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。

OSI参考模型与TCPIP协议族
1、OSI参考模型是由于多种协议并存，于1984年提出的OSI-RM参考模型系统，OSI成为各⼤⼚商⽹络设备可兼容可信赖的设备。

2、OSI参考模型的层次结构分为七层，由低到⾼分别为物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、会话层、表⽰层、应⽤层。

3、OSI划分的原则：
1.⽹络中各节点有相同的层次。

2.不同节点的同等层有相同的节点。

3.同⼀结点内相邻层之间通过接⼝通信。

4.每⼀层使⽤下层提供的服务，并向上层提供服务。

4、TCP/IP与OSI参考模型的⽐较：
与OSI参考模型⼀样，TCP/IP协议也分为不同的层次开发，但TCP/IP有分为4层，分别为应⽤层，传输层，⽹络层，⽹络接⼝层。

两种协议都有相同点，都是分层结构，并且⼯作模式⼀样，都要层与层之间很密切的协作关系。

5、TCP建⽴三次握⼿才可以建⽴连接：
由A向B发出SYN=1,并选择序号seq=x，表明传送第⼀个数据字节是x，
B的TCP收到链接请求⽂段后，同意，则发回确认，ACK=1，确认号为ack=x+1，向A发起请求，应使SYN=1,⾃⼰选择的序号seq=y. A收到此报⽂后向B给出确认，其ACK=1，确认号ack=y+1.A的TCP通知上层应⽤进程，建⽴连接。

OSI参考模型与TCP/IP模型的区别OSI参考模型与TCP/IP模型的共同之处是：他们都采用了层次结构的概念，在传输层定义了相似的功能，但是二者在层次划分与使用的协议上是有很大差别的，也正是这种差别对两个模型的发展产生的两个截然不同的局面，OSI参考模型走向消亡而TCP/IP模型得到了发展，原因何在呢？本文从对OSI参考模型与TCP/IP模型的异同入手，从两者在现在网络领域的使用情况来分析两个模型的前景。

OSI参考模型和TCP/IP参考模型比较OSI参考模型和TCP/IP参考模型之共同点：1) 都是基于独立的协议栈的概念；2) 它们的功能大体相似，在两个模型中，传输层及以上的各层都是为了通信的进程提供点到点、与网络无关的传输服务；3) OSI参考模型与TCP/IP参考模型传输层以上的层都以应用为主导。

OSI参考模型与TCP/IP参考模型的主要差别：1) TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部门。

但ISO最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起。

2) TCP/IP一开始就对面向连接各无连接并重，而OSI在开始时只强调面向连接服务。

3) TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始这个问题，在这方面两者有所不同。

结论：OSI参考模型与TCP/IP参考模型都不完美，但TCP/IP参考模型发展是因为在ISO制定OSI参考模型过程中总是着眼于一次制定达到完美，所以的制定过程中考虑的方面比较多，但去忽略了IP这一协议的重要性，但当ISO认识到时只好在网络层划出一个子层来完成类似的功能，在无连接服务一开始也不在考虑之列，还有就是网络管理功能的过度复杂等，造成了OSI迟迟没有成熟的产品推出的成因，进而影响了厂商对它的支持，而这时的TCP/IP通过实践得到到不断的完善，也得到了大厂商的支持，所以TCP/IP参考模型得到了发展。

比较OSI参考模型与TCP IP参考模型的异同OSI参考模型和TCP/IP参考模型都是网络通信的标准，它们定义了网络协议的层次结构和各层的功能。

这两个模型在结构、层次和功能上都有一些相似之处，但也存在一些差异。

下面将详细比较这两个模型的异同。

一、相似之处1.分层结构：OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了分层的结构，将网络协议分为多个层次，以便于理解和实现。

2.面向传输：两个模型都是面向传输的，即在网络通信中，它们都关注于数据的传输，包括数据的封装、传输和解封装。

3.协议规范：两个模型都定义了各层的协议规范，包括数据格式、通信规则和交互流程等。

4.独立性：两个模型都强调各层之间的独立性，以便于升级和替换各层的协议而不影响其他层。

二、差异之处1.层次数量：OSI参考模型有7个层次，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

而TCP/IP参考模型只有4个层次，包括网络接口层、互联网层、传输层和应用层。

2.层次命名：OSI参考模型的层次命名更加规范和统一，各层次的命名具有明确的含义和目的。

而TCP/IP参考模型的层次命名相对较为简单，如网络接口层、互联网层和传输层等。

3.传输协议：OSI参考模型在传输层上只使用一种协议，即传输控制协议（TCP）。

而TCP/IP参考模型在传输层上使用两种协议，即传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。

4.应用协议：OSI参考模型的应用层协议较为丰富，包括文件传输协议（FTP）、电子邮件传输协议（SMTP和POP3）、远程登录协议（Telnet）等。

而TCP/IP参考模型的应用层协议相对较少，主要包括HTTP、FTP和SMTP等。

5.安全性：OSI参考模型强调安全性，在多个层次上都提供了安全机制。

而TCP/IP参考模型在安全性方面相对较弱，主要依赖于应用层的协议实现安全性。

6.灵活性：TCP/IP参考模型比OSI参考模型更加灵活，易于实现和使用。

一、TCP/IP协议与OSI参考模型图1TCP/IP协议与OSI参考模型与OSI参考模型一样，TCP（Transfer Control Protocol）/IP（Internet Protocol）协议（传输控制协议/网际协议）也分为不同的层次开发，每一层负责不同的通信功能。

但是，TCP/IP协议简化了层次设计，只有五层：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

从图1可以看出，TCP/IP协议栈与OSI参考模型有清晰的对应关系，覆盖了OSI参考模型的所有层次。

应用层包含了OSI参考模型所有高层协议。

图2所示为TCP/IP协议栈。

图2 TCP/IP协议栈物理层和数据链路层涉及到在通信信道上传输的原始比特流，它实现传输数据所需要的机械、电气、功能性及过程等手段，提供检错、纠错、同步等措施，使之对网络层显现一条无错线路；并且进行流量调控。

网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，执行数据转发。

其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。

网络层的主要协议有IP、ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）、IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）、ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议）等。

传输层的基本功能是为两台主机间的应用程序提供端到端的通信。

传输层从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。

传输层的主要协议有TCP、UDP（User Datagraph Protocol，用户数据报协议）。

应用层负责处理特定的应用程序细节。

应用层显示接收到的信息，把用户的数据发送到低层，为应用软件提供网络接口。

1-06试将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较。

讨论其异同之处。

答：ISO/OSI参考模型共七层：物理层，链路层，网络层，运输层，会话层，表示层和应用层。

在TCP/IP协议参考模型中，不再有表示层和会话层；其互联网层对应ISO/OSI的网络层，主机至网络层对应ISO/OSI的链路层和物理层。

不同之处：（1）TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互连问题，并将网络协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。

但ISO和CCITT最初只考虑到全世界都使用一种统一的标准公用数据网将各种不同的系统互连起来。

后来，ISO 认识到了网际协议IP的重要性，然而已经来不及了，只好在网络中划分出一个子层来完成累世TCP/IP 中IP的作用。

（2）TCP/IP一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而OSI在开始时只强调面向连接这一种服务。

一直到很晚OSI才开始指定另一种无连接服务的有关标准。

（3）TCP/IP较早就有较好的网络管理功能，而OSI 到后来才开始考虑这个问题。

1-09计算机网络由哪几部分组成？答：计算机网络主要由网络硬件、网络软件及网络协议组成（1）网络硬件包括：工作站、服务器、网络通信设备和通信介质等。

工作站（Workstation）是用户访问和管理网络资源与服务的计算机设备，泛指连网的各类计算机和一些高性能的专用工作站。

服务器主要用于集中管理网络资源和提供网络服务，同样可以使用各类计算机和专用工作站实现。

网络通信设备用于控制和实现网络信息的正确传输，主要包括网卡（Network Interface Card）或适配器（Adapter）、调制解调器（Modem）、连接器、收发器、终端匹配器、集线器（Hub）、交换机或路由交换机等。

通信介质（媒体）用于实现携带网络信息的电磁或光信号的传输，可以使用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质，或微波、激光、红外线、卫星等无线介质。

（2）网络软件与网络协议。

网络软件主要包括：网络操作系统NOS、网络管理软件、通信控制软件、网络应用软件等。