La diferencia clave entre TCP y UDP es la confiabilidad. La confiabilidad de la comunicación TCP se obtiene con el uso de sesiones orientadas a la conexión. Antes de que un host que utiliza TCP envíe datos a otro host, TCP inicia un proceso para crear una conexión con el destino. Esta conexión con estado permite hacer un seguimiento de una sesión o un stream de comunicación entre los hosts. Este proceso asegura que cada host tenga conocimiento del stream de comunicación y se prepare para este. Una conversación TCP requiere que se establezca una sesión entre hosts en ambas direcciones, como se muestra en la animación.
Una vez que se establece una sesión y que comienza la transferencia de datos, el destino envía acuses de recibo al origen por los segmentos que recibe. Estos acuses de recibo forman la base de la confiabilidad dentro de la sesión TCP. Cuando el origen recibe un acuse de recibo, reconoce que los datos se entregaron correctamente y puede dejar de rastrearlos. Si el origen no recibe el acuse de recibo dentro de un tiempo predeterminado, retransmite esos datos al destino.
Parte de la carga adicional que genera el uso de TCP es el tráfico de red generado por los acuses de recibo y las retransmisiones. El establecimiento de las sesiones genera sobrecarga en forma de segmentos adicionales que se intercambian. Hay también sobrecarga en los hosts indivuduales creada por la necesidad de mantener un registro de los segmentos que esperan un acuse de recibo y por el proceso de retransmisión.