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• 常用的网络模型有 ISO/OSI 参考模型和 TCP/IP 模型。

一、OSI 参考模型

• 由国际标准化组织（ISO）提出的网络体系结构模型，称为开放系统互联参考模型（OSI/RM），简称 OSI 参考模型。
• OSI 模型中自下而上由物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层七个层次组成；低三层称为通信子网，是为了联网而附加的通信设备，完成数据的传输功能；高三层统称资源子网，相当于计算机系统，完成数据的处理等功能；传输层承上启下。
  

1、物理层（Physical Layer）

• 该层的传输单位为比特，任务是透明的传输比特流，功能是在物理媒体上为数据端设备透明地传输比特流。
• 物理层主要定义数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）的物理与逻辑链接方法，因此物理层协议也称物理层接口标准或物理层规程；物理层接口标准很多，如 EIA-232C、EIA/TIA RS-449、CCITT 的X.21 等。
• 物理层的主要研究内容如下：
  ① 通信链路与通信节点的连接需要一些电路接口，物理层规定了这些接口的一些诸如机械形状和尺寸、交换电路的数量和排列等参数，笔记本上的网线接口就是物理层规定的内容之一。
  ② 物理层也规定了通信链路上传输的信号的意义和电气特征。
  注意：传输信息所用的物理媒体，如双绞线、光缆、无线通信等，并不在物理层协议之内，而在物理层协议下面，故而有人将物理媒体当作第 0 层。

2、数据链路层（Data Link Layer）

• 该层的传输单位是帧，任务是将网络层传来的 IP 数据报装成帧，功能是成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。
• 差错控制就是对传来的数据检测是否因为在传输过程中由于外界噪声的干扰而出现差错，如果有差错则将出现差错的信息丢弃。
• 流量控制用于协调两个节点的速率，节点之间往往因为硬件软件等原因会有性能的不一致，收发数据的速率也因此不可能一模一样，而流量控制就是调控两个节点的收发速率。
• 典型的数据链路层协议有 SDLC、HDLC、PPP、STP 和帧中继等。

3、网络层（Network Layer）

• 网络层的传输单位是数据报，关心的是通信子网的运行控制，主要任务是把网络层的协议数据单元（分组）从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务；关键问题是对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联等功能。
• 当网络中源端到目的端之间存在多条可选的路由时，网络层就要根据网络的情况，利用相应的路由算法选择出一条合适的路径，从而使分组顺利从源端到目的端。
• 差错控制是指通信两节点之间约定的特定检错规则，接受饭根据该规则检查接收到的分组是否出错，若出错能纠错就纠错，不能纠错则丢弃，确保向上层提交的数据都是无误的。
• 拥塞状态是指网络中的节点都处于来不及接收分组而要丢弃大量分组的情况。出现用拥塞状态，那么网络中的两个节点将无法正常通信，此时网络层需要采取一定的措施来控制拥塞，这就是拥塞控制。
• 因特网由大量异构网络通过 Router 相互连接起来，因特网的主要网络层协议是无连接的网际协议（Internet Protocol，IP）和多路由选择协议，故因特网的网络层也称网际层或IP层。
• 注意：网络层中的“网络”并非指通常意义上的网络，而是计算机网络体系结构中使用的专有名词。
• 网络层的协议有：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP 和 OSPF 等。

4、传输层（Transport Layer）

• 也称运输层，传输单位是报文段（TCP）或用户数据报（UDP），传输层负责主机中两个进程间的通信，功能是为端到端连接提供可靠的传输服务，为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等服务。
• 传输层协议有 TCP、UDP。

5、会话层（Session Layer）

• 会话层允许不同主机上的各个进程间进行会话。会话层利用传输层提供端到端的服务，向表示层提供它的增值服务——为表示层实体或用户进程建立连接并在连接上有序的传输数据，因此也叫建立同步（SYN）

6、表示层（Presentation Layer）

• 表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。不同机器采用的编码和表示方法不同，使用的数据结构也不一样，为了让不同表示方法的数据和信息之间能相互转换，表示层采用抽象的标准方法定义数据结构，并采用标准的编码形式。数据压缩、加密和解密是表示层可提供的数据表示变换功能。

7、应用层（Application Layer）

• 应用层是 OSI 模型的最高层，是用户与网络的界面。应用层为特定类型的网络应用提供可访问的 OSI 环境的手段。因为用户的实际应用多种多样，因此应用层使用的协议最多，因此应用层也是最复杂的一层。典型的协议有用于传输文件的 FTP、用于电子邮件的 SMTP、用于万维网的 HTTP 等。

二、TCP/IP 模型

• 该模型从低到高依次为网络接口层、网际层、传输层和应用层；其中网络接口层对应 OSI 参考模型中的物理层和数据链路层，应用层对应OSI参考模型中的会话层、表示层和应用层。
• TCP/IP 由于得到广泛应用而成为事实上的国际标准，该模型的层次结构及各层的主要协议如下：
  

1、网络接口层

• 表示与物理网络的接口，TCP/IP 本身并未真正描述该部分，只是指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便上传 IP 分组。具体的物理网络可以是各种类型的局域网，如以太网、令牌网络、令牌总线网等，也可以是诸如电话网、SDH、X.25、帧中继和 ATM 等公共数据网络。
• 网络接口层的作用从主机或节点接收 IP 分组，并把它们发送到指定的物理网络上。

2、网际层（主机-主机）

• 是 TCP/IP 体系结构的关键部分。网际层将分组发往任何网络，并为之独立地选择合适的路由，但它不保证各个分组有序到达，各个分组的有序交付由高层负责。网际层定义了标准的分组格式和协议，即 IP。目前广泛应用的是 IPv4，IPv6 已经在陆续铺开，已经有相当一部分的设备支持 IPv6 协议了。

3、传输层（应用-应用或进程-进程）

• 令发送端和目的端主机上的对等实体进行会话，传输层主要使用传输控制协议和用户数据报协议。
• 传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP），一种面向连接的协议，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。
• 用户数据报（User Datagram Protocol，UDP），是一种无连接的协议，数据传输单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。

4、应用层（用户-用户）

• 在这一层包含了所有的高层协议，如虚拟终端协议（Telnet）、文件传输协议（FTP）、域名解析服务（DNS)、电子邮件协议（SMTP）和超文本传输协议（HTTP）。
• 在这种体系结构中，IP 协议是因特网的核心协议；TCP/IP 可以为各式各样的应用提供服务，everything over IP，同时 TCP/IP 允许 IP 协议在由各种网络构成的互联网上允许，IP over everything。

三、TCP/IP 模型与 OSI 参考模型的异同

1、相似点

• 这两个模型的相似之处主要有：
  ① 二者都采取分层的体系结构，将庞大且复杂的问题划分为容易处理的、范围较小的问题，而且分层的功能也大体相似。
  ② 都是基于独立的协议栈的概念。
  ③ 二者都是解决异构网络的互联，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信。
  

2、不同点

① OSI 参考模型精确定义了三个主要概念：服务、协议和接口，与现代的面向对象程序设计思想非常符合；TCP/IP 模型在这三个概念上没有明确区分，不符合软件工程的思想。

② OSI 参考模型产生在协议发明之前，没有偏袒任何特定的协议，通用性良好；TCP/IP 则相反，先有协议再有模型，模型实际上是对已有协议的描述，因此不会出现协议不能匹配模型的情况，但该模型不适合于任何其他非 TCP/IP 的协议栈。 ③ TCP/IP 模型在设计之初就考虑多种异构的互联问题，并将网际协议（IP）作为一个单独的重要层次；OSI 最初则是考虑到用一种标准的公用网路将各种不同系统互联，直到认识到网际协议 IP 的重要性后，才在网络层中划分出一个子层来完成类似 TCP/IP 模型中 IP 的功能。 ④ OSI 参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信；TCP/IP 模型认为可靠性是端到端的问题，故而在网际层仅有一种无连接的通信模式，而在传输层支持无连接和面向连接两种方式。

• 在实际中中，综合 OSI 和 TCP/IP 的优缺点，采用只有五层协议的体系结构，这五层就是物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
  
  
  

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