一応経路制御まで終わったので、とりあえず目的のマシンまでパケットが届く（少なくとも届く努力をする(^_^)v）ところまではたどりつきました。
実際にアプリケーション間で通信を行う場合、ＩＰのレベルをそのまま使うことはまずなく、ＩＰにかぶさっている、より上位レベルのプロトコルを使用します。なぜなら、ＩＰレベルでは「目的のマシンまで（正確にはそのマシンのＯＳまで）」届くように努力しますが、パケット中のデータを必要としているのは一般的にはアプリケーション（プログラム）だからです。アプリケーションは、（ＤＯＳのようなシングルタスクのＯＳを除けば）１つのＯＳ上で複数が平行して動いているのが普通です。ＩＰパケットには「受信すべきアプリケーションの識別情報」、言い換えれば「受け取ったデータをどのアプリケーションに渡せばよいか」という情報がありません。ＩＰで欠落している情報は、より上位の層で補完してやる必要があります。ＴＣＰ／ＩＰの世界では、ＩＰレベルのすぐ上位に位置するものとして、ＴＣＰ（Transmission Contorl Protocol --- 転送制御プロトコル）とＵＤＰ（User Datagram Protocol）の２つがあります。ＵＤＰからまずご紹介します。
UDPは基本的に、IPプロトコルに相手先アプリケーションに関する情報を乗っけただけのもので、信頼性はありません。プロトコル・レベルでは応答を返さないので、通信相手に届いたかどうかはわかりませんし、エラーが起これば単にそのパケットを捨てるだけです。エラー制御などはアプリケーション（または、UDPのさらに上位のプロトコル）で行ってやらなければなりません。UDPを使って実装されているアプリケーションはあまり多くありませんが、TCPを使うアプリケーションに補助的に使われている場合もあります。代表的なものとして、DNS(Domain Name System)、NFS(Network File System --- ファイル共有）があります。Windows の世界ではIP MessengerというフリーソフトウェアがUDPを使用して実装されています。あれ、今サイトを覗いてみたら、Mac版、X版、Java版などといろいろあるみたいですね。
UDPプロトコルではIPパケットをUDPパケットで包みこみますが、これを見てもわかるように、ヘッダにはポート番号以外はたいした情報は持っていません。つまり、UDPプロトコルはIPプロトコルとほとんど同じ物だといえます。
一般的に、１つの計算機内部では複数のプログラムが同時に通信を行っています。このため、IPプロトコルだけではパケットが宛先の計算機（＝その計算機内部で動いているOS）までたどりつけるだけで、OSがそのパケットを待っているアプリケーションに渡すためには付加的な情報が必要です。このアプリケーションを識別するための情報として、UDPプロトコルではUDPポート番号を使用しています。図示すると以下のようになります。
| 送信元ノード | 途中経路 | 宛先ノード | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 送信元 アプリケーション | → （UDP レベル） | TCP/IPスタック ＋インターフェース | → （IPレベル） | TCP/IPスタック ＋インターフェース | → （UDP レベル） | 宛先 アプリケーション |
| IPアドレスのみで到達可能 | ポート番号のみで到達可能 | |||||
ここで、注意することを以下に述べますが、これらのうち最初の２つは、次節で述べるTCPでも共通です。
宛先ノード中の宛先アプリケーションを特定するこのため、ポート番号は宛先ノード（マシン）内で基本的には一意である必要があります。
一般的には、クライアントはサーバマシン上にいる（はずの）サーバ・アプリケーションを特定する場合、前もってそのサーバＡＰが期待しているポート番号を知る必要があります。このうち特によく使われるポート番号については、「良く知られているポート --- Well Known Port」として /etc/services（Linuxの場合）や %SYSTEMROOT%system32\drivers\etc\services（Win 95/NTの場合）に記述されています。
宛先ノードは、通常送信元ノードと異なったマシンであることが多いですが、送信元ノードと同一マシンであっても構いません。この場合、１つのマシン上でサーバＡＰとクライアントＡＰが通信し合うことになります。この時はそのマシンのインターフェースに割り当てられたIPアドレスは使われず、ループバック・デバイス（ホスト名は一般的に localhost）という仮想的なインターフェースで内部的に折り返します。このインターフェースのIPアドレスは127.0.0.1と決まっています。これを利用すれば、全く外部とつながっていないマシンにおいても TCP/IP プロトコルが使えるということになります。
宛先としてブロードキャスト・アドレスを指定した場合は、宛先ノードは不特定多数となります。この場合の動作は、届いたノード上に指定したポート番号を期待するアプリケーションが動作していればそのパケットが届けられ、動作していなければ、そのノードでは単に受信したパケットを破棄します。なお、ブロードキャスト・アドレスはUDPでしかサポートされません。