Protokół jest to zbiór procedur oraz reguł rządzących komunikacją, między co najmniej dwoma urządzeniami sieciowymi. Istnieją różne protokoły, lecz nawiązujące w danym momencie połączenie urządzenia muszą używać tego samego protokołu, aby wymiana danych pomiędzy nimi była możliwa.

W celu komunikacji między różnymi protokołami wykorzystuje łącza (ang. gateway) - czyli urządzenia, które tłumaczącą rozkazy jednego protokołu na drugi. Należy pamiętać, że używanie łącz może spowolnić w znacznym stopniu komunikację pomiędzy systemami. Kolejnym rozwiązaniem może być skonfigurowanie komputerów w taki sposób, by wykorzystywały kilka protokołów równocześnie, jednak i to rozwiązanie może prowadzić do dodatkowego obciążania sieci.

Do najważniejszych protokołów należą:

TCP/IP
IP
SLIP
PPP

TCP/IP (ang. Transmission Control Protocol / Internet Protocol) - to zespół protokołów sieciowych używany w sieci Internet. Najczęściej wykorzystują go systemy Unixowe oraz systemy Windows, choć można stosować go również w systemach Novell NetWare. Zadanie protokołu TCP/IP polega na dzieleniu danych na pakiety odpowiedniej wielkości, ponumerowaniu ich w taki sposób, aby odbiorca mógł sprawdzić, czy dotarły wszystkie pakiety oraz ustawieniu ich we właściwej kolejności. Kolejne partie informacji wkładane są do kopert TCP, a te z kolei umieszczane są w kopertach IP. Oprogramowanie TCP po stronie odbiorcy zbiera wszystkie nadesłane koperty, odczytując przesłane dane. Jeśli brakuje którejś koperty, wysyła żądanie ponownego jej dostarczenia. Pakiety wysyłane są przez komputery bez uprzedniego sprawdzenia, czy możliwa jest ich transmisja. Może się zdarzyć taka sytuacja, że do danego węzła sieci, gdzie znajduje się router, napływa więcej pakietów, aniżeli urządzenie może przyjąć, posegregować i przesłać dalej. Każdy router posiada bufor, który gromadzi pakiety czekające na wysłanie. Gdy bufor ulegnie całkowitemu zapełnieniu, nowo nadchodzące pakiety zostaną odrzucone i bezpowrotnie przepadną. Protokół, który obsługuje kompletowanie pakietów zażąda więc wtedy ponownego ich wysłania.

IP (Internet Protocol) - to protokół do komunikacji sieciowej, gdzie komputer klienta wysyła żądanie, podczas gdy komputer serwera je wypełnia. Protokół ten wykorzystuje adresy sieciowe komputerów zwane adresami IP. Są to 32-bitowa liczby zapisywana jako sekwencje czterech ośmiobitowych liczb dziesiętnych (mogących przybierać wartość od 0 do 255), oddzielonych od siebie kropkami. Adres IP dzieli się na dwie części: identyfikator sieciowy (network id) i identyfikator komputera (host id). Istnieje kilka klasy adresowych, o różnych długościach obydwu składników. Obowiązujący obecnie sposób adresowania ogranicza liczbę dostępnych adresów, co przy bardzo szybkim rozwoju Internetu jest dla niego istotnym zagrożeniem. W celu ułatwienia zapamiętania adresów wprowadzono nazwy symboliczne, które tłumaczone są na adresy liczbowe przez specjalne komputery w sieci, zwane serwerami DNS.

SLIP (ang. Serial Line Interface Protocol) - to protokół transmisji przez łącze szeregowe. Uzupełnia on działanie protokołów TCP/IP tak, by możliwe było przesyłanie danych przez łącza szeregowe.

PPP (ang. Point to Point Protocol) - to protokół transferu, który służy do tworzenia połączeń z siecią Internet przy użyciu sieci telefonicznej i modemu, umożliwiający przesyłanie danych posiadających różne formaty dzięki pakowaniu ich do postaci PPP. Steruje on połączeniem pomiędzy komputerem użytkownika a serwerem dostawcy internetowego. PPP działa również przez łącze szeregowe. Protokół PPP określa parametry konfiguracyjne dla wielu warstw z modelu OSI (ang. Open Systems Interconnection). PPP stanowiąc standard internetowy dla komunikacji szeregowej, określa metody, za pośrednictwem, których pakiety danych wymieniane są pomiędzy innymi systemami, które używają połączeń modemowych.

Do innych popularnych protokołów sieciowych należą:

IPX/SPX
NetBEUI
FTP
NetDDE
SNMP
SMTP
CSMA/CD
DNS
DHCP
AARP
Gopher
ARP
HTTP
ICMP

IPX/SPX (ang. Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) - to zespół protokołów sieciowych opracowanych przez firmę Novell. Obecnie są to jedne z najpopularniejszych protokołów, wykorzystywanych w wielu rodzajach sieci (nie tylko w systemach NetWare).

NetBEUI (ang. Network BIOS Extended USER Interface) - to protokół transportu sieci LAN, wykorzystywany przez systemu operacyjne firmy Microsoft. NetBEUI jest w pełni samodostrajającym się protokołem i najlepiej działa w małych segmentach LAN. Protokół ten, ma minimalne wymagania, jeśli chodzi o użycie pamięci. Zapewnia bardzo dobrą ochronę przed błędami występującymi w transmisji, oraz powrót do normalnego stanu w przypadku ich wystąpienia. Wadą NetBEUI jest to, że nie może on być trasowany i nie najlepiej działa w sieciach typu WAN.

FTP (ang. File Transfer Protocol) - to protokół służący do transmisji plików. Przeważnie usługę ftp stosuje do przesyłania danych z odległej maszyny do lokalnej lub na odwrót. Protokół ten działa w oparciu o zasadę klient-serwer i korzystanie z usługi polega na użyciu interaktywnej aplikacji. Technologia FTP zapewnia ochronę stosując hasła dostępu.

NetDDE - protokół wykorzystujący interfejs NetBIOS (ang. Network Basic Input/Output System), rozszerza możliwości DDE, aby aplikacje pracujące na różnych maszynach mogły miedzy sobą wymieniać dane.

SNMP (ang. Simple Network Managment Protocol) - to podstawowy protokół służący do zarządzania siecią. SNMP (RFC 1157) stanowi standard internetowy, jeżeli chodzi o zdalne monitorowanie i zarządzanie routerami, hostami oraz innymi urządzeniami sieciowymi.

SMTP (ang. Simple Mail Transfer Protocol) - jest podstawowym protokołem realizującym transfer poczty elektronicznej, SMTP należy do rodziny protokołów TCP/IP i służy do wysyłania poczty elektronicznej. Jego definicję zawierają dokumenty STD 10 oraz RFC 821.

CSMA/CD (ang. Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) - to metoda wielodostępu do łącza sieci z wykrywaniem kolizji oraz badaniem stanu kanałów, stosowana w sieciach Ethernet w celu przydziału nośnika dla poszczególnych węzłów. Węzeł zaczyna nadawanie, kiedy nie wykryje w sieci transmisji z innego węzła, sprawdzając przez cały czas, czy nie doszło do kolizji. W przypadku zaistnienia kolizji próba transmisji zostaje ponowiona po przerwie o losowej długości.

DNS (ang. Domain Name Service) - protokół używany w sieci Internet obsługujący system nazywania domen. Umożliwia on nadawanie nazw komputerom, które są zrozumiałe i łatwe do zapamiętania dla człowieka, tłumacząc je na adresy IP. Nazywany czasem usługą BIND (BSD UNIX), DNS oferuje hierarchiczną, statyczną usługę rozróżniania nazw hostów. Administratorzy sieci konfigurują DNS używając listę nazw hostów oraz adresów IP. DNS nie posiada centralnego repozytorium przechowującego adresy IP maszyn w sieci. Dane dotyczące tych adresów dzielone są między wiele komputerów, zwanych serwerami DNS (nazw domenowych), które są zorganizowane hierarchicznie w formie drzewa. Początek drzewa nazywany jest korzeniem. Nazwy najwyższego poziomu składają się z dwuliterowych domen narodowych opartych na zaleceniach ISO 3166 (wyjątek stanowi brytyjska domen uk). Nadrzędna domena narodowa w Polsce oznaczona jest przez pl. Jeżeli chodzi o domeny trzyliterowe, ich znaczenie jest następujące:

com - organizacje komercyjne
gov - agencje rządowe
edu - instytucje edukacyjne
mil - organizacje wojskowe
org - pozostałe organizacje.
net - organizacje, których działalność dotyczy sieci komputerowych

Do każdego węzła w drzewie przypisana jest informacja, zawierająca kolejne nazwy węzłów oddzielone kropkami, poczynając od określonego węzła a skończywszy na korzeniu. Przykładowo etykietą węzła agh w Akademi Górniczo-Hutniczej będzie agh.edu.pl. Komputer w Japonii, który nadaje pocztę do odbiorcy znajdującego się w tym węźle, wyśle prośbę o rozstrzygnięcie nazwy do lokalnego serwera nazw (DNS) znajdującego się najbliżej nadawcy. Jeżeli serwer ten nie posiada tej informacji, skieruje zapytanie do kolejnych serwerów, a te, jeżeli nie będą znały odpowiedzi prześlą pytanie dalej, aż do administratora domeny, gdzie znajduje się poszukiwany węzeł. Otrzymana informacja przechowywana jest przez jakiś czas w pamięci podręcznej (buforze) lokalnego serwera DNS. Jeśli więc poszukiwany adres stosowany jest dosyć często, nie ma potrzeby wysyłania każdorazowo zapytań do serwera administracyjnego dla danej domeny. Administratorzy dowolnej domeny, przykładowo pl, mogą dodać do niej zupełnie nowe adresy nie powiadamiając wszystkich komputerów w świecie o tej sytuacji.

DHCP (ang. Dynamic Host Configuration Protocol) - to standardowy protokół przydzielający adresy IP poszczególnym komputerom. Serwer DHCP przypisuje adresy IP poszczególnym końcówkom.

AARP (ang. AppleTalk Address Resolution Protocol) - protokół służący przyporządkowaniu adresów w sieci AppleTalk. AARP tłumaczy adresy z sieci AppleTalk do formatu sieci Ethernet albo Token ring.

Gopher (goniec) - to wczesny protokół oraz program służący do wyszukiwania, wyświetlania i pobierania dokumentów znajdujących się na zdalnych komputerach lub witrynach. System oparty jest na menu wspomagającym wyszukiwanie informacji w sieci Internet. Gopher jest poprzednikiem WWW. Obecnie wszelkie możliwości, które posiadał gopher zostały zaimplementowane w przeglądarkach WWW. Z komputerami typu gopher można połączyć się klientami WWW, przeglądając je analogicznie jak klient gopher.

ARP (ang. Address Resolution Protocol) - to protokół sieciowy należący do rodziny TCP/IP (lecz niezwiązany wprost z transportowaniem danych). Jest on stosowany w celu dynamicznego określania fizycznych adresów niskiego poziomu, które odpowiadają adresom IP poziomu wyższego dla określonego komputera Protokół ten ogranicza się do fizycznych systemów sieciowych, które obsługują emisję pakietów.

HTTP (ang. HyperText Transfer Protocol) - to protokół internetowy, używany do obsługi stron WWW. HTTP stanowi podstawowy protokół, przy pomocy którego przebiega komunikacja między klientami i serwerami sieci Web. Jest to protokół poziomu aplikacji dla współpracujących ze sobą, hipermedialnych, rozproszonych systemów informacyjnych. HTTP jest bezstanowym i generycznym protokołem zorientowanym obiektowo. Cechą charakterystyczną tego protokołu możliwość wpisywania oraz negocjowania reprezentacji danych, co umożliwia budowę systemów niezależnie od typu transferowanych danych.

ICMP (ang. Internet Control Message Protocol) - jest to rozszerzenie protokołu IP (Internet Protocol). Protokół ICMP służy generowaniu komunikatów o występujących błędach, wysyłaniu pakietów testowych oraz komunikatów diagnostycznych związanych z protokołem IP.