传输层协议为运行在不同主机上的应用进程之间提供逻辑通信功能。从应用程序的角度看，通过逻辑通信，运行不同进程的主机好像直接相连一样;实际上，这些主机也许位于地球的两侧，通过很多路由器及多种不同类型的链路相连
传输层协议是在端系统中而不是在网络路由器中实现的。
在发送方，运输层将接收到的来自发送应用进程的报文转换成传输层分组，称其为传输层报文段(segment)。这个过程是将应用消息划分为较小的块，并为每块加上一个传输层首部来创建传输层报文段。然后，在发送方端系统中，传输层将这些报文段传递给网络层，网路层将其封装成网络层分组(数据报)并向目的地发送。
网络路由器仅检查该数据报的网络层字段，即它们不检查封装在该数据报的传输层报文段的字段。
在接收方，网络层从数据报中提取传输层报文段，并将该报文段向上交给传输层。传输层则处理接收到的报文段，使得接收方应用进程可应用该报文段中的数据。
TCP/IP 网络有两种传输层协议，即 TCP 和 UDP。
传输层为运行在不同主机上的进程之间提供了逻辑通信，而网络层则提供了主机之间的逻辑通信。
传输层协议所能提供的服务也受到了底层网络层协议的服务模型的限制。如果网络层协议不能为两主机之间发送的传输层报文段提供时延和带宽保证，那么传输层协议也不能为两进程之间发送的消息提供时延和带宽保证。
然而，即使底层网络协议在网络层不提供相应服务，传输层协议也能提供某些服务。例如传输层能为应用程序提供可靠的传输服务。另一个例子是即使网络层不能保证传输层报文段的机密性，传输层也能使用加密来确保应用层消息不被入侵者读取。
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