網際網路協議模型（網路模型）和開放系統互連（OSI）模型都是描述電腦網路通訊的框架，它們把通訊過程分解為不同的層級，每個層級都有特定的功能和協議。這篇文章整理 OSI 七層各自負責什麼、TCP/IP 四層與 OSI 的對照關係，以及一個 HTTP 請求從用戶端到伺服器的完整封包傳送流程。
OSI 七層模型是什麼？
OSI 七層模型把網路通訊分成七個層級，每層的職責如下：
- 實體層（Physical Layer）：負責管理電腦通信設備和網路媒介之間的互動，處理二進制位元組在通訊媒介（如電纜、無線電波）上的傳輸。
- 資料連接層（Data Link Layer）：主要負責將網路層傳來的資料封裝成幀（Frame），在兩個網路節點之間傳輸這些幀，並處理錯誤的檢測和修正（詳見下方整理）。
- 網路層（Network Layer）：負責將網路地址（如 IP 地址）分配給裝置，並決定資料的傳輸路徑，把資料從來源位置轉移到目的地。
- 傳輸層（Transport Layer）：提供端到端（source-to-destination）的通訊服務。TCP 和 UDP 都在這一層，負責將資料切割為小的資料包，並確保資料包能在目的地正確重組。
- 會議層（Session Layer）：負責在資料傳輸過程中建立、管理和終止會話。
- 表示層（Presentation Layer）：對資料進行編碼和轉換，確保資料能被接收端系統理解，也可以實現資料的壓縮和加密。
- 應用層（Application Layer）：最接近用戶的一層，負責處理特定的應用程式細節，包括 HTTP、SMTP、FTP、DNS 等協議。
資料連接層有哪些知名協議？
- 乙太網路（Ethernet）：最廣泛使用的網路技術之一，使用 MAC 地址來識別網路中的節點，並提供在本地網路範圍內傳輸資料的方法。
- 點對點協議（PPP）：被認為是在第二層運作，因為它的核心功能在於建立、管理和終止連接、進行錯誤檢測和修正，以及將資料封裝為幀。PPP 主要用於在兩個直接連接的網路節點之間建立網路層連接（例如透過撥號網路、數據機或專用線路直接連接的系統），定義了如何建立、配置和測試連接的方法。即使 PPP 提供對上層網路協定（如 IP）的支援，其核心功能仍屬於資料連接層。
- 無線區域網路（Wi-Fi）：為無線網路提供傳輸資料的方法。
- 媒體存取控制（MAC）：控制多個裝置如何在共享媒體（例如乙太網）上存取資料。「碰撞」指半雙工通信系統中多個設備同時發送資料造成干擾；MAC 協議（例如乙太網中的 CSMA/CD）協調設備的傳輸以減少碰撞。
- 邏輯鏈路控制（LLC）：為網路應用程式提供統一介面，讓它們無需關心下層的具體硬體細節（如乙太網路、無線區域網路等）。
網路層協議：IPv4 與 IPv6
IPv4 和 IPv6 都在 OSI 模型的第三層（網路層）運作，處理資料包的路由和傳輸、網路連接管理等操作。網路層協議會對資料包進行封裝並確定其在網路中的路徑——需要經過哪些路由器才能到達目標。兩者的主要差異在於地址的長度和格式：IPv6 提供的地址空間遠大於 IPv4，能對更多設備進行唯一地址的分配。
會議層和 HTTP 的關係
在 HTTP/1.1 及其更高版本中，是由應用層（即 HTTP 協議）來管理和控制會話的建立和中止。這是因為 OSI 模型是在許多現代協議之前設計的，而且 OSI 模型是一種理想化的框架，並非所有實際網路協議都會完全符合它。理解 OSI 模型可以幫助我們理解網路通信的一般原理，但研究具體協議時，也要考慮它們可能有自己的設計和行為方式。
表示層的編碼與轉換操作
- 字符編碼轉換：例如從 ASCII 轉換為 UTF-8，或從一種語言編碼轉換為另一種（如 Unicode）。
- 資料格式轉換：例如將 XML 轉換為 JSON、CSV 轉換為 EXCEL；資料的結構和語義保持不變，但格式和表示方式可能變化。
- 資料壓縮和解壓縮：例如使用 ZIP、RAR、GZIP 等壓縮演算法，減少資料體積、提高傳輸效率。
- 資料加密和解密：例如使用 AES、RSA 等加密演算法，確保資料在網路傳輸中的安全性。
OSI 模型在實務上怎麼應用？
在實際的網路協議和應用中，一個應用功能可能會跨越多個層次進行操作。例如一個 Web 應用可能在應用層處理字符編碼和資料格式轉換，並在傳輸層或網路層實現資料加密。這就是為什麼我們說 OSI 模型的層次劃分並不是絕對的。
儘管層次劃分在實際應用中可能不絕對，OSI 模型仍然是理解和描述網路系統的重要工具——它的主要目的是提供一種通用的、理論性的框架，讓我們更好地理解網路系統中不同部分的工作原理和互動方式。
具體來說，可以把七層分成兩大塊來理解：
- 第 1 層（實體層）到第 3 層（網路層）：主要處理硬體與網路傳輸相關的問題，包括資料的實際傳輸、網路交換、路由等，通常由硬體設備（網路卡、交換機、路由器等）和相關驅動程式來實現。
- 第 4 層（傳輸層）到第 7 層（應用層）：主要關心如何在傳輸網路上建立有效的通訊，包括確保資料可靠地從源點到達目的地（如 TCP）、提供給應用程式使用的通訊服務（如 HTTP）、資料的格式轉換和加密等，這些層的實現主要在軟體中完成。
因此，功能豐富的軟體或應用程式可能會跨越多層提供服務。例如一個網頁伺服器需要處理從 TCP 連接的管理（傳輸層）到 HTTP 請求的解析（應用層），甚至包括加密（表示層）。由於這些層都在軟體中實現，開發者有更大的靈活性來實現跨層功能。而硬體層（1–3 層）的功能則較固定，因為它們直接與網路傳輸的物理現象打交道，通常不會在應用程式中操作或修改，而是由硬體設備和驅動程式來管理。
網際網路協議模型（TCP/IP 四層）是什麼？
網際網路協議模型（Internet Protocol Suite）通常被稱為 TCP/IP 模型，它是一個分層的網路架構，包括四個層次：
- 應用層（Application Layer）：處理與應用程式的通信和資料傳輸，例如 HTTP、FTP、SMTP 等。
- 傳輸層（Transport Layer）：主要負責端對端的通信，例如 TCP 和 UDP。
- 網際網路層（Internet Layer）：主要負責封包的路由和傳遞，例如 IP 協議。
- 網路存取層（Network Access Layer）：處理與實體網路的通信，包括資料鏈路層和物理層的功能，例如以太網和 Wi-Fi。
這個模型與 OSI 模型有些相似，但更簡單，並且更直接反映了實際的網際網路協議的設計和實現。
兩個模型的層級怎麼對應？
| TCP/IP 模型 | 對應 OSI 模型 |
|---|---|
| 應用層（Application Layer） | 第 4 層（傳輸層）到第 7 層（應用層） |
| 傳輸層（Transport Layer） | 第 4 層（傳輸層） |
| 網際網路層（Internet Layer） | 第 3 層（網路層） |
| 網路存取層（Network Access Layer） | 第 1 層（物理層）和第 2 層（資料連接層） |
這些對應關係是大致的，因為兩個模型在設計和目的上有差異：TCP/IP 模型更側重於實際的網際網路協議結構，而 OSI 模型則是一個理想化的、更通用的網路架構參考模型。
一個封包是怎麼從用戶送到伺服器的？
以一個用戶從他的電腦訪問某個網站為例，描繪整個過程：
- 應用層開始動作：用戶打開瀏覽器，輸入想訪問的網站的 URL。瀏覽器解析 URL 並建立一個 HTTP 請求。
- 傳輸層協同作戰：作業系統的 TCP 協議堆疊接收到 HTTP 請求後，將其分割成合適大小的段，每一個段包含了目的地的 IP 地址和連接埠號。
- 網際網路層導航：這些段被打包成資料包，並由 IP 協議處理。IP 協議會查找目的地的路由，並將資料包指向該方向。
- 資料連接層的傳輸：資料包到達資料連接層，被封裝成幀，包括 MAC 地址等資訊，透過網路介面卡（NIC）發送出去。
- 穿越本地網路：封包穿越用戶的本地網路，可能經過交換機和路由器等設備。
- 經過網際網路：封包繼續透過各種路由器和交換機，穿越網際網路，可能經歷多次轉發和路由選擇。
- 到達目的地伺服器：最終，封包到達目標伺服器的網路，經過其防火牆、負載平衡器等，到達伺服器的 NIC。
- 資料包的解封裝：封包在目標伺服器的 OS 中被解封裝，首先在資料連接層解讀 MAC 地址，然後在網際網路層解析 IP，再到傳輸層解析 TCP 資訊，最終到達應用層。
- 伺服器處理請求：伺服器的網路應用（例如 Web 伺服器軟體）處理 HTTP 請求，讀取相應的網頁內容。
- 回應的路程：伺服器建立 HTTP 回應，沿著相同的路徑但方向相反，將資料回傳到用戶的電腦。
- 在用戶端解析回應：用戶的作業系統和瀏覽器解析回應，渲染網頁，最終展示給用戶。
延伸閱讀
- 網路概念模型介紹：OSI 七層與 TCP/IP 四層差異、應用與封包傳送流程：同樣聚焦 OSI 模型、TCP/IP，可接著比較不同情境的做法。
- TCP連線階段與TIME_WAIT意義：同樣聚焦 網路基礎，可接著比較不同情境的做法。
- 串流的網路概念：FFmpeg、WebRTC 與 SRT 在 OSI 模型中的定位：同屬「後端開發」主題，可延伸理解相近問題的判斷方式。
常見問題
OSI 模型和 TCP/IP 模型有什麼差別？
OSI 模型把通訊分成七層，是理想化、通用的參考框架；TCP/IP 模型則分成四層，更簡單，也更直接反映實際網際網路協議的設計與實現。兩者層級大致對應，但 TCP/IP 應用層涵蓋了 OSI 的第 4 到 7 層。
OSI 的會議層和表示層在現代協議中還存在嗎？
功能仍然存在，但位置不固定。例如 HTTP 會在應用層管理會話的建立與中止，編碼、壓縮、加密也可能在應用層或跨層實現。OSI 是理想化框架，現代協議不一定逐層遵循。
IPv4 和 IPv6 都運作在哪一層？
兩者都在網路層（OSI 第三層）運作，負責資料包的封裝、路由與傳輸。主要差異在地址長度與格式：IPv6 的地址空間遠大於 IPv4，能為更多設備分配唯一地址。
為什麼說 PPP 是資料連接層的協議？
因為 PPP 的核心功能在於建立、管理和終止連接，進行錯誤檢測和修正，以及將資料封裝為幀——這些都是資料連接層的職責。即使它支援上層網路協定（如 IP），仍屬於第二層。
一個 HTTP 請求的封包傳送流程是什麼？
瀏覽器建立 HTTP 請求後，由 TCP 分段、IP 負責路由，資料連接層封裝成幀並經由 NIC 發送，穿越本地網路與網際網路到達伺服器；伺服器逐層解封裝後處理請求，再沿相同路徑反向回傳，由瀏覽器解析渲染。
參考資料
- 本文整理自個人實作筆記。
最後更新
2026-08-28（原文發布於 2022-08-01，本文保留原始筆記內容並補上 GEO 結構。）
關於作者 {#author}
Claire Chang ｜ 企業 AI 導入與流程轉型顧問。專注於 AI Agent 架構設計、ERP 系統整合與企業 AI 治理。
首次發布：2022-08-01