应用程序是如何与端口连接的,是通过操作系统还是通过TCP协议?

TCP只是一个协议
规定客户端和服务器端如何建立连接进行通信
而IP协议规定应用程序发送的信息如何封装成ip报文，再传到网卡的数据链路层时根据不同的连接方式再进行封装成帧，帧最后通过传输线路转换为模拟信号传输，网卡接受的帧按照相反的顺序进行处理，根据不同的端口送给不同的应用程序。
操作系统需要实现此协议，具体的方法不限，达到协议所要求的标准即可。

当网卡接受到数据包时，会从包头文件信息中读出其要发送的目的地（IP地址）。并将该IP与目的地的子网掩码相与然后和本地机的IP与子网掩码的相与结果比较。如过结果相同他就知道目的地在本地子网。然后系统查看ARP缓存是否有目的地的IP和其MAC的地址影射。若有则路由器开始路由和发送。如若没有ARP则广播其IP直到找到该目的机的物理地址。