TCP/IP 模型是什麼？— 網際網路的實務版 OSI
更新日期： 2025 年 4 月 7 日
本文為 網路模型基礎 系列文：
在前幾篇文章中，我們認識了 OSI 七層模型，了解了每一層如何分工合作，讓資料能順利在網路上傳遞。
但你可能會開始好奇一件事：「在現實世界裡，我們真的用 OSI 模型來傳資料嗎？」
答案是——不完全是。
實際上，網際網路的核心架構是建構在另一個更實用的模型上：TCP/IP 模型。
它比 OSI 模型簡單，只有四層，卻更加貼近現代網路實作，從我們開網頁、傳訊息、看影片，背後都是依照這個模型在運作。
本篇文章將帶你認識這個「實務派」的 TCP/IP 模型，了解它的每一層如何合作完成任務，並與 OSI 模型作一個簡單的比較。
什麼是 TCP/IP 模型？
TCP/IP 模型的全名是什麼？
TCP/IP 模型的全名是 Transmission Control Protocol / Internet Protocol Model（傳輸控制協定／網際網路協定 模型），簡稱 TCP/IP。
它並不是單指某一個協定，而是一整套設計用來讓電腦之間，在網路上進行溝通的協定組合與分層架構。
這套架構描述了從應用層的資料產生、一路經過處理、包裝、分段、傳輸，再到對方接收並還原成原始資料的整個過程。
TCP/IP 模型最早誕生於 1970 年代，起源於美國國防部資助的 ARPANET 計畫（網際網路的前身）。
當時美軍希望開發出一套即使在戰爭中、通訊網路部分中斷也能繼續運作的系統，因此需要一個穩健、靈活、跨平台的通訊協定。
而 TCP/IP 就是在這樣的背景下誕生的。
從實驗室原型走向國際標準，TCP/IP 成功實現了跨平台、跨硬體、跨作業系統的資料互通。
如今我們日常生活中所依賴的網際網路，其實就是建構在 TCP/IP 模型之上運作的。
為什麼會有 TCP/IP 模型？OSI 模型不夠好嗎？
在網路模型的世界裡，你可能已經聽過 OSI 模型，它把資料通訊流程拆分成七個層級，各自處理不同任務。
這樣的設計有助於學習理解，但問題是：它太理想化了。
OSI 模型是由國際標準化組織（ISO）提出，設計上邏輯嚴謹，但在實際開發和部署時，卻不容易被廣泛採用。
許多協定的開發者與實務工程師覺得它太過繁瑣、不夠靈活，現實世界的需求早已超出原本的設計。
相對地，TCP/IP 模型先有實作、後有理論，是一種從實際需求中誕生出來的架構，實作優先、架構自然成形。
因為它可以快速部署、實用性高、而且運作良好，便逐漸被業界廣泛接納，並最終成為今日網際網路的標準模型。
也因此，在學術界你可能會先學 OSI 模型來建立基本觀念；但進入業界、實際從事網路相關工作時，幾乎都是根據 TCP/IP 模型進行操作、除錯與設計的。
TCP/IP 模型與我們的日常生活有什麼關聯？
你每天打開瀏覽器、傳訊息、看影片、玩遊戲、接收通知……這些動作的背後，其實都是透過 TCP/IP 模型在進行資料傳輸。
- 你輸入網址並送出請求時，是應用層（Application Layer）在發送 HTTP 請求
- 系統使用 TCP 協定確保資料送達，是傳輸層（Transport Layer）的工作
- 資料如何路由到正確的伺服器，是網際層（Internet Layer）負責
- 資料如何透過 Wi-Fi 或網路線實際傳出去，則是網路介面層（Network Interface Layer）負責
TCP/IP 模型幾乎可以說是現代網路的「通用語言」與「運作骨幹」，任何想要理解現代通訊系統、網路架構、甚至是學寫程式與 Debug 網路問題的人，都需要對這個模型有清晰的認識。
這就是為什麼我們會說：OSI 模型是學習用的理論模型，而 TCP/IP 模型才是世界真正在運作的實務模型。
在下一段，我們就來看 TCP/IP 模型的四個層級是如何分工合作，讓一筆資料從一台電腦穿越無數設備、精準傳送到另一端去的。
TCP/IP 四層架構介紹
雖然 OSI 模型細分為七層，但在實務世界中，TCP/IP 模型只保留了四層，並將某些層級合併處理。
這樣的簡化並不代表功能被省略，反而讓整個模型更精煉、更容易部署，並且更符合實際網路協定的運作方式。
接下來我們將從上到下，一層一層認識這四層的功能與常見協定，並搭配生活化例子幫助你快速理解。
應用層（Application Layer）
📡 使用者看到的、操作的、互動的都是這層！
🔧 功能說明：
應用層是最靠近使用者的那一層，它直接面對我們日常使用的各種網路應用。
無論是打開一個網頁、傳送一封 Email，還是使用 App 傳訊息，這些互動都是在應用層完成的。
在這一層，資料還是「人類看得懂的格式」，例如文字、圖片、網址等，並會依據不同用途選用不同的應用層協定來包裝資料。
🌐 常見協定：
- HTTP / HTTPS：網頁資料傳輸（你現在看的這篇文章就是透過它傳送來的）
- FTP：檔案傳輸協定
- SMTP / POP3 / IMAP：電子郵件傳輸與接收
- DNS：將網址（如
google.com）轉成 IP 位址
📌 小知識補充：DNS 是應用層的一部分，但用途有點特別
當我們在介紹應用層的常見協定時，像是 HTTP（網頁瀏覽）、FTP（檔案傳輸）、SMTP（Email 傳送）等。
這些協定都有一個明確共通點：它們直接承載資料內容，並將這些內容從一台電腦傳送到另一台。
但你可能會注意到：DNS（Domain Name System）似乎跟它們不太一樣。
❓DNS 沒有傳資料，為什麼也是應用層？
雖然 DNS 並不負責傳輸網頁、圖片或影片等內容本體，但它負責的是一個非常重要的前置任務：
把人類看得懂的「網址」（如 www.google.com），轉換成電腦之間可以溝通的「IP 位址」（如 142.250.72.206）。
你可以把它想像成是網路世界的「電話簿」或「翻譯員」，讓人類輸入的資訊可以被電腦理解並成功送出請求。
🧠 應用層的判斷標準是什麼？
在網路模型的分層邏輯中，「應用層」的定義不是看這個協定是否有傳輸圖片、影片或檔案，而是看它是否：
- 由終端裝置（例如你的瀏覽器、手機 App）主動發起
- 與遠端伺服器之間透過協定進行溝通
- 目的是為了支援應用層級的操作
DNS 滿足上述所有條件：
- 它的查詢由你的裝置（或作業系統）主動發起
- 它會使用 DNS 協定（通常在 port 53）與 DNS 伺服器溝通
- 它的回應會被應用層的其他協定（如 HTTP）拿來使用，完成真正的資料傳輸
🔁 與其他應用層協定的搭配關係
你可以這樣理解 DNS 的角色：
📬 DNS 負責「找人」，其他協定像 HTTP 則負責「送資料」。
沒有 DNS，就像你知道要寄信，但找不到收件人的地址。
舉個例子：
- 當你在瀏覽器輸入
www.example.com時，第一步就是查詢這個網址對應的 IP 位址（透過 DNS） - 拿到 IP 之後，才發送 HTTP 請求，把網頁內容請求回來
這個流程中，雖然 DNS 只參與「短短的一瞬間」，但它是後續所有網路溝通的起點與基礎。
🧠 對應 OSI：
- OSI 的第七層（應用層）
- 第六層（表示層）：負責資料編碼/解碼、加密/解密等
- 第五層（會議層）：管理會話連線與同步
👉 TCP/IP 模型將上述三層合併為一個「應用層」，因為在實作上，它們常常是整合一起運作的。
🪄 舉例說明：
當你在瀏覽器輸入 www.example.com 並按下 Enter，背後會送出一個 HTTP 請求，向對方伺服器索取網頁內容。這整個過程，就是應用層在出馬！
傳輸層（Transport Layer）
🚛 負責「把資料穩穩地送到對方」的角色！
🔧 功能說明：
傳輸層的主要任務是確保資料從來源主機「正確且完整地」送達目的主機的應用程式，也就是進行「端對端（End-to-End）」的通訊控制。
這一層負責處理：
- 將應用層的資料切割成適當大小的區塊（稱為「段」segment）
- 為每一段加上編號
- 控制傳輸流程（避免對方接收太快或太慢）
- 確保丟失的資料能重新傳送（視使用的協定而定）
📦 常見協定：
- TCP（Transmission Control Protocol）：有連線、可靠、資料完整性高
- UDP（User Datagram Protocol）：無連線、不保證資料完整，但速度快、延遲低
🧠 對應 OSI：
- OSI 的第四層：傳輸層
🪄 舉例說明：
- 用 TCP：你在登入網銀、傳送帳號密碼，這些資料要求「不能漏、不能錯」，就會用 TCP 傳輸。
- 用 UDP：你在看 Netflix 或玩遊戲時，畫面或聲音偶爾跳針沒關係，追求的是「速度與即時性」，就會選用 UDP。
網際層（Internet Layer）
🌍 幫資料決定路徑，像是 GPS + 郵遞區號！
🔧 功能說明：
網際層的工作是負責「將資料送到正確的主機地址」。
當資料準備離開你的電腦、踏上網路旅程時，網際層會幫它貼上「收件人地址」（IP 位址），並根據路由資訊決定資料應該經過哪些節點、中繼器與網路設備。
也可以說，它就像是資料的導航員與郵遞員，負責找路、決定送貨路線，並確保封包送往正確的目的地。
🛠 常見協定：
- IP（Internet Protocol）：核心協定，負責位址編排與路由
- ICMP（Internet Control Message Protocol）：用於傳回錯誤訊息與偵錯工具（如 ping 指令）
🧠 對應 OSI：
- OSI 的第三層：網路層
🪄 舉例說明：
當你從台灣發出一個請求到美國的伺服器，網際層會根據伺服器的 IP 位址，決定封包經過哪幾個路由器、中繼站，才能準確送達。這就像是資料的國際快遞物流規劃。
網路介面層（Network Interface Layer）
⚙️ 最底層的實體操作：線路、電波與硬體溝通
🔧 功能說明：
這一層是 TCP/IP 模型中最底層的部分，負責如何將資料實際送進媒介傳出去，無論是透過網路線、Wi-Fi、光纖還是行動網路。
它涵蓋了：
- 如何封裝資料成 frame（框架）
- 如何與硬體裝置（網卡、交換器、無線基地台）溝通
- 如何處理資料在媒介上的錯誤檢查與重送
📡 常見技術與標準：
- Ethernet（乙太網路）：最常見的區域網路傳輸方式
- Wi-Fi（無線網路）
- MAC 位址：每張網卡的獨特身分證
- ARP（Address Resolution Protocol）：用來查詢 MAC 位址
🧠 對應 OSI：
- OSI 的第二層（資料連結層）
- OSI 的第一層（實體層）
🪄 舉例說明：
當你家的筆電透過 Wi-Fi 連上路由器，或桌電插上網路線開始上網，實際傳送資料的就是這一層在運作。
可以把它想像成資料的「出發口」或「搬運工」，把你準備好的資料，透過電磁波或訊號線送出去。
四層分工，各司其職，讓網路順利運作
| 層級名稱 | 功能簡述 | 常見協定或技術 |
|---|---|---|
| 應用層 | 提供應用溝通與互動的介面 | HTTP、DNS、SMTP 等 |
| 傳輸層 | 控制資料在主機間的傳送可靠性 | TCP、UDP |
| 網際層 | 決定資料傳遞的目的地與路由 | IP、ICMP |
| 網路介面層 | 實體媒介上的實際傳輸 | Ethernet、Wi-Fi、MAC、ARP |
這四層如同接力賽的跑者，從最上層的應用層一路往下，資料一層層被包裝、處理、傳送，最終安全且正確地抵達目的地，完成一次完美的網路通訊。
三、OSI 與 TCP/IP 模型對照表
flowchart LR
subgraph OSI["OSI 七層模型"]
direction TB
OSI7["7.應用層"]
OSI6["6.表達層"]
OSI5["5.會話層"]
OSI4["4.傳輸層"]
OSI3["3.網路層"]
OSI2["2.資料連結層"]
OSI1["1.實體層"]
end
subgraph TCP["TCP/IP 四層模型"]
direction TB
TCP4["4.應用層"]
TCP3["3.傳輸層"]
TCP2["2.網際網路層"]
TCP1["1.網路介面層"]
end
OSI7 --- TCP4
OSI6 --- TCP4
OSI5 --- TCP4
OSI4 --- TCP3
OSI3 --- TCP2
OSI2 --- TCP1
OSI1 --- TCP1
💡 小提醒：為什麼要兩個模型一起看？
- 學習網路時，OSI 模型更細緻，適合幫助建立整體結構與分層思維。
- 實作與開發工作中，TCP/IP 模型才是實際使用的標準，你在分析封包、設計系統或寫程式時，幾乎都是在操作 TCP/IP 模型的內容。
建議初學者一開始可以用 OSI 模型打下理解的基礎，再透過 TCP/IP 模型掌握實際的系統運作邏輯，兩者搭配起來最能內化成你的網路知識體系。
總結
雖然 OSI 模型有助於學習與理解網路結構，但如果你想深入實務、參與網站建置、了解封包傳輸、進行網路除錯，那麼TCP/IP 模型才是你真正會接觸與操作的主角。
掌握這個模型後，接下來我們就能實際拆解一次網頁請求的整個過程，看看從你輸入網址到網頁出現，中間到底發生了什麼神奇的事！
敬請期待第六篇 👉 「從打網址開始，網路到底發生了什麼事？」