例如網線﹑網路卡﹑電話線﹐等等﹐都是屬於實體層的範疇﹐也就是用來連接兩臺電腦的可以攜帶數據的媒體﹕可以是銅線﹑也可以是紅外線﹑也可以是光學纖維。我們常見的實體層是用來連接辦公室網路的 Ethernet 和 Token Ring 線路﹐或者是連接 modem 的電話線。而機器上的網路卡﹐或是連接遠端的 modem ﹐都能夠將物理媒體上面的電子脈沖轉換成電腦所能讀得懂的 0 和 1。

Ethernet 的 Data Link Layer Frame 看起來如下圖﹕

Data Link Layer Frame 結構

數據在實體層是以bit為單位來傳輸的﹐資料連接層要制定不同網路形態的資料框包格式﹐確保數據能夠在不同的網路實體(比如﹕同軸電纜﹑雙絞線﹑光纖﹑電話數據線﹑等等)上進行資料傳送。有一個 Binary Synchronous Communications 協定﹐會判定出一個框包如果在丟失的情況下﹐要等待多久會被重新發送﹐以及如何處理重發的框包和封包確認。這個協定也是在這層裡面定義。我們通常用來撥接上網的 PPP 協定就是在這層裡面定義的﹔同時﹐一般給 Mainframe 使用的 xDLC 協定也屬於這裡的範圍。

資料連接層通常會管轄以下的功能﹕

• 網路卡的實體位址(Physical Address)﹐也被稱為MAC(Media Access Control) Address
• 虛擬電路(Virtual Circuit)連接和邏輯連結(Logical Link)的建立和結束
• 控制框包的傳送和錯誤檢測方式
• 框包的傳送及接收順序和傳遞方式
• 判定框包的建立及重組分界
• 檢測框包的確認﹐以及在得不到回應或重複發送的情形下進行修復的程序
• 處理實體層的轉換和管理
• 對接收框包進行檢錯和確認
• 檢查發送框包的實體位址以確保資料能正確的被送抵目的地之網路層

在 IEEE802 標準裡面﹐還將資料連接層再劃分為兩層﹕Media Access Control 和 Logical Link Control ﹐請參閱下表﹕

IEEE 802 / 803.x 標準

總體來說﹐這層的工作就是保證一個無錯誤的物理上的數據傳輸。

網路層的主要功能是讓封包(packet)在不同的網路之間成功地進行傳遞。它規定了網路的定址方式﹐及處理資料在不同網路之間的傳遞方式﹑處理子網路之間的傳遞﹑決定路由路徑﹑網路環境﹑資料處理順序﹑等等工作。

發送端電腦在封包被傳送出去之前﹐都會先為其建立 header ﹐作為在網路或子網間進行路由的依據。網路層在辨認和處理資料的時候﹐會忽略由高層協定制定的定義﹐只負責為數據在一個或多個網路間建立﹑維護﹑和終止連接。

網路層通常都有如下的這些功能﹕

• 如果封包不是屬於同一個網路的時候﹐會將之交由 router 處理
• 控制數據流量﹐當 router 的緩衝區飽和的時候﹐會通知數據傳輸設備使用其它路徑或暫停發送封包
• 當封包體積超過 router 的 MTU (Maximum Transmission Unit) 數值的時候﹐允許 router 對封包進行重組後再進行傳送。(一些所謂的增加 modem上網速度的軟體﹐就是因為可以對電腦的 MTU 數值進行最佳化﹐儘量減少 router 的封包重組﹐以達到最高的數據傳輸效率。)
• 負責 MAC 位址和網路位址(如 IP 位址﹑IPX 位址)之間的解釋和轉換

一個有趣的事情是﹐網路層還能將底層協定(網路功能)對上層協定(使用者功能)躲起來。這樣﹐在網路的使用者就可以使用不同種類的硬體了。這是非常好的事情﹐假如您用來建網的材料都不盡相同的話。

由於大多數網路﹐如 Ethernet 和 Token Ring等﹐由於物理上面的限制﹐一次所通過的數據流通常只有數千 byte 而已(IP 封包最大體積為 65536 bytes)﹐然而許多需要在網路中傳輸的資料都會超過這個數值。傳送層的主要功能是確保電腦資料正確的傳送到目的地。它的工作就是“打包”﹐也就是將電腦資料變成封包的形態﹐再賦以一定的檢測手段﹐將資料正確的傳到目的電腦﹐然後再將封包重組回資料。封包如果殘缺則進行重發﹐也能夠將重複的封包剔除。

傳送層可以等資料收集到足夠大的數量的時候才發送出去，並非應用程式每次產生一個數據就進行一次傳送，也就能減少了不必要的傳輸次數﹐以保證高效率的傳輸﹔反之，當應用程式產生大資料量數據時，則將之分拆成較小的封包再進行傳送。

傳送層的主要功能有﹕

• 接管由上層協定傳來的資料﹐並進行“分拆”和“打包”等工作。
• 利用點對點的方式進行資料傳送和回應的確認。
• 在得到接收端之資料緩衝區飽和信息之後﹐暫時停止資料發送。
• 能在單一位址上處理不同的程式協定(如ftp﹑http﹑telnet等)﹐並分別進行追蹤及轉換。

這層所負責的是建立和管理電腦與電腦之間的溝通模式﹐也就是在資料真正進行傳送之前設定並建立好連線。這裡定義了連線的請求和結束﹑傳送和接收狀態的設定﹑等等動作。

當節點 A 要建立和節點 B 的連線的時候﹐ 會先發出“連線請求”訊息， 若對方接受連線，則回應“建立請求”訊息﹐然後雙方就建立好一個會談了﹔當會談結束的時候﹐也是先由節點 A 送出一個“結束請求”信息﹐等對方確認這個請求之後﹐那麼會談也就真正結束了。

會談層的功能主要有這些﹕

• 允許程式以電腦名稱註冊成為網路上唯一的位址。
• 在電腦之間建立﹑監測﹑和結束虛擬電路(Virtual Circuit)。
• 負責電腦之間的信息同步﹐監測資料溝通狀態﹐並對錯誤信息做出處理。

會談層為不同的程式以及與之對應的位於另一臺電腦的程式﹐提供了可靠的溝通渠道。在某些溝通渠道中使用的是 half-duplex(半雙工﹐即單向) 的模式﹐有些則使用 full-duplex(全雙工﹐即雙向) 的模式﹐為程式之間協定好共同認可的模式﹐並進行同步和管理等責任﹐都是會談層所肩負起的。

如果您想將您的 PC 通過網路連接 mainframe 電腦﹐那您就必須使用合適的 mainframe 文字串﹐通常會是 EBCDIS(External Binary Coded Decimal for Interchange Code)﹐然而您的 PC 使用的卻是 ASCII 碼(American Standard Code for Information Interchange)﹐這兩種編碼格式是截然不同的。表現層則是主要負責在不同機器之間進行編碼轉換。當應用程式產生資料要進行傳送的時候﹐表現層會將之換成網路的標準編碼格式再交由下層協定處理﹔然後當資料抵達目的地﹐表現層也會將網路的編碼換成對方應用程式所需的格式。

表現層的主要功能如下﹕

• 字元碼轉換﹐例如﹕ASCII 碼和 EDCDIC 碼之間的轉換。
• 資料形態轉換﹐例如﹕CR 碼和 CR-LF 碼﹑整數和浮點數之間的轉換。
• 對資料進行壓縮和加密﹐以提高速度和增加安全性。

在 TCP/IP 協定家族中，應用層所定義的還有一些應用程式功能﹐例如 FTP﹐HTTP﹐TELNET 等﹐主要負責客戶端和伺服端的連接。相信您對這些程式或多或少接觸過﹐比如您要從網上下載資料﹐可以通過 FTP 客戶程式﹐也可以通過流覽器將資料拿到。但在您的機器和在網路上面的伺服器﹐都必須使用相應的應用程式功能才可以做到﹐這在 TCP/IP 的網路環境裡面﹐通常都會是以不同的 port 號碼來讓不同的程式進行溝通。Port 號碼可以隨你喜歡來定﹐只要你知道號碼是多少就可以用相對的程式來進行交談了﹐不過﹐為了不至於太混亂﹐讓大家有規可尋﹐TCP/IP 也指定了一些常用的 port 來給常用的程式使用﹐例如﹐HTTP 使用 80﹑FTP使用 21﹑TELNET使用 23﹑諸如此類... 不過﹐需要知道的是﹕在 TCP/IP 協定中，進行 port 連接的功能卻應該是傳送層的事情。對應用程式而言，它是與 socket 作溝通，一個 socket 就是一個羅輯位址和 port 了。

應用層是整個 OSI 模型的最後一層﹐它定義了應用程式是如何進入 OSI 模式，但它自己並不屬於應用程式。

TCP/IP 協定家族中，本身就定義了眾多的應用工具與協定，例如：HTTP、TELNET、NFS、等等。不同的協定使用不同的穿送層協定。

傳送層軟體會將應用程式送下來的資料切割分包﹐以符合下層傳輸要求的一定體積﹐交由網際網路層處理。傳送層協定會在每一個資料包上面加上一個標頭 (header)﹐記錄一些資訊﹐用來辨識該資料包屬於哪個個程式和由哪個程式來接收。再配以檢測和供接收機器來檢測資料是否完整。

TCP/IP 的傳送層協定主要分為 TCP 與 UDP 兩種，前者為可靠性傳輸、後者為非可靠性傳輸。

這層協定的處理關鍵是路由﹐假如資料包的目的地是本機﹐則將標頭去除﹐將剩下部份交給合適的傳送協定處理﹔否則﹐就要判斷封包是直接傳送到本地網路節點﹐還是要傳送給路由器。如有需要﹐還會送出 ICMP 錯誤和控制訊息﹐同時也要處理接收到的 ICMP 訊。

針對不同的網路實體標準﹐網路存取層有許多不同種類的協定與之對應。正如我們從前面的 OSI 學到的層級觀念來理解﹐就算其中某些協定得到更新﹐但對於上層協定來說﹐是沒影響的。因為TCP/IP 的設計刻意隱藏了較底層的功能。

網路存取層的功能﹐除了把 IP 資料段封裝到網路傳送的實體訊框(frame)之外﹐它還同時負責把 IP 對應到網路設備的實體位址。這樣才能讓以 IP 位址為傳送依據的資料﹐能透過底層網路傳送。