Tầng ứng dụng (application layer) là tầng cung cấp giao diện để người dùng tương tác với ứng dụng. Cụ thể hơn, tầng này giao tiếp trực tiếp với các tiến trình (process) bên trong ứng dụng và thực thi những dịch vụ của các tiến trình đó.
Các dịch vụ phổ biến của tầng application là web, mail, telnet, … Gói tin ở tầng application được gọi là message.
Tạo ra một ứng dụng mạng có nghĩa là xây dựng một ứng dụng có thể chạy trên các hệ cuối và có khả năng truyền thông với nhau qua mạng. Ứng dụng mạng không chạy trên các thiết bị packet switch như switch hay router vì các thiết bị này không hoạt động ở tầng application.
Transport Services Available to Applications
Như đã biết, mọi tầng giao thức đều sử dụng các giao thức của tầng bên dưới nó (ngoại trừ tầng physical).
Để vận chuyển message từ tầng application bên gửi đến tầng application bên nhận, tầng transport cần tiếp nhận message đó và đưa nó đến đúng đích đến mong muốn nhờ vào các dịch vụ mà tầng này cung cấp.
Mọi dịch vụ mà tầng transport hỗ trợ cho tầng application đều dựa trên bốn tiêu chuẩn: truyền dữ liệu tin cậy, throughput, mức độ kịp thời và bảo mật.
Reliable
Như đã nói ở delay, truyền dữ liệu qua mạng có thể xảy ra mất gói (packet loss), đây sẽ là điểm chí tử đối với các ứng dụng truyền đạt thông tin quan trọng như ngân hàng, nhắn tin, hay email. Khi thông tin bị mất thì hậu quả xảy ra sẽ rất khó lường.
Do đó, tầng transport hỗ trợ cho tầng application các giao thức để đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin. Các giao thức đảm bảo được tính toàn vẹn thì được gọi là các giao thức truyền dữ liệu tin cậy (reliable transfer protocol).
Nếu các giao thức tầng transport không đảm bảo tính toàn vẹn thì tức là nó chấp nhận rủi ro mất dữ liệu (loss – tolerant). Các ứng dụng đa phương tiện như phim, âm nhạc có tính thời gian thực hoặc lưu trữ thì việc mất một chút dữ liệu sẽ không có gì quá nghiêm trọng.
Throughput
Throughput của các phiên truyền thông có thể dùng chung. Để tránh tắc nghẽn, tầng transport cần hỗ trợ để đảm bảo throughput dành cho các phiên nằm ở một mức tối thiểu có thể chấp nhận được.
Một số ứng dụng như truyền email, truyền tập tin là các ứng dụng thích nghi. Chúng có thể thích ứng với lượng throughput còn lại khi các phiên khác đang sử dụng. Trong khi đó, một số ứng dụng khác như các ứng dụng đa phương tiện thì lại cần một mức throughput tối thiểu cố định.
Timing & Security
Các giao thức tầng transport phải đảm bảo sự kịp thời và độ bảo mật khi truyền đạt thông tin.