下一个节点。在该下一个节点，链路层将数据报上传给网络层。
由链路层提供的服务取决于应用于该链路层协议。例如，某些协议基于链路提供可靠传递，从传输节点跨越一条链路到接收节点，值得注意的是，这种可靠的传递服务不同于TCP的可靠传递服务，TCP提供从一个端系统到另一个端系统的可靠交付。链路层的例子包括以太网、WiFi和电缆接入网的DOCSIS协议。因为数据报从源到目的地传送通常需要经过几条链路，一个数据报可能被沿途不同链路上的不同链路层协议处理。例如，一个数据报可能被一段链路上的以太网和下一段链路上的PPP所处理。网络层将受到来自每个不同的链路层协议的不同服务。我们把链路层分组成为帧(frame)。
物理层
虽然链路层的任务是将整个帧从一个网络元素移动到邻近的网络元素，而物理层的任务是将该帧中的一个个比特从一个节点移动到下一个节点。在这层中的协议仍然是链路相关的，并且进一步与该链路(双绞铜线、单模光纤)的实际传输媒体相关。例如，以太网具有许多物理层协议：一个是关于双绞铜线的，另一个是关于同轴电缆的，还有一个是关于光纤的，等等。在每种场合中，跨越这些链路移动一个比特是以不同的方式进行的。
