TCP/IP mudeli aluseks on 4-kihiline DARPA mudel, mille nimetus tuleneb USA valitsusagentuurist, kelle algatusel loodi TCP/IP. Sellel mudelil on 4-kihti: võrguliidesekiht, internet, transport ja rakendus. Igale TCP/IP mudeli kihile vastab üks või enam OSI mudeli kihti.

Joonis 3‑16. TCP/IP ja OSI mudelite kihtide võrdlus (Allikas: TCP/IP Fundamentals for Microsoft Windows)

Võrguliidesekiht hõlmab OSI mudeli andmelülikihti ja füüsilist kihti. See kiht ei kasuta ära andmelülikihi pakettide kontrollimehhanisme ja eeldatakse, et andmepakettide kontrolli eest vastutus on ülemistel mudeli kihtidel.
Internetikihi ülesandeks on pakettide adresseerimine ja ruutimine.
Transpordikiht varustab rakenduskihti transpordiga kas TCP või UDP protokolliga.
Rakenduskiht võimaldab rakendustel pääseda juurde teiste kihtide teenustele. Selle kihi pool defineeritakse protokollid, mida rakendused andmevahetusel kasutavad.