TCP/IP 模型是什麼？— 網際網路的實務版 OSI

Published April 6, 2025 by 徐培鈞

基礎概念

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。

用寄信來理解網路傳輸

網路傳輸的概念其實和日常生活中的「寄信」非常相似！

想像一下，當你要寄一封信給朋友時，你需要準備：信封（可依場合選擇不同款式）、郵票（支付郵資）、收件地址（告訴郵局送到哪裡）、以及寄送方式（平信或掛號）。

準備好之後交給郵局，郵局就會負責分類、運輸，最後由郵差送到收件人手中。

網路世界的資料傳輸也是如此，當你的電腦要傳送資料到另一台電腦時，也需要經過類似的「打包」和「配送」過程。

TCP/IP 四層架構就像是這套寄信流程的標準化版本：

TCP/IP 四層架構	英文名稱	寄信比喻
應用層	Application Layer	信封的樣式
傳輸層	Transport Layer	寄送方式（平信/掛號）
網路層	Internet Layer	收件地址
連結層	Link Layer	郵差的運輸工具

英文名稱Application Layer

寄信比喻信封的樣式

英文名稱Transport Layer

寄信比喻寄送方式（平信/掛號）

英文名稱Internet Layer

寄信比喻收件地址

英文名稱Link Layer

寄信比喻郵差的運輸工具

接下來，我們將逐一介紹這四層架構的功能與意義。

TCP/IP 四層架構介紹

應用層（Application Layer）：選擇你的「信封」

什麼是應用層？

應用層是離使用者最近的一層，它定義了不同類型的網路應用該如何運作。就像寄信時，你會根據不同的場合選擇不同的信封：

喜慶場合 → 紅色信封
正式公文 → 白色信封
一般郵件 → 黃色信封

常見的應用層協定

在網路世界中，不同的應用也有對應的「協定（Protocol）」：

協定名稱	全名	用途說明
HTTP/HTTPS	HyperText Transfer Protocol	瀏覽網頁時使用，是最常見的協定
FTP	File Transfer Protocol	檔案傳輸，用於上傳或下載檔案
RTSP	Real-Time Streaming Protocol	即時串流，用於影音直播、視訊播放
SMTP	Simple Mail Transfer Protocol	電子郵件發送
DNS	Domain Name System	網域名稱解析（將網址轉成 IP）

全名HyperText Transfer Protocol

用途說明瀏覽網頁時使用，是最常見的協定

全名File Transfer Protocol

用途說明檔案傳輸，用於上傳或下載檔案

全名Real-Time Streaming Protocol

用途說明即時串流，用於影音直播、視訊播放

全名Simple Mail Transfer Protocol

用途說明電子郵件發送

全名Domain Name System

用途說明網域名稱解析（將網址轉成 IP）

生活實例

當你打開 YouTube 看影片 → 使用串流相關協定
當你瀏覽購物網站 → 使用 HTTP/HTTPS
當你用 FileZilla 上傳檔案到伺服器 → 使用 FTP

傳輸層（Transport Layer）：平信還是掛號？

什麼是傳輸層？

傳輸層負責決定資料該用什麼「方式」傳送，就像你寄信時要選擇：

平信：便宜、快速，但可能會遺失
掛號信：較貴、較慢，但有保障，需要簽收

TCP vs UDP：兩大傳輸協定

傳輸層主要有兩種協定，各有優缺點：

TCP（Transmission Control Protocol）— 掛號信

特性	說明
可靠性	高，資料保證送達
速度	較慢
機制	三次握手（Three-way Handshake）
適用場景	網頁瀏覽、檔案傳輸、電子郵件

說明高，資料保證送達

說明較慢

說明三次握手（Three-way Handshake）

說明網頁瀏覽、檔案傳輸、電子郵件

三次握手是什麼？

TCP 在傳送資料前，會先進行「三次握手」來確認雙方都準備好了：

客戶端：「嗨，我想跟你建立連線」（SYN）
伺服器：「好的，我收到了，我也準備好了」（SYN-ACK）
客戶端：「太好了，那我們開始吧！」（ACK）

這就像掛號信需要收件人簽名確認一樣，確保資料不會遺失。

UDP（User Datagram Protocol）— 平信/明信片

特性	說明
可靠性	低，資料可能遺失
速度	快，延遲低
機制	無需握手，直接發送
適用場景	語音通話、視訊會議、線上遊戲、直播

說明低，資料可能遺失

說明快，延遲低

說明無需握手，直接發送

說明語音通話、視訊會議、線上遊戲、直播

為什麼有時候可以接受資料遺失？

想像你正在和朋友視訊通話，如果中間漏掉一兩個字，你還是可以理解對方在說什麼。但如果為了確保每個字都送達而不斷重傳，反而會造成嚴重的延遲，讓對話變得卡頓。這就是 UDP 存在的意義！

協定配對關係

不同的應用層協定，會搭配不同的傳輸層協定：

應用層協定	傳輸層協定	原因
HTTP/HTTPS	TCP	網頁內容必須完整，不能遺失
FTP	TCP	檔案傳輸必須正確無誤
RTSP	UDP	即時串流重視速度，可容忍少量遺失
VoIP（網路電話）	UDP	語音通話需要低延遲

傳輸層協定TCP

原因網頁內容必須完整，不能遺失

傳輸層協定TCP

原因檔案傳輸必須正確無誤

傳輸層協定UDP

原因即時串流重視速度，可容忍少量遺失

傳輸層協定UDP

原因語音通話需要低延遲

網路層（Internet Layer）：收件人的地址

什麼是網路層？

網路層負責標示「目的地」，也就是資料要送到哪裡。這就像信封上的收件地址，告訴郵差這封信要送到哪個地方。

IP 位址：網路世界的門牌號碼

在網路世界中，每一台連網的設備都有一個獨特的 IP 位址（Internet Protocol Address），就像每棟房子都有門牌地址一樣。

IPv4 位址範例：

192.168.1.1
172.217.160.78（Google 的其中一個 IP）

192.168.1.1
172.217.160.78（Google 的其中一個 IP）

IPv6 位址範例：

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

IP 位址的功能

識別設備：每台設備都有唯一的 IP
路由定址：讓網路設備知道要把資料傳到哪裡
位置定位：大致判斷設備的地理位置

連結層（Link Layer）：郵差怎麼送信

什麼是連結層？

連結層是最底層，負責實際的「物理傳輸」。就像我們寄信時，不會知道郵差是騎摩托車、開車還是搭飛機把信送到目的地。

常見的實體傳輸媒介

傳輸媒介	特性	常見應用
雙絞線（網路線）	成本低、安裝方便	家用網路、辦公室區域網路
光纖	速度快、頻寬大、距離遠	骨幹網路、跨國連線
海底電纜	連接各大洲	國際網路傳輸
無線電波（Wi-Fi）	方便、無需佈線	無線網路
衛星通訊	覆蓋範圍廣	偏遠地區、航空通訊

特性成本低、安裝方便

常見應用家用網路、辦公室區域網路

特性速度快、頻寬大、距離遠

常見應用骨幹網路、跨國連線

特性連接各大洲

常見應用國際網路傳輸

特性方便、無需佈線

常見應用無線網路

特性覆蓋範圍廣

常見應用偏遠地區、航空通訊

你不需要知道的細節

作為一般使用者或初學者，你不需要關心連結層的細節。就像你寄信時，只要把信交給郵局，不需要知道郵差是怎麼送的。這就是「分層架構」的好處——每一層各司其職，讓整個系統更容易理解和維護。

封包的旅程：封裝與解封裝

什麼是封包（Packet）？

在網路傳輸中，資料不會一次全部送出，而是被切成一小塊一小塊的「封包」。每個封包就像一封獨立的信，包含了寄件資訊和部分內容。

封裝（Encapsulation）過程

當你的電腦要傳送資料時，會從上到下經過每一層，每一層都會加上自己的「標頭資訊」：

原始資料
    ↓ 應用層加上 HTTP 標頭
[HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 傳輸層加上 TCP 標頭
[TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 網路層加上 IP 標頭
[IP 標頭] + [TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 連結層加上訊框標頭
[訊框標頭] + [IP 標頭] + [TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓
透過實體媒介傳送出去

原始資料
    ↓ 應用層加上 HTTP 標頭
[HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 傳輸層加上 TCP 標頭
[TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 網路層加上 IP 標頭
[IP 標頭] + [TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 連結層加上訊框標頭
[訊框標頭] + [IP 標頭] + [TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓
透過實體媒介傳送出去

這就像寄信時，你把信紙放進信封，貼上郵票，寫上地址，最後交給郵局處理。

解封裝（Decapsulation）過程

當資料到達目的地後，會進行相反的「解封裝」過程：

收到封包
    ↓ 連結層移除訊框標頭
[IP 標頭] + [TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 網路層移除 IP 標頭
[TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 傳輸層移除 TCP 標頭
[HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 應用層處理
最終呈現給使用者

收到封包
    ↓ 連結層移除訊框標頭
[IP 標頭] + [TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 網路層移除 IP 標頭
[TCP 標頭] + [HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 傳輸層移除 TCP 標頭
[HTTP 標頭] + [資料]
    ↓ 應用層處理
最終呈現給使用者

就像收件人收到信後，拆開信封，取出信紙閱讀內容。

視覺化示意圖

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？」