A camada de aplicação reúne os protocolos com que o usuário interage direta ou indiretamente. Seu modelo predominante é o cliente-servidor, embora o modelo par a par também seja empregado.

DNS

O DNS traduz nomes de domínio em endereços IP, organizando-se em uma hierarquia que parte dos servidores raiz, passa pelos domínios de topo e chega aos servidores autoritativos de cada zona.

A resolução pode ser recursiva, quando o servidor consultado assume a tarefa completa, ou iterativa, quando apenas indica o próximo servidor a consultar.

Registros comuns: A e AAAA (endereços IPv4 e IPv6), CNAME (apelido), MX (servidor de correio), NS (servidor de nomes) e PTR (resolução reversa).

DHCP

O DHCP atribui automaticamente endereço IP, máscara, gateway e servidores DNS às estações.

O processo segue quatro mensagens, conhecidas pela sigla DORA: Discover, Offer, Request e Acknowledge.

O endereço é concedido por tempo determinado, a concessão, renovada periodicamente. Como as mensagens iniciais usam difusão, redes segmentadas exigem um relay agent.