高层安全协议(如安全套接字层， SSL) 可以提供应用层安全。
1. SOCKS
SOCKS 是一个网络连接的代理协议，它处于OSI 模型的会话层。SOCKS 能将连接请求进行鉴别和授权，并建立代理连接和传送数据。在SOCKS 协议中，客户程序通常是先连接到防火墙，然后由防火墙建立到目的主机的单稳会话，这样，它使SOCKS 后面的主机能通过Internet 取得完全的访问权，而避免了通过Internet 对内部主机进行未授权访问。目前，有SOCKSv4 和SOCKSv5 两个版本， SOCKSv5 可以处理UDP ，而SOCKSv4 则不能。
SOCKS 的问题在于必须对客户端应用程序做修改，加入对SOCKS 协议的支持。与IPSec 相比， SOCKS 在协议枝中处于较高层，因而效率相对比IPSec 低一些，但另一方面，较高层协议对于会话控制可以提供更大的灵活性。
2. 安全套接字(SSL)
安全套接宇C Secure Socket Layer, SSL) 属于高层安全机制，广泛应用于Web 浏览器程序和Web 服务器程序，提供对等的身份认证和应用数据的加密。SSL 是4个端到端协议，因而是在处于通信通路端点的机器上实现（通常是在客户机和服务器上) ,而不需要在通信通路的中间节点(如路由器或防火墙)上实现。
在SSL 中，身份认证是基于证书的，服务器方向客户方的认证是必需的，而SSL 版本3 中客户方向服务器方的认证只是可选工页，但是并没有得到广泛的应用。SSL 会话中包含一个握手阶段，在这个阶段通信双方交换证书，生成会话密锅，协商以后通信使用的加密算法。完成了握手以后，应用程序就可以安全地传输数据而无须做很大修改，除了在传输数据时要调用SSLAPI 而不是传统的套接字API 。
虽然理论上SSL 可以用于保护任何TCPIIP 通信，但事实上SSL 的应用几乎只限于HTTP 。
3. 安全HTTP 协议
安全HTTP 协议CS-HTTP) 是HTTP 协议的安全扩展，它提供身份认证，也可以提供数据加密。虽然它比SSL 要灵活得多， m实际应用中用的很少，因为SSL 易于管理，而且实践证明它能为大多数安全Web 应用提供足够的安全保护。
4. 安全电子邮件
安全的多用途因特网邮件扩展CS-MIME) 可以被看作一个特殊的类似于SSL 的协议， S-MIME 属于应用层安全体系，但它的应用仅限于保护电子邮件系统，通过加密和数字签名来保障邮件的安全，这些安全手段都是基于公钥技术的，通信双方的身份靠X.509 格式的证书来标识的。S-MIME 一般在终端通信系统中实现，无须对通信途径的路由器或防火墙做任何改动。