OSI参考模型与TCP_IP参考模型的比较研究

OSI七层模型与TCPIP五层模型博主是搞是个FPGA的，⼀直没有真正的研究过以太⽹相关的技术，现在终于能静下⼼学习⼀下，希望⾃⼰能更深⼊的掌握这项最基本的通信接⼝技术。

下⾯就开始搞了。

⼀、OSI参考模型今天我们先学习⼀下以太⽹最基本也是重要的知识——OSI参考模型。

1、OSI的来源OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。

⼀般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的⽹络互连模型。

ISO为了更好的使⽹络应⽤更为普及，推出了OSI参考模型。

其含义就是推荐所有公司使⽤这个规范来控制⽹络。

这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。

2、OSI七层模型的划分OSI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、应⽤层），即ISO开放互连系统参考模型。

如下图。

每⼀层实现各⾃的功能和协议，并完成与相邻层的接⼝通信。

OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。

某⼀层的服务就是该层及其下各层的⼀种能⼒，它通过接⼝提供给更⾼⼀层。

各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的⽆关。

3、各层功能定义这⾥我们只对OSI各层进⾏功能上的⼤概阐述，不详细深究，因为每⼀层实际都是⼀个复杂的层。

后⾯我也会根据个⼈⽅向展开部分层的深⼊学习。

这⾥我们就⼤概了解⼀下。

我们从最顶层——应⽤层开始介绍。

整个过程以公司A和公司B的⼀次商业报价单发送为例⼦进⾏讲解。

<1> 应⽤层OSI参考模型中最靠近⽤户的⼀层，是为计算机⽤户提供应⽤接⼝，也为⽤户直接提供各种⽹络服务。

我们常见应⽤层的⽹络服务协议有：HTTP，HTTPS，FTP，POP3、SMTP等。

实际公司A的⽼板就是我们所述的⽤户，⽽他要发送的商业报价单，就是应⽤层提供的⼀种⽹络服务，当然，⽼板也可以选择其他服务，⽐如说，发⼀份商业合同，发⼀份询价单，等等。

<2> 表⽰层表⽰层提供各种⽤于应⽤层数据的编码和转换功能,确保⼀个系统的应⽤层发送的数据能被另⼀个系统的应⽤层识别。

TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议注：⽹络体系结构是分层的体系结构，学术派标准OSI参考模型有七层，⽽⼯业标准TCP/IP模型有四层。

后者成为了事实上的标准，在介绍时通常分为5层来叙述但应注意TCP/IP模型实际上只有四层。

1、TCP/IP模型（1）物理层物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，⽽提供具有机械的，电⼦的，功能的和规范的特性，确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，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。

（2）数据链路层主要提供链路控制（同步，异步，⼆进制，HDLC），差错控制（重发机制），流量控制（窗⼝机制）1） MAC：媒体接⼊控制，主要功能是调度，把逻辑信道映射到传输信道，负责根据逻辑信道的瞬时源速率为各个传输信道选择适当的传输格式。

MAC层主要有3类逻辑实体，第⼀类是MAC-b，负责处理⼴播信道数据；第⼆类是MAC-c，负责处理公共信道数据；第三类是MAC-d，负责处理专⽤信道数据。

2）RLC：⽆线链路控制，不仅能载控制⾯的数据，⽽且也承载⽤户⾯的数据。

RLC⼦层有三种⼯作模式，分别是透明模式、⾮确认模式和确认模式，针对不同的业务采⽤不同的模式。

3）BMC：⼴播/组播控制，负责控制多播/组播业务。

4）PDCP：分组数据汇聚协议，负责对IP包的报头进⾏压缩和解压缩，以提⾼空中接⼝⽆线资源的利⽤率。

（3）⽹络层提供阻塞控制，路由选择（静态路由，动态路由）等1）IP：IP协议提供不可靠、⽆连接的传送服务。

IP协议的主要功能有：⽆连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。

IP地址是重要概念2）ARP：地址解析协议。

基本功能就是通过⽬标设备的IP地址，查询⽬标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进⾏。

以太⽹中的数据帧从⼀个主机到达⽹内的另⼀台主机是根据48位的以太⽹地址（硬件地址）来确定接⼝的，⽽不是根据32位的IP地址。

OSI及TCP/IP的概念和区别什么是TCP/IP协议TCP/IP协议(Transfer Controln Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet国际互联网络的基础。

TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。

虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。

通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。

TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。

它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络，正因为INTERNET的广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的标准。

之所以说TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。

以下我们对协议族中一些常用协议英文名称和用途作一介绍：TCP(Transport Control Protocol)传输控制协议IP(Internetworking Protocol)网间网协议UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议SNMP(Simple Network manage Protocol)简单网络管理协议FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网间网层、传输层、应用层。

论OSI网络参考模型与TCP/IP网络结构的相同点和不同点摘要：计算机之间要交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则，用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则，为了减少网络协议设计的复杂性，网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整细节，而是将庞大为复杂的通信问题转化为若干个小问题，然后为每个小问题设计一个单独的协议，这些结构、协议之间有着相同和不同的地方来保障信息能后准确无误的输送、接收。

关键字：计算机网络；OSI网络参考模型；TCP/IP结构模型(一)计算机网络计算机网络是指将有独立功能的多台计算机，通过通信设备线路连接起来，在网络软件的支持下，实现彼此之间资源共享和数据通信的整个系统。

计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，是计算机与通信网络发展的高级阶段。

1.1.1计算机网络的定义凡是利用通信设备和线路按不同的拓扑结构将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中硬件、软件资源共享和信息传输的系统，成为计算机系统。

1.1.2计算机网路的功能a)数据交换和通信b)资源共享c)提高系统的可靠性和可用性d)均衡负荷，相互合作e)分布式网络处理1.1.3计算机网路的组成计算机网路是由计算机系统、通信链路和网络节点组成的计算机群，他是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，承担着数据处理通信两类工作。

a)资源子网b)通信子网(二)网络互连模型1977年，国际标准化组织（ISO）为适应网络标准化发展的需求，制定了开放系统互连参考模型，从而形成了网络体系结构的国际标准。

1.1.4 1. OSI结构与功能开放系统互连参考模型为开放式互联信息系统提供了一种功能结构的框架，他将整个网络划分成7个层次，如下图所示：1.1.4.1物理层物理层的目的是提供网络内两个实体间的物理接口和实现他们之间的物理连接，按位传送比特流，将数据信息从一个实体经物理信道送往另一个实体，为数据链路层提供一个透明的比特流传送服务。

一、简要比较OSI参考模型和TCP/IP模型相同点：1.二者都采用分层的体系结构，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的，范围较小的问题，而且分层的功能也大体相似。

2.二者都是基于独立的协议栈的概念。

3.二者都是可以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。

不同点：1.OSI参考模型的最大功能就是精确地定义了三个主要概念：服务、协议和接口，这与现代的面向对象程序设计思想非常吻合。

而TCP/IP模型在这三个概念却没有明确区分，不符合软件工程的思想。

2.OSI参考模型产生在协议发明之间，没有偏向于任何特定的协议，通用性良好。

但设计者在协议方面没有太多的经验，不知道把哪些功能放到那一层更好。

TCP/IP模型正好相反。

首先出现的是协议，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，但该模型不适合任何其他非TCP/IP的协议栈。

3.TCP/IP模型在设计之初就考虑到多种异构网的互联问题，并将网际协议IP作为一个单独的重要层次。

OSI参考模型最初只考虑到用一种标准的公用数据网络将各种不同的系统互联。

后来OSI 参考模型认识到网际协议IP的重要性，因此只好在网络层中划分出一个子层来完成类似于TCP/IP 模型中IP的功能。

4.TCP/IP一开始就对面向连接和无连接服务并重。

OSI在开始时只强调面向连接这一种服务，后来才制定面向无连接服务的有关标准。

5.TCP/IP较早就有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始考虑。

二、试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。

1.应用层应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。

应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（useragent),来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。