Протокол IP (межсетевой уровень) обеспечивает потребности более высокого уровня, а именно уровня TCP (транспортного уровня): осуществляет сквозную доставку пакетов. TCP хочет послать сегмент другому компьютеру, но не TCP занимается доставкой сегмента. Вместо этого TCP обращается за помощью к IP. Программное обеспечение IP помещает перед сегментом IP-заголовок. Этот заголовок включает IP-адреса отправителя и получателя, что и позволяет протоколу IP доставить пакет Web-серверу. Соглашения об IP-адресации и группировании IP-адресов упрощают процесс маршрутизации. Маршрутизаторы не должны знать об каждом IP-адресе в сети, они должны знать только о каждой группе адресов.

Протокол IP называет группу IP-адресов, которые совместно используют общее начало их адресов, IP-сетью (IP network). IP-сеть – это группа IP-адресов, для которых начальная часть значения их IP-адреса является общей.

Протокол IP входит в состав комплекса протоколов TCP/IP и соответствует уровню 3 сетевой модели (межсетевой уровень, RFC 791) и определяет логику IP-адресации и маршрутизации. Используется для ненадёжной доставки данных (разделяемых на пакеты) от одного узла сети к другому. Это означает, что на уровне этого протокола (3 уровень модели OSI) не даётся гарантий надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, оказаться повреждёнными или не прибыть вовсе. Гарантии безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного) уровня сетевой модели, например, TCP — которые используют IP в качестве транспорта.

IP требует, чтобы каждое сетевое устройство имело уникальный IP-адрес, дабы избежать путаницы при доставке данных нужному адресату.

Каждый сетевой интерфейс на компьютере должен иметь свой уникальный IP-адрес. Сетевой интерфейс (network interface) – это просто плата  в компьютере, которая имеет физический соединитель для подключения к сети некоторого типа, например это может быть сетевая плата. Эта плата интерфейса сети выполняет функции уровня сетевого интерфейса TCP/IP, который является эквивалентом уровней 1 и 2 модели OSI. Межсетевой уровень TCP/IP, реализуемый в соответствии с протоколом IP, определяет логические IP-адреса.

TCP (Transmission Control Protocol, «протокол управления передачай») — предназначенный для управления передачей данных в сетях и подсетях TCP/IP. TCP — это транспортный механизм, предоставляющий поток данных, с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в безошибочности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери пакетов и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета.

В отличие от UDP, TCP гарантирует, что приложение получит данные точно в такой же последовательности, в какой они были отправлены, и без потерь.

Процесс добавления заголовка TCP к данным уровня приложения, для последующей доставки, называется инкапсуляцией (encapsulation). Заголовок TCP и следующие за ним данные называются TCP-сегментом (TCP-segment). Заголовок, добавляемый к пакету протоколом TCP имеет следующие поля: