Trong khi các thành phần phần cứng trong các cơ sở hạ tầng lap dat Internet cap quang thường có thể được sử dụng để hỗ trợ các hệ thống phần mềm khác, nó là thiết kế và quy trình tiêu chuẩn của các phần mềm đặc trưng cho Internet và cung cấp nền tảng cho khả năng mở rộng và thành công của nó. Trách nhiệm cho việc thiết kế kiến ​​trúc của các hệ thống phần mềm Internet đã được giả định bởi Internet Engineering Task Force (IETF). IETF tiến hành nhóm làm việc thiết lập tiêu chuẩn, mở cửa cho bất kỳ cá nhân, về các khía cạnh khác nhau của kiến ​​trúc Internet. Đóng góp và tiêu chuẩn kết quả được công bố như yêu cầu cho ý kiến ​​(RFC) Các tài liệu trên trang web IETF.

Các phương pháp chủ yếu của mạng cho phép Internet được chứa trong các RFC định đặc biệt mà tạo thành các tiêu chuẩn dịch vụ Internet. Chứng kém nghiêm ngặt khác chỉ đơn giản là cung cấp thông tin, thực nghiệm, hoặc lịch sử, hoặc tài liệu về thực hành tốt nhất hiện nay (BCP) khi thực hiện các công nghệ Internet.

Các tiêu chuẩn Internet mô tả một khung gọi là bộ giao thức Internet. Đây là một mô hình kiến ​​trúc mà chia các phương pháp vào một hệ thống phân tầng giao thức, ban đầu được ghi lại trong RFC 1122 và RFC 1123. Các lớp tương ứng với các môi trường hoặc phạm vi mà trong đó dịch vụ của họ hoạt động. Trên cùng là lớp ứng dụng, không gian cho các phương pháp kết nối mạng ứng dụng cụ thể được sử dụng trong các ứng dụng phần mềm. Ví dụ, một chương trình trình duyệt web sử dụng các mô hình ứng dụng client-server và một giao thức cụ thể của sự tương tác giữa máy chủ và máy khách, trong khi nhiều hệ thống chia sẻ file sử dụng một mô hình peer-to-peer. Dưới lớp trên này, các lớp truyền tải kết nối các ứng dụng trên máy khác nhau với một kênh logic thông qua mạng lưới với các phương pháp trao đổi dữ liệu thích hợp.

Đằng sau những lớp này được các công nghệ mạng mà mạng lưới kết nối tại biên giới và các host của họ thông qua các kết nối vật lý. Lớp Internet cho phép các máy tính để xác định và xác định vị trí với nhau qua Internet Protocol (IP) địa chỉ, và các tuyến đường giao thông của họ thông qua trung gian (transit) mạng. Cuối cùng, ở dưới cùng của kiến ​​trúc là các lớp liên kết, cung cấp kết nối giữa các host trên mạng lưới liên kết nhau, chẳng hạn như một kết nối vật lý trong hình thức của một mạng cục bộ (LAN) hoặc một kết nối dial-up. Các mô hình, còn được gọi là TCP / IP, được thiết kế độc lập với phần cứng cơ bản, trong đó mô hình do đó không quan tâm chính nó với một cách chi tiết. Các mô hình khác đã được phát triển, chẳng hạn như mô hình OSI, nỗ lực đó để được toàn diện trong mọi khía cạnh của truyền thông. Trong khi rất nhiều điểm tương đồng tồn tại giữa các mô hình, chúng không tương thích trong các chi tiết của mô tả hoặc thực hiện; quả thực, các giao thức TCP / IP thường được bao gồm trong các cuộc thảo luận về mạng OSI.

Khi dữ liệu người dùng được xử lý thông qua giao thức ngăn xếp, mỗi lớp trừu tượng cho biết thêm thông tin đóng gói tại các máy chủ gửi. Dữ liệu được truyền qua dây dẫn ở cấp độ liên kết giữa các host và router. Đóng gói được loại bỏ bởi máy nhận. Rơle trung gian cập nhật liên kết đóng gói tại mỗi hop, và kiểm tra các lớp IP cho mục đích định tuyến.

Các thành phần nổi bật nhất của mô hình Internet là giao thức Internet (IP), trong đó cung cấp các hệ thống giải quyết (địa chỉ IP) cho các máy tính trên Internet. IP cho phép nối mạng và trong bản chất thiết lập mạng internet. Internet Protocol Version 4 (IPv4) là phiên bản ban đầu được sử dụng trên thế hệ đầu tiên của Internet và vẫn đang được sử dụng chi phối. Nó được thiết kế để giải lên đến ~ host Internet (109) 4,3 tỷ. Tuy nhiên, sự tăng trưởng bùng nổ của Internet đã dẫn đến cạn kiệt địa chỉ IPv4, mà bước vào giai đoạn cuối cùng của nó vào năm 2011, khi các hồ bơi phân bổ địa chỉ toàn cầu đã kiệt sức. Một phiên bản giao thức mới, IPv6, được phát triển vào giữa những năm 1990, trong đó cung cấp lớn hơn nhiều khả năng giải quyết vấn đề và định tuyến hiệu quả hơn của lưu lượng truy cập Internet. IPv6 hiện đang phát triển triển khai trên toàn thế giới, kể từ khi đăng ký địa chỉ Internet (RIR) đã bắt đầu kêu gọi tất cả các nhà quản lý tài nguyên để lên kế hoạch áp dụng nhanh chóng và chuyển đổi.

IPv6 không tương thích trực tiếp bởi thiết kế với IPv4. Về bản chất, nó thiết lập một phiên bản song song của Internet không trực tiếp tiếp cận với phần mềm IPv4. Điều này có nghĩa là nâng cấp phần mềm hoặc các cơ sở phiên dịch là cần thiết cho các thiết bị cần truyền thông trên cả hai mạng kết nối mạng. Về cơ bản tất cả các hệ điều hành máy tính hiện đại hỗ trợ cả hai phiên bản của giao thức Internet. Cơ sở hạ tầng mạng, tuy nhiên, vẫn còn tụt hậu trong sự phát triển này. Bên cạnh những mảng phức tạp của các kết nối vật lý tạo nên cơ sở hạ tầng của nó, Internet được tạo điều kiện bởi song phương hoặc đa phương hợp đồng thương mại, ví dụ, các thỏa thuận ngang hàng, và bởi các đặc tả kỹ thuật hoặc các giao thức mô tả làm thế nào để trao đổi dữ liệu qua mạng. Thật vậy, Internet được xác định bởi mối liên kết và chính sách định tuyến.