网络基础之OSITCP/IP的详解

Posted 2023-02-15 Xiao__Tian__

谈到网络基础，首先要谈到的就是计算机网络体系结构中两种最为重要的参考模型，OSI参考模型和TCP/IP参考模

型。

★OSI参考模型：

OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。一般都称为OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研

究的网络互联模型。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用

层），即ISO开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和

应用的可移植性。 

★TCP/IP参考模型：

TCP/IP参考模型是计算机网络的祖父ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部DoD（U.S.Depar

tment of Defense）赞助的研究网络。逐渐地它通过租用的电话线连结了数百所大学和政府部门。当无线网络和卫星出现以后，现

有的协议在和它们相连的时候出现了问题，所以需要一种新的参考体系结构。这个体系结构在它的两个主要协议出现以后，被称为T

CP/IP参考模型（TCP/IP reference model）。

       

                                                      OSI七层模型结构                                                                                                      TCP/IP四层模型结构

注：总的来说，OSI七层模型结构的协议体系结构结构完整，概念明确，但其只能算是理想的一种体系结构，在实际应用中显得发

杂，定义的层数越多，实现的难度也就随之越大，所以TCP/IP的四层模型结构成了至今被大量运用的网络体系的模型结构，但这并

不意味着OSI就被搁置一旁甚至弃而不用。

★两种模型结构的比较：

㈠共同点：

①OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念。

②都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制。

㈡不同点

①OSI采用的七层模型，而TCP/IP是四层结构。

②TCP/IP参考模型的网络接口层实际上并没有真正的定义，只是一些概念性的描述。而OSI参考模型不仅分了两层，而且每一层的

功能都很详尽，甚至在数据链路层又分出一个介质访问子层，专门解决局域网的共享介质问题。

③OSI模型是在协议开发前设计的，具有通用性。TCP/IP是先有协议集然后建立模型，不适用于非TCP/IP网络。

④OSI参考模型与TCP/IP参考模型的传输层功能基本相似，都是负责为用户提供真正的端对端的通信服务，也对高层屏蔽了底层网

络的实现细节。所不同的是TCP/IP参考模型的传输层是建立在网络互联层基础之上的，而网络互联层只提供无连接的网络服务，所

以面向连接的功能完全在TCP协议中实现，当然TCP/IP的传输层还提供无连接的服务，如UDP；相反OSI参考模型的传输层是建立

在网络层基础之上的，网络层既提供面向连接的服务，又提供无连接的服务，但传输层只提供面向连接的服务。

⑤OSI参考模型的抽象能力高，适合与描述各种网络；而TCP/IP是先有了协议，才制定TCP/IP模型的。

⑥OSI参考模型的概念划分清晰，但过于复杂；而TCP/IP参考模型在服务、接口和协议的 区别上不清楚，功能描述和实现细节混在

一起。

⑦TCP/IP参考模型的网络接口层并不是真正的一层；OSI参考模型的缺点是层次过多，划分意义不大但增加了复杂性。

⑧OSI参考模型虽然被看好，由于没把握好时机，技术不成熟，实现困难；相反，TCP/IP参考模型虽然有许多不尽人意的地方，但

还是比较成功的。

注：关于TCP/IP的四层模型结构，其也可以是五层结构，即在最底层加上了物理层，因为物理层注重的是信号的传递以及具有某些

电机特性，所以严格的来讲，应该将其加上，放在网络接口层的下层位置。

★关于各层间的作用(基于TCP/IP)：

①物理层：指的是电信号传递方式，比如现在以太网通用的网线(双绞线)、早期以太网采用的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、

                  光纤等都属于物理层的概念。 物理层的能力决 定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等。集线器(Hub)是工作在物

                  理层的网络设备，用于双绞线的连接和信号中继(将已衰减的信号再次放大使之传得更远)。  

②链路层：链路层有以太网、令牌环网等标准。链路层负责网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的

                  开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、 数据差错校验等工作。交换机是工作在链路层的网络设备，可以在不

                  同的链路层网络之间转发数据帧(比如十兆以太网和百兆以太网之间、以太网和令牌环网之间)，由 于不同链路层的帧格

                  式不同，交换机要将进来的数据包拆掉链路层首部重新封装之后再转发。网络层的IP协议是构成Internet的基础。

                  Internet上的主机通过IP地址来标识，Internet上有大量路由器负责根据IP地址选择合适的路径转发数据包，数据包从

                  Internet上的源主机到目的主机往往要经过十多个路由器。路由器是工作在第三层的网络设备，同时兼有交换机的功

                  能，可以在不同的链路层接口之间转发数据包。因此路由器需要将进来的数据包拆掉网络层和链路层两层首部并重新封

                  装。IP 协议不保证传输的可靠性，数据包在传输过程中可能丢失，可靠性可以在上层协议或应用程序中提供支持。  

③网络层：负责点到点(point-to-point)的传输(这里的“点”指主机或路由器)，而传输层负责端到 端 (end-to-end)的传输(这里

                  的“端”指源主机和目的主机)。

④传输层：该层定义了两个重要的协议，即传输控制协议（TCP）或用户数据报协议（UDP）。TCP是一种面向连接的、可靠的协

                  议。就像打电话，双方拿起电话互通身份之后就建立了连接，然后说话就行了，这边说的话那边保证听得到，并且是按

                  说话的顺序听到的，说完话挂机断开连接。也就是说TCP传输的双方需要首先建立连接，之后由TCP协议保证数据收发

                  的可靠性,丢失的数据包自动重发，上层应用程序收到的总是可靠的数据流,通讯之后关闭连接。UDP协议不面向连接，

                  也不保证可靠性，有点像寄信，写好信放到邮筒里，既不能保证信件在邮递过程中不会丢失，也不能保证信件是按顺序

                  寄到目的地的。使用UDP协议的应用程序需要自己完成丢包重发、消息排序等工作。

⑤应用层：为用户提供各种所需的服务。比如：FTP，DNS，Telnet，SMTP等。