什么是网络协议？有那些常见的网络协议？其中又包含那些层次？

　　 为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合称之为网络协议。

　　常见的网络协议有：

　　1、TCP/IP协议:作为互联网的基础协议，TCP/IP是目前最流行的网络协议，但TCP/IP协议在局域网中的通信效率并不高；

　　2、NetBEUI协议:即NetBios Enhanced User Interface ，或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本，曾被许多 *** 作系统采用，例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用，是WINDOWS98之前的 *** 作系统的缺省协议。NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外，小型局域网的计算机也可以安上NetBEUI协议；

　　3、IPX/SPX协议：本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议，但是也非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，比如星际争霸，反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机，但显然还是通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置。除此之外，IPX/SPX协议在非局域网络中的用途似乎并不是很大如果确定不在局域网中联机玩游戏，那么这个协议可有可无。‍

‍　　不同的网络协议工作于不同的网络层次，按照osi/rm开放系统互联标准模型，网络层次划分为7层，自下而上依次为：物理层（Physics Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）、应用层（Application Layer）。

TCP/IP协议介绍

TCP/IP的通讯协议

这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构，为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行，部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议（例如T1和X25、以太网以及RS-232串行接口）之上。确切地说，TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）协议和其他一些协议的协议组。

TCP/IP整体构架概述

TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：

应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

OSI七层模型介绍

OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型，他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。

OSI的7层从上到下分别是

7 应用层

6 表示层

5 会话层

4 传输层

3 网络层

2 数据链路层

1 物理层

其中高层，既7、6、5、4层定义了应用程序的功能，下面3层，既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能：

（1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。

（2）表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASII等。

（3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。

（4）传输层：这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。

（5）网络层：这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。

（6）数据链路层：他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的歌种介质有关。示例：ATM，FDDI等。

（7）物理层：OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：Rj45，8023等。

OSI分层的优点：

（1）人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。

（2）层间的标准接口方便了工程模块化。

（3）创建了一个更好的互连环境。

（4）降低了复杂度，使程序更容易修改，产品开发的速度更快。

（5）每层利用紧邻的下层服务，更容易记住个层的功能。

大多数的计算机网络都采用层次式结构，即将一个计算机网络分为若干层次，处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议；较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数，这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性，层次间的每个模块可以用一个新的模块取代，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口，即使它们使用的算法和协议都不一样。

网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称做协议。网络协议主要有三个组成部分：

1、语义：

是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。

2、语法：

将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做一种规定。例如用户数据与控制信息的结构与格式等。

3、时序：

对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时，发送点发出一个数据报文，如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；若接收到错误的信息，则要求源点重发一次。

70年代以来，国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构，但它们都属于专用的。

为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。

国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型，叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection，OSI)。由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。

OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次，见图1。它们由低到高分别是物理层(PH)、链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会议层(S)、表示层(P)、应用层(A)。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。第四层到第七层主要负责互 *** 作性，而一层到三层则用于创造两个网络设备间的物理连接

1物理层

物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

11媒体和互连设备

物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。DTE既数据终端设备，又称物理设备，如计算机、终端等都包括在内。而DCE则是数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE——DCE，再经过DCE——DTE的路径。互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置，如各种插头、插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头，接收器，发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。

12物理层的主要功能

121为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路

122传输数据物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工，同步或异步传输的需要

13物理层的一些重要标准

物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配"它与EIA(美国电子工

业协会)的"RS-232-C"基本兼容。ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配"。ISO4092:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配"与EIARS-449兼容。CCITT V24:称为"数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备之间的接口电路定义表"其功能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上

2数据链路层

数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接媒体是长期的,连接是有生存期的在连接生存期内,收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程这种建立起来的数据收发关系就叫作数据链路而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错,为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错数据链路的建立,拆除,对数据的检错,纠错是数据链路层的基本任务。

21链路层的主要功能

链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能:

211链路连接的建立，拆除，分离。

212帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别，但无论如何必须对帧进行定界。

213顺序控制,指对帧的收发顺序的控制。

214差错检测和恢复。还有链路标识,流量控制等等差错检测多用方阵码校验和循环码校验来检测信道上数据的误码,而帧丢失等用序号检测各种错误的恢复则常靠反馈重发技术来完成。

22数据链路层的主要协议

数据链路层协议是为发对等实体间保持一致而制定的,也为了顺利完成对网络层的服务。主要协议如下：

221ISO1745--1975:"数据通信系统的基本型控制规程"这是一种面向字符的标准,利用10个控制字符完成链路的建立，拆除及数据交换对帧的收发情况及差错恢复也是靠这些字符来完成ISO1155, ISO1177, ISO2626, ISO2629等标准的配合使用可形成多种链路控制和数据传输方式

222ISO3309--1984:称为"HDLC 帧结构"ISO4335--1984:称为"HDLC 规程要素 "ISO7809--1984:称为"HDLC 规程类型汇编"这3个标准都是为面向比特的数据传输控制而制定的有人习惯上把这3个标准组合称为高级链路控制规程

223ISO7776:称为"DTE数据链路层规程"与CCITT X25LAB"平衡型链路访问规程"相兼容

23链路层产品

独立的链路产品中最常见的当属网卡,网桥也是链路产品。MODEM的某些功能有人认为属于链路层,对些还有争议数据链路层将本质上不可靠的传输媒体变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE8023情况下，数据链路层分成了两个子层，一个是逻辑链路控制，另一个是媒体访问控制。下图所示为IEEE8023LAN体系结构。

AUI=连接单元接口 PMA=物理媒体连接

MAU=媒体连接单元 PLS=物理信令

MDI=媒体相关接口

3网络层

网络层的产生也是网络发展的结果在联机系统和线路交换的环境中，网络层的功能没有太大意义当数据终端增多时它们之间有中继设备相连此时会出现一台终端要求不只是与唯一的一台而是能和多台终端通信的情况,这就是产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题,也就是路由或者叫寻径另外,当一条物理信道建立之后,被一对用户使用,往往有许多空闲时间被浪费掉人们自然会希望让多对用户共用一条链路，为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术

31网络层主要功能

网络层为建立网络连接和为上层提供服务,应具备以下主要功能：

311路由选择和中继

312激活,终止网络连接

313在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术

314差错检测与恢复

315排序,流量控制

316服务选择

317网络管理

32网络层标准简介

网络层的一些主要标准如下：

321 ISODIS8208:称为"DTE用的X25分组级协议"

322 ISODIS8348:称为"CO 网络服务定义"(面向连接)

323 ISODIS8349:称为"CL 网络服务定义"(面向无连接)

324 ISODIS8473:称为"CL 网络协议"

325 ISODIS8348:称为"网络层寻址"

326 除上述标准外,还有许多标准。这些标准都只是解决网络层的部分功能,所以往往需要在网络层中同时使用几个标准才能完成整个网络层的功能由于面对的网络不同,网络层将会采用不同的标准组合

在具有开放特性的网络中的数据终端设备,都要配置网络层的功能现在市场上销售的网络硬设备主要有网关和路由器

4传输层

传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只用很少的工作。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。 传输层也称为运输层传输层只存在于端开放系统中,是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层,但是很重要的一层因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层

有一个既存事实，即世界上各种通信子网在性能上存在着很大差异例如电话交换网,分组交换网,公用数据交换网，局域网等通信子网都可互连,但它们提供的吞吐量,传输速率,数据延迟通信费用各不相同对于会话层来说,却要求有一性能恒定的界面传输层就承担了这一功能它采用分流/合流，复用/介复用技术来调节上述通信子网的差异,使会话层感受不到

此外传输层还要具备差错恢复，流量控制等功能,以此对会话层屏蔽通信子网在这些方面的细节与差异传输层面对的数据对象已不是网络地址和主机地址,而是和会话层的界面端口上述功能的最终目的是为会话提供可靠的,无误的数据传输传输层的服务一般要经历传输连接建立阶段,数据传送阶段,传输连接释放阶段3个阶段才算完成一个完整的服务过程而在数据传送阶段又分为一般数据传送和加速数据传送两种。传输层服务分成5种类型基本可以满足对传送质量,传送速度,传送费用的各种不同需要传输层的协议标准有以下几种：

41 ISO8072:称为"面向连接的传输服务定义"

42 ISO8072:称为"面向连接的传输协议规范"

5会话层

会话层提供的服务可使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层,表示层,应用层构成开放系统的高3层，面对应用进程提供分布处理，对话管理,信息表示,恢复最后的差错等

会话层同样要担负应用进程服务要求，而运输层不能完成的那部分工作,给运输层功能差距以弥补主要的功能是对话管理，数据流同步和重新同步。要完成这些功能,需要由大量的服务单元功能组合,已经制定的功能单元已有几十种现将会话层主要功能介绍如下

51为会话实体间建立连接。为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接,应该做如下几项工作：

511将会话地址映射为运输地址

512选择需要的运输服务质量参数(QOS)

513对会话参数进行协商

513识别各个会话连接

514传送有限的透明用户数据

52数据传输阶段

这个阶段是在两个会话用户之间实现有组织的,同步的数据传输用户数据单元为SSDU,而协议数据单元为SPDU会话用户之间的数据传送过程是将SSDU转变成SPDU进行的

53连接释放

连接释放是通过"有序释放","废弃"，"有限量透明用户数据传送"等功能单元来释放会话连接的会话层标准为了使会话连接建立阶段能进行功能协商，也为了便于其它国际标准参考和引用,定义了12种功能单元各个系统可根据自身情况和需要，以核心功能服务单元为基础,选配其他功能单元组成合理的会话服务子集会话层的主要标准有"DIS8236:会话服务定义"和"DIS8237:会话协议规范"

6表示层

表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互 *** 作。这种类型的服务之所以需要，是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。例如，IBM主机使用EBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下，便需要会话层来完成这种转换。

通过前面的介绍,我们可以看出,会话层以下5层完成了端到端的数据传送,并且是可靠,无差错的传送但是数据传送只是手段而不是目的,最终是要实现对数据的使用由于各种系统对数据的定义并不完全相同,最易明白的例子是键盘,其上的某些键的含义在许多系统中都有差异这自然给利用其它系统的数据造成了障碍表示层和应用层就担负了消除这种障碍的任务

对于用户数据来说,可以从两个侧面来分析,一个是数据含义被称为语义,另一个是数据的表示形式,称做语法像文字,图形,声音,文种,压缩,加密等都属于语法范畴表示层设计了3类15种功能单位,其中上下文管理功能单位就是沟通用户间的数据编码规则,以便双方有一致的数据形式,能够互相认识ISO表示层为服务,协议,文本通信符制定了DP8822,DP8823,DIS6937/2等一系列标准

7应用层

应用层向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。有些可为多种应用程序共同使用，有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务其服务元素分为两类:公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASECASE提供最基本的服务,它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户，主要为应用进程通信,分布系统实现提供基本的控制机制特定服务SASE则要满足一些特定服务,如文卷传送,访问管理,作业传送,银行事务,订单输入等

这些将涉及到虚拟终端,作业传送与 *** 作,文卷传送及访问管理,远程数据库访问,图形核心系统,开放系统互连管理等等应用层的标准有DP8649"公共应用服务元素",DP8650"公共应用服务元素用协议",文件传送,访问和管理服务及协议

讨论：OSI七层模型是一个理论模型，实际应用则千变万化，因此更多把它作为分析、评判各种网络技术的依据；对大多数应用来说，只将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大致的对应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是包括了上下多层的功能。

这样分层的好处有：

1使人们容易探讨和理解协议的许多细节。

2在各层间标准化接口，允许不同的产品只提供各层功能的一部分，（如路由器在一到三层），或者只提供协议功能的一部分。（如Win95中的Microsoft TCP/IP）

3 创建更好集成的环境。

4 减少复杂性，允许更容易编程改变或快速评估。

5 用各层的headers和trailers排错。

6较低的层为较高的层提供服务。

7 把复杂的网络划分成为更容易管理的层。

一、网络协议

在计算机网络系统中，为了保证通信双方能正确而自动地进行数据通信，针对通信过程的各种情况，制定了一整套约定——网络系统的通信协议。网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分。

1、协议的定义

简单地说，协议是指通信双方必须遵循的、控制信息交换的规则的集合，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的 *** 作，它定义了数据发送和接收工作中必经的过程。协议规定了网络中使用的格式、定时方式、顺序和检错。

2、协议的组成

一般说，一个网络协议主要由语法、语义和同步三个要素组成。

语法指数据与控制信息的结构或格式，确定通信时采用的数据格式，编码及信号电平等。

语义由通信过程的说明构成，它规定了需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种应答，对发布请求、执行动作、以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息。

同步是对事件实现顺序的详细说明，指出事件的顺序以及速度匹配。

3、协议的特点

现代计算机网络采用高度结构化的设计和实现技术，是用分层或协议分层来组织的。每一层和相邻层有接口，较低层通过接口向它的上一层提供服务，但这一服务的实现细节对上层是屏蔽的。较高层又是在较低层提供的低级服务的基础上实现更高级的服务。

网络系统体系结构是有层次的，通信协议也被分为多个层次，在每个层次内又可分成若干子层次，协议各层次有高低之分。

只有通信协议有效，才能实现系统内各种资源共享。如果通信协议不可靠就会造成通信混乱和中断。

在设计和选择协议时，不仅要考虑网络系统的拓扑结构、信息的传输量、所采用的传输技术、数据存取方式，还要考虑到其效率、价格和适应性等问题。

二、开放式系统互连参考模型OSI

在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容。为此，国际标准化组织（ISO）在1979年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构(Open Systems Interconnection)简称OSI，ISO/IEC 是 国际化标准组织和国际电工委员会的英文缩写，它是致力于国际标准的、自愿和非盈利的专门机构。"开放"这个词表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任何系统进行连接。这个分委员提出了开放系统互联，即OSI参考模型，它定义了连接异种计算机的标准框架。OSI是Open Systems Interconnection的简称，其中文译名为“开放式系统互联”。开放系统互连七层模型的定义和功能是网络技术入门者的敲门砖，也是分析、评判各种网络技术的依据。OSI模型为一种分层结构，通过这种结构，使得网络中不同计算机间相互交换信息的方式标准化。

开发系统互联OSI参考模型是在1984年由国际标准化组织ISO（International Organization for Standardization ）发布的，现在已被公认为计算机互联通信的基本体系结构模型，该模型是设计和描述网络通信的基本框架，描述了信息如何从一台计算机的应用层软件通过网络媒体传输到另一台计算机的应用层软件中。该模型应用最多的就是描述网络环境。生产厂商根据OSI模型的标准设计自己的产品。它描述了网络硬件和软件如何以层的方式协同工作进行网络通信。

1、 OSI的分层结构

OSI参考模型定义了不同计算机互连标准的框架结构，得到了国际上的承认，被认为是新一代网络的结构。OSI参考模型的系统结构是层次式结构，由七层组成，它从高层到低层依次是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层等，各个层次包含了不同的网络活动和设备，以及相应的技术接口，此外，各个层次还拥有独立的称之为协议的标准。各层间相对独立，并且下一层为上一层提供服务。通过分层可以把复杂的通信过程分成了多个独立的、比较容易解决的子问题。

开放式系统互连模型的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处：

减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错；

在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现互 *** 作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行；

l 便于研究和教学。

2、各层的主要功能

物理层(Physical Layer)

OSI模型的最低层是物理层，也是OSI分层结构体系中最重要、最基础的一层，它是建立在通信介质基础上的，它直接面向传输介质，实现设备之间的物理接口，为数据链路层提供一个传输原始比特流的物理连接。。通过通信介质实现二进制比特流的传输，负责从一台计算机向另一台计算机传输比特流（0和1）。物理层定义了数据编码和流同步，确保发送方与接收方之间的正确传输；定义了比特流的持续时间以及比特流是如何转换为可在通信介质上传输的电或光信号；定义了线缆如何接到网卡上。我们知道，要传递信息就要利用一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内，有人把物理媒体当作第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，并为建立、维持和拆除物理连接规定了它们的机械、电气、功能和过 程特性。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。

物理层的机械特性：物理连接时所采用的连接器的几何尺寸、插针和插孔数量及排列顺序等。

物理层的电气特性：在物理连接上传输二进制比特流时，线路上信号电压的高低、阻抗的匹配、传输速率和距离的限制。

物理层的功能特性：物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义

物理层的规程特性：利用信号线进行二进制比特流传输的一组 *** 作过程，即各信号线的工作规则和先后顺序。

在物理层中，为用户设备提供入网连接点的设备被称为数据通信设备 （DCE）;拥有的数据设备被称为数据终端设备 （DTE）;

数 据 链 路 层(Data Link Layer)

数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据，负责建立、维持和释放数据链路的连接，向网络层提供可靠透明的数据传输服务组帧。数据帧是存放数据的有组织的逻辑结构，每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息，含有源站点和目的站点的物理地址。通常，数据链路层发送一个数据帧后，等待接收方的确认。接收方数据链路层检测数据帧传输过程中产生的任何问题。没有经过确认的帧和损坏的帧都要进行重传。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发该帧。

网 络 层(Network Layer)

网络层，负责信息寻址和将逻辑地址和名字转换为物理地址，决定从源到目的计算机之间的路由，根据物理情况、服务的优先级和其他因素等，确定数据应该经过的通道；管理物理通信问题，如报文交换、路由和数据竞争控制等。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。

传 输 层(Transport Layer)

传输层是整个协议层次的核心。它根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（也就是源站和目的站）的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，提供数据流控制和错误处理，以及与报文传输和接收有关的故障处理,负责可靠地传输数据,确保报文无差错、有序、不丢失、无重复地传输。传输层对信息重新打包，将长的信息分成几个报文，并把小的信息合并成一个报文，从而使得报文在网络上有效的传输。在接收端，传输层对信息解包，重新组装信息，通常还要发送、接收、确认信息。

会 话 层(Session Layer)

对话层也可以称为会晤层。在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。会话层，允许不同计算机上的两个应用程序建立、使用和结束会话连接，协调数据发送方、发送时间和数据包的大小等。会话层也执行名字识别以及安全性等功能，允许两个应用程序跨网络通信。会话层通过在数据流上放置检测点来保护用户任务之间的同步。这样，如果网络出现故障，只有最近检测点之后的数据才需要重传。

表 示 层(Presentation Layer)

表示层在会话层和应用层之间，这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。负责协议转换、翻译数据、加密数据、改变或转换字符集以及扩展图形命令；负责数据压缩以便减少网上数据的传输量。它为异种机通信提供一种公共语言，确定计算机之间交换数据的格式，可称其为网络转换器。在发送计算机方，表示层将应用层发送下来的数据转换成可辨认的中间格式；在接收计算机方，表示层将数据的中间格式转换成应用层可以理解的格式。这种类型的服务之所以需要，是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。对于用户数据来说,可以从两个侧面来分析：一个是数据含义被称为语义同，另一个是数据的表示形式，称做语法，像文字，图形，声音，文种，压缩，加密等都属于语法范畴。例如：ASCⅡ，EBCDIC，JPEG，GIF，PICT，MIDI，MPEG等。表示层上还运行重定向器（Redirector）工具，对网络资源的I/O *** 作重定向到服务器上。

应 用 层(Application Layer)

应用层，即OSI模型的最高层，是应用程序访问网络服务的窗口，应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。该层服务直接支持用户的应用程序，如文件传输、数据库访问和电子邮件等。应用层处理一般的网络访问、流量控制和错误恢复。在OSI的七个层次中，应用层是最复杂的，所包含的应用层协议也最多，有些还正在研究和开发之中。

3、OSI模型系统间的通信

OSI参考模型的各层使用不同格式的控制信息，以便与其它计算机系统的对等层进行通信，这个控制信息由对等OSI层之间交换的特殊请求和指令组成。控制信息一般采用数据头或数据尾的形式。数据头附加在上层传输下来的数据之前；数据尾附加在上层传输下来的数据之后。一个OSI层并不一定必须附加一个数据头或数据尾到上层的数据中。此外，在一个OSI层信息中，信息单元的数据部分还包括所有从上层传送下来的数据头，数据尾和数据，这就是众所周知的“封装（Encapsulation）”。

信息交换发生在对等OSI层之间，源系统中的每一层把控制信息附加到数据中，而目的系统的每一层则对接收到的信息进行分析，并从数据中移除控制信息。例如系统A 的数据从应用层软件发往系统B，数据首先被传输到系统A的应用层，然后由系统A的应用层将系统B应用层所需的控制信息附加在实际传输的数据之前，封装后的信息单元（数据头和数据）被传输到表示层，表示层再将包含有系统B表示层所需的控制信息附加到数据头中，随着每层附加包含系统B同层所需要的控制信息的数据头（或数据尾），信息单元长度不断变化，整个信息单元在物理层被传输给网络介质, 并通过介质发送到系统B。 系统B 的物理层接收到信息单元后，将它传送到数据链路层，然后系统B的数据链路层读取附加的控制信息，移去数据头，并把信息单元的余留部分传送到网络层。每一层都读取并移去该层的数据头，然后将信息单元的余留部分传送到上一层，在应用层执行完这些步骤之后，系统A中的数据就以非常精确的格式传送到系统B的应用软件中了。

三、OSI参考模型与TCP/IP协议的比较研究

使网络中的两台计算机系统通信需要一致的协议，同时不通主机、不同厂商的网络互联需要统一的标准。国际标准化组织（ISO）早在20多年前就提出了开放系统互联（OSI）参考模型。OSI模型提出后的20多年来,有关网络协议设计的思想已经有了很大发展，许多现代的网络协议（例如本文将要介绍的TCP/IP协议）也不完全符合OSI模型，但是OSI的概念与思想仍然被保留了下来。

1、OSI参考模型

OSI/RM只给出了计算机网络的一些原则性说明，并不是一个具体的网络。它将整个网络的功能划分成七个层次（如图1所示）。层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的，上层通过接口向下层提出服务请求，而下层通过接口向上层提供服务。两个用户计算机通过网络进行通信时，除物理层之外，其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而是通过各对等层之间的通信协议来进行通信（用虚线连接），只有两物理层之间通过传输介质进行真正的数据通信。

2、TCP/IP协议分层

网络接口层 这是TCP/IP协议的最低一层，包括有多种逻辑链路控制和媒体访问协议。网络接口层的功能是接收IP数据报并通过特定的网络进行传输，或从网络上接收物理帧，抽取出IP数据报并转交给网际层。

网际网层（IP层） 该层包括以下协议：IP（网际协议）、ICMP（Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议）、ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）、RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议）。该层负责相同或不同网络中计算机之间的通信,主要处理数据报和路由。在IP层中，ARP协议用于将IP地址转换成物理地址,RARP协议用于将物理地址转换成IP地址，ICMP协议用于报告差错和传送控制信息。IP协议在TCP/IP协议组中处于核心地位。

传输层 该层提供TCP（传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）两个协议，它们都建立在IP协议的基础上，其中TCP提供可靠的面向连接服务，UDP提供简单的无连接服务。传输层提供端到端，即应用程序之间的通信，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。

应用层 TCP/IP协议的应用层相当于OSI模型的会话层、表示层和应用层，它向用户提供一组常用的应用层协议,其中包括：Telnet、SMTP、DNS等。此外，在应用层中还包含有用户应用程序，它们均是建立在TCP/IP协议组之上的专用程序。

3、OSI参考模型与TCP/IP协议的比较

OSI参考模型与TCP/IP协议作为两个为了完成相同任务的协议体系结构，因此二者有比较紧密的关系，下面我们从以下几个方面逐一比较它们之间的联系与区别。

l 分层结构

OSI参考模型与TCP/IP协议都采用了分层结构，都是基于独立的协议栈的概念。OSI参考模型有7层，而TCP/IP协议只有4层，即TCP/IP协议没有了表示层和会话层，并且把数据链路层和物理层合并为网络接口层。不过，二者的分层之间有一定的对应关系，

l 标准的特色

OSI参考模型的标准最早是由ISO和CCITT（ITU的前身）制定的，有浓厚的通信背景，因此也打上了深厚的通信系统的特色，比如对服务质量（QoS）、差错率的保证，只考虑了面向连接的服务。并且是先定义一套功能完整的构架，再根据该构架来发展相应的协议与系统。

TCP/IP协议产生于对Internet网络的研究与实践中，是应实际需求而产生的，再由IAB、IETF等组织标准化，而并不是之前定义一个严谨的框架。而且TCP/IP最早是在UNIX系统中实现的，考虑了计算机网络的特点，比较适合计算机实现和使用。

l 连接服务

OSI的网络层基本与TCP/IP的网际层对应，二者的功能基本相似，但是寻址方式有较大的区别。

OSI的地址空间为不固定的可变长，由选定的地址命名方式决定，最长可达160byte，可以容纳非常大的网络，因而具有较大的成长空间。根据OSI的规定，网络上每个系统至多可以有256个通信地址。

TCP/IP网络的地址空间为固定的4byte（在目前常用的IPV4中是这样，在IPV6中将扩展到16byte）。网络上的每一个系统至少有一个唯一的地址与之对应。

l 传输服务

OSI与TCP/IP的传输层都对不同的业务采取不同的传输策略。OSI定义了五个不同层次的服务：TP1，TP2，TP3，TP4，TP5。TCP/IP定义了TCP和UPD两种协议，分别具有面向连接和面向无连接的性质。其中TCP与OSI中的TP4，UDP与OSI中的TP0在构架和功能上大体相同，只是内部细节有一些差异。

l 应用范围

OSI由于体系比较复杂，而且设计先于实现，有许多设计过于理想，不太方便计算机软件实现，因而完全实现OSI参考模型的系统并不多，应用的范围有限。而TCP/IP协议最早在计算机系统中实现，在UNIX、Windows平台中都有稳定的实现，并且提供了简单方便的编程接口（API），可以在其上开发出丰富的应用程序，因此得到了广泛的应用。TCP/IP协议已成为目前网际互联事实上的国际标准和工业标准。

4、OSI参考模型与TCP/IP协议的发展趋势

从以上的比较可以看出，OSI参考模型和TCP/IP协议大致相似，也各具特色。虽然TCP/IP在目前的应用中占了统治地位，在下一代网络（NGN）中也有强大的发展潜力，甚至有人提出了“Everything is IP”的预言。但是OSI作为一个完整、严谨的体系结构，也有它的生存空间，它的设计思想在许多系统中得以借鉴，同时随着它的逐步改进，必将得到更广泛的应用。

TCP/IP目前面临的主要问题有地址空间问题、QoS问题、安全问题等。地址问题有望随着IPV6的引入而得到解决，QoS、安全保证也正在研究，并取得了不少的成果。因此，TCP/IP在一段时期内还将保持它强大的生命力。OSI的确定在于太理想化，不易适应变化与实现。因此，它在这些方面做出适当的调整，也将会迎来自己的发展机会。

尽管OSI模型在各种场合得到了广泛的应用，但由于其建立时间过早，各种网络的发展不断突破了OSI参考模型，特别是互联网的发展，对OSI模型是一个巨大的挑战。OSI参考模型的教训是：首先，引入时间过晚，建立标准时TCP/IP已在大学使用，而后来又被广泛使用；其次，在技术上不能完全适应网络发展现状，如会晤层在大多数应用中很少使用，表述层几乎是空的，实际上英国给ISO的建议只有5层，而不是7层。相反数据链路层和网络层内容过多，有时不得不分成子层，每一子层赋予不同的功能。OSI的另一个问题是有些功能在不同的层一再出现，如编址、流量控制、纠错等等。有些功能放在那里很难达成一致意见，如安全性、加密及网络管理层很难达成一致而干脆未包括在内。同时OSI完全忽略了无连接业务的相应的协议，而这在LAN和演播室局域网中得到了广泛的应用，只是后来才加以补充。另一个严重问题是OSI主要考虑通信，而计算机世界有相当多的不同点。最后在OSI的实现和政策上都有一些问题。

可以看到，其中不存在会晤层和表述层，主要面向连接的网络层也被以包交接为基础的无连接互联网络层代替，称为互联网层，数据链路层和物理层也大大简化为主机到网络层（Host-To-Network），除了指出主机必须使用能发送IP包的协议外并不规定什么。在互联网层中定义了包结构和相应的协议，称为互联网协议（IP：Internet Protocol），主要作用是将IP包送到相应的地址。TCP/IP传送层的作用类似于OSI传送层的作用，是使源和目标设备相互对话。TCP/IP定义了两种端到端协议，第一种是传输控制协议（TCP：Transmission Control Protocol），是可靠的面向连接的协议，能确保拜特流无误码从源设备传送到互联网中的其他设备。它将输入拜特流分割成较小的信息并将其每一个都放入互联网层，在接收端，接收TCP重组所接收的信息还原成原拜特流。TCP还进行流量控制，确保较高速的发送端不会使较低速的接收设备过载。第二种协议是用户数据报协议（UDP：User Datagram Protocol），是一个非确保的无连接协议，用于那些不需要TCP顺序和流量控制的应用，广泛用于单项数据传输、服务器用户类型的应答应用。在这些应用中，即时传送比精确传送更重要，典型的应用就是语言和视频传输。 在传送层上面是应用层，包括了所有终端协议。早期的包括虚拟终端（TELNET），文件传送（FTP）和电子邮件（SMTP），虚拟终端协议允许用户登录道远端设备并在那里工作。以后加入的有域名服务（DNS：Domain Name Service）、网络新闻传送协议（NNTP：Network News Transport Protocol） 和超文本传输协议(HTTP: Hyper Text Transport Protocol)。域名服务将主机名字与网络地址相匹配；网络新闻传送协议用于在网上到处发送新闻；超文本传输协议用来传输网页。

TCP/IP也不是对什么情况下都适合的，它没有象OSI模型那样有明确定义的“服务”、“接口”和“协议”，因此软件工程师在设计时，在规范和实现之间有较大的距离，也很少有使用新技术设计新网络的指导意见。TCP/IP也很难用来描述不同需要的其他协议，其中的主机到网络层也很难说是一层，不能区分物理层和数据链路层，而它们是完全不同的。另一个问题是由于TCP/IP应用的广泛，经常会有一个大学的学生设计一些新的功能，并无偿提供使用，其中有一些被广泛扩散，但由于考虑不是很全面，而很难替代，如虚拟终端协议TELNET原是为每秒10个字符设计的远端打字终端，与图形用户接口和鼠标无关，但25年后的今天，他仍然使用。与OSI的另一个区别是，OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，而TCP/IP在网络层只支持无连接通信，而在传送层可以支持两种通信。

物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。

在这一层，数据的单位称为比特（bit）。

属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V35、RJ-45等。

数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

在这一层，数据的单位称为帧（frame）。

数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。

在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。

网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。

传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。

表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。

应用层为 *** 作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

OSI是一个开放性的通信系统互连参考模型，它是一个定义得非常好的协议规范。

网络协议（OSI）模型有7层结构，每层都可以有几个子层。 OSI的7层从上到下分别是：

物理层，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境；

数据链路层，可以粗略地理解为数据通道；

网络层，也是网络发展的结果，在联机系统和线路交换的环境中，网络层的功能没有太大意义，当数据终端增多时，产生的一种网络连接；

传输层，是两台计算机经过网络进行数据通信时,第一个端到端的层次，具有缓冲作用；

会话层，提供的服务可使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。；

表示层，作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互 *** 作；

应用层，向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。

其中高层（即7、6、5、4层）定义了应用程序的功能，下面3层（即3、2、1层）主要面向通过网络的端到端，点到点的数据流。

：网络七层协议

7层从上到下分别是

7 应用层

6 表示层

5 会话层

4 传输层

3 网络层

2 数据链路层

1 物理层