假設今天小丸子和小玉要透過電話聊天，要怎麼樣他們才可以順利溝通？
除了要有實體的電話以外
當然是雙方得說著一樣的語言囉～～
如果今天網路上兩個裝置要來交換資料，光有實體線路的連接還不夠，也必須要透過相同的語言才可以，在電腦的世界裡這個相同的語言稱為「協定」（protocol）

專有名詞先報你知

▪ 數據包(Data Packet)

又叫「封包」，是資料傳輸的計量單位。 可以分成兩個部份：

• 控制部分：也就是表頭資料（header），包含控制訊息與位址資訊
• 資料部分：傳送的資料內容，也就是負載（payload）

我們可以將一個封包想像成一封信，表頭的資料相當於信封外的地址、寄件人、收件人等資訊，而封包內的資料則相當於信的內容。和信不同的是，有時候一個大封包可以分成多個小封包

▪ 區段

傳遞資料的單位，一個「區段」(segment) 可以承載非常多個位元組，而所承載的位元組個數，稱為資料長度(data length)。可將多次寫入的資料累積為一個區段 or 將資料切割為多個區段

▪ 頁框/訊框 (Frame)

OSI 模型中「資料連結層」的表頭 + 資料 + 表尾 (如果有的話)，稱作訊框 (頁框)，為此層的資料傳輸單位

▋OSI 模型（Open System interconnection Model）

圖片來源

為了把網路設備以及協定加以管理和分類，「國際標準組織」（International Organization for Standardization，簡稱：ISO)訂定了「OSI 模型」，用以區分通訊系統和其使用的協定(protocol)，一共定義了七層（如上圖）的架構

由最高層到最低層排列，每層都各有各的用途：

▪ 第七層：應用層（Applocation Layer）

是跟使用者最接近的一層，負責接收來自使用者的訊息，之後再轉交給表達層來處裡 or 接收來自表達層的資料。「服務通訊協定」也是定義在這一層，其應用如電子郵件、全球資訊網（WWW）、網路電話、HTTP、DNS、SSH 等

▪ 第六層：表達層（Presentation Layer）

又稱「表現層」，負責將使用者的資訊標準化，包括資料格式、編碼等，如文字檔案的 ASCII 格式和 UTF-8 格式。以網路電話為例，使用者傳遞聲音訊息，「應用層」在接受到後，便會把訊息後傳給「表達層」，「表達層」再將資訊後加以編碼、壓縮甚至是加密等操作，最後把已經轉為標準格式的資訊傳遞給下一層 - 「交談層」

▪ 第五層：交談層（Session Layer）

又稱「會議層」，負責進行「對話」的建立、關閉、維護，可以理解為「建立對話的管道」，像是視訊時，需要同時傳輸畫面和聲音的資料，「交談層」在這時就會建立兩個不同的虛擬通道來做資料的傳輸。分類在「交談層」的通訊協定像是 RPC（Remote Procedure Call），用來負責建立傳輸不同類型的多媒體資料通道、SSL(Secure Socket Layer) 負責建立用來傳輸加密後的資料的通道等

▪ 第四層：傳輸層（Transport Layer）

提供上層「資料傳輸」更進一步的服務，包括多工（multiplexing）、流量控制、錯誤處理等。
傳輸的單位以「區段」（Segment）、「數據包」（Data Packet）為單位，換句話說「傳輸層」會把資料切割為數個「區段」、「數據包」傳給「網路層」，其大小可以由使用者自行決定，但考量傳輸效率，大小通常會把「網路層」或「資料連結層」納入考慮，進行最佳化設定。此層常見的通訊協定像是 TCP（Transmission Control Protocol）、UDP（User Datagram Protocol）

▪ 第三層：網路層（Network Layer）

「網路層」（也有叫「網際網路層」、「網際層」」）主要負責「網路位址」的指定、「資料切割」、「路由」的決定。資料傳輸以「封包」為單位，其 header 裡必須包含「來源」和「目的地」的網路位址，當「網路層」接收到來自上層的資料時，他必須將資料進行切割，以符合下一層規範的資料大小限制。而當接收到來自下層的封包時，也須將封包的資料重組，才能送給上層。「網路層」常見的通訊協定包含 IPv4, IPv6

▪ 第二層：資料連結層（Data Link Layer）

「資料連結層」主要負責處理兩個實體線路間的資料傳遞（透過頁框）、「錯誤偵測和修正」、「多重存取」等。資料傳輸是以「頁框」（Frame）為單位。資料連結層中的資料包含「位址段」和「資料段」，通常這個「位址段」稱為「實體位址」或是「MAC位址」，只限在區域網路內使用；「資料段」則包含實際要傳輸的資料。常見的應用有：ATM

▪ 第一層： 實體層（Physical Layer）

「OSI 模型」中最低的一層，負責將來自「資料連結層」的資料頁框（Frame）轉換為「傳輸媒介」所能傳遞的電子訊號，可透過「電腦網路的架構（上）：主從式架構、 同儕式架構、傳輸媒介」這篇中所介紹的「傳輸媒介」來進行傳輸。傳輸以「位元」為單位，像是 RJ-45 接頭、光纖、集線器、序列埠、並列埠等都是實體層的裝置

▋TCP/IP 模型（Transmission Control Protocol/ Intermet Protocol）

圖片來源
由於通訊協定要按照「OSI 模型」區分不易，就有了「TCP/IP 模型」的出現，在其目的主要在簡化並合併分類及降低管理通訊協定的複雜度。由 Vint Cerf 和 Robert Elliot Kahn 所共同設計（兩位目前都已經 80 歲以上了）

一共定義了四層（如上圖）的架構，由「最高層」到「最低層」排列如下：

▪ 第四層：應用層（Applocation Layer）

包含「OSI模型」裡定義的「應用層」、「表達層」、「交談層」，負責提供網路服務給應用程式

▪ 第三層：傳輸層（Transport Layer）

與「OSI模型」裡的「傳輸層」類似，負責分段排序、錯誤控制、流量控制等工作

▪ 第二層：網路層（Network Layer）

與「OSI模型」裡的「網路層」類似，負責定址和路由等工作，常見的通訊協定有IP(Internet Protocol)

▪ 第一層：網路存取層（Network Access Layer）

又稱「連結層」or「網路介面層」，包含「OSI模型」裡定義的「資料連結層」、「實體層」，負責與硬體溝通，在主機和網路之間交換數據。此層支援所有標準的通訊協定

目前網際網路的的通訊協定大部分都是基於「TCP/IP 模型」所設計，因為好管理，區別容易。此外，各個層級所負責的工作跟「OSI模型」其實差不多，這裡就不多解釋了！

▋總結

網路資料的傳送都是從模型中的「最高層」開始傳送，經過層層的封裝後，最後才得以將「封裝」完成的訊息，透過實際的網路傳輸媒介進行傳送；而接收端在收到已封裝訊息後，會由「最下層」開始層層往上拆解，最終由負責的應用程式將訊息呈現給使用者

傳送：由最高層開始進行「封裝」
接收：由最低層開始拆「解封裝」

OSI 與 TCP/IP 模型中有些層級在做的事情真的頗像的！維基百科上是有提到「OSI 模型」中的「表達層」、「交談層」後來被棄用，但目前好像也沒有看到其他文章和書上有提到

如果對文章有什麼問題和建議，歡迎底下留言喔～

▋參考資料

1. TCP/IP 四層架構 & OSI七層架構
2. OSI 模型
3. TCP/IP 協定簡介
4. 網路概論