TCP là giao thức đảm bảo truyền thông tin cậy hƣớng kết nối - một kết nối ảo đƣợc thiết lập trƣớc khi các thực thể trên 2 máy tính trong mạng bắt đầu truyền tin. Giao thức TCP phức tạp chủ yếu bởi:
TCP phải tối ƣu hóa hiệu suất truyền bằng cách giám sát và điều khiển lƣu lƣợng gửi tin từ thực thể gửi tới thực thể nhận, đảm bảo tự thích ứng với trạng thái của đƣờng truyền đƣợc chia sẻ với các kết nối khác.
TCP phải đảm bảo trao đổi số liệu tin cậy và chính xác giữa thực thể cuối của mạng chính nhờ các yếu tố sau đây:
o Đối thoại khi thu phát: Mỗi khi gửi một gói số liệu, bên nhận phải thông báo nhận đúng sau một khoảng thời gian nhất định. Nếu không, gói số liệu đƣợc coi là nhận sai và đƣợc phát lại.
o Kiểm tra số liệu thu phát: Số liệu gửi đƣợc kiểm tra bằng thuật toán quy định. Byte kiểm tra (Checksum) đƣợc gửi cùng với số liệu phát và đƣợc so sánh với byte kiểm tra tính lại khi thu. Trong trƣờng hợp sai lệch, có nghĩa là có lỗi xảy ra trên đƣờng truyền, thực thể thu thông báo kết quả thu cho thực thể phát và yêu cầu gửi lại.
o Kiểm tra số tuần tự: Vì các gói TCP đƣợc truyền thành các gói IP và các gói IP có thể đến đích không theo thứ tự phát (IP là giao thức không hƣớng kết nối) nên thực thể TCP nhận phải lập lại trật tự các gói số liệu thu đƣợc, hủy bỏ các gói số liệu trùng lặp khi cần và chuyển các gói số liệu đó theo đúng trật tự phát cho các ứng dụng.
o Điều khiển lƣu lƣợng: Mỗi thực thể của kết nối TCP đều có một vùng đệm hạn chế. Thực thể TCP nhận chỉ cho phép thực thể phát gửi một lƣợng số liệu đủ với vùng đệm thu của mình. Điều này sẽ ngăn cản thực thể TCP phát lại nhanh, làm tràn vùng đệm của thực thể TCP thu nhận.
Các thực thể ứng dụng sử dụng dịch vụ truyền dẫn tin cậy của TCP mô tả ở trên để trao đổi số liệu. Chú ý rằng, thực thể ứng dụng và thực thể TCP có bộ
đệm riêng của mình để lƣu giữ tạm thời số liệu trong quá trình xử lý. Cách thức chuyển tiếp số liệu giữa hai bộ đệm trên là yếu tố quyết định hiệu suất chuyển tiếp số liệu của hệ thống TCP. Số liệu có thể truyền toàn bộ hoặc một phần từ bộ đệm ứng dụng tới bộ đệm TCP, trƣớc khi quá trình phát đƣợc khởi động; số liệu thu từ kết nối TCP có thể chuyển tiếp tức thời từ bộ đệm thu TCP tới bộ đệm ứng dụng hoặc chỉ khi tỷ lệ phần bộ đệm bị chiếm dụng so với tổng dung lƣợng bộ đệm đạt tới một giá trị nào đó. Các giao thức vận chuyển quy định về cách thức trao đổi số liệu giữa các thực thể cùng mức chức năng, chứ không quy định việc thực hiện cụ thể nhƣ thế nào.