2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 1
第 3章 计算机网络体系结构
杜煜
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 2
本章主要内容
? 计算机网络体系结构及协议的概念；
? 开放系统互连（ OSI）参考模型
? OSI模型中各层的功能介绍；
? TCP/IP协议的体系结构；
? TCP/IP协议的层次功能介绍；
? OSI模型与 TCP/IP协议模型的比较；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 3
计算机网络体系结构
? 为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设
计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，
较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高
层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起
到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更
不会影响到高一层所执行的功能。
? 网络体系结构
? 完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能
划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通信的
协议及相邻层之间的接口服务 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 4
网络体系结构的相关概念
? 协议（ Protocol）
? 协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或
约定。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 5
协议的组成
? 协议由语法、语义和交换规则三部分组成，即协
议的三要素：
? 语义
? 语法
? 交换规则
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 6
实体（ Entity）
? 实体（ Entity）
? 在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成，
这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或
子程序）或硬件元素（如智能 I/O芯片等）。
? 实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。
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接口 (Interface)
? 分层结构中各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低
层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之
间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现
的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这
样使得两层之间保持了功能的独立性。
? 对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在前
一层的基础上，较低层只是为较高一层提供服务。这样
每一层在实现自身功能时，直接使用较低一层提供的服
务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层
提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细
节。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 8
开放系统互连参考模型 (OSI/RM)
? 为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不
同网络之间的数据通信，国际标准化组织 ISO对
各类计算机网络体系结构进行了研究，并于 1981
年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标
准，称为开放系统互连参考模型 (OSI/RM)，也称
为 ISO/OSI。
?,开放”表示任何两个遵守 OSI/RM的系统都可
以进行互连，当一个系统能按 OSI/RM与另一个
系统进行通信时，就称该系统为开放系统。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 9
OSI的分层模型
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
系 统 A 系 统 B
应 用 层 协 议
表 示 层 协 议
会 话 层 协 议
传 输 层 协 议
网 络 层 协 议
数 据 链 路 层 协 议
物 理 层 协 议
物 理 传 输 信 道
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
第 7 层
第 6 层
第 5 层
第 4 层
第 3 层
第 2 层
第 1 层
O S I / R M
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 10
基于 OSI的通信模型结构
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
系 统 A
系 统 B
应 用 层 协 议
表 示 层 协 议
会 话 层 协 议
传 输 层 协 议
网 络 层 协 议
数 据 链 路 层 协 议
物 理 层 协 议
第 7 层
第 6 层
第 5 层
第 4 层
第 3 层
第 2 层
第 1 层
物 理 传 输 信 道
数 据 链 路 层
网 络 层
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
中 间 节 点
网 络 层 协 议
数 据 链 路 层 协 议
物 理 层 协 议
物 理 传 输 信 道
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OSI各层的功能概述
? 第 1层：物理层 (Physical Layer)
? 在物理信道上传输原始的数据比特（ bit）流，提供为
建立、维护和拆除物理链路连接所需的各种传输介质、
通信接口特性等。
? 第 2层：数据链路层 (Data Link Layer)
? 在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之
间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无
差错地传输，并进行数据流量控制。
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OSI各层的功能概述（二）
? 第 3层：网络层 (Network Layer)
? 为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接
的手段，把上层来的数据组织成数据包 (Packet)在节点
之间进行交换传送，并且负责路由控制和拥塞控制。
? 第 4层：传输层 (Transport Layer)
? 为上层提供端到端 (最终用户到最终用户 )的透明的、可
靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程
中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 13
OSI各层的功能概述（三）
? 第 5层：会话层 (Session Layer)
? 为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并
提供会话管理服务。
? 第 6层：表示层 (Presentation Layer)
? 为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变
换、文本压缩、加密技术等。
? 第 7层：应用层 (Application Layer)
? 为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、
电子邮件 (E-mail)、分布式数据库、网络管理等。
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OSI/RM的信息流动
S H
P H
N H
D H
L 7
L 6
L 5
L 4
L 3
L 2
L 1
L 7
L 6
L 5
L 4
L 3
L 2
L 1
传 输 媒 体
交 换 数 据
单 元 的 名 称
系 统 A
数 据
L 7 D A T A P H
L 6 D A T A S H
L 5 D A T A P H
L 4 D A T A N H
0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
D T L 3 D A T A D H
比 特
数 据 帧
数 据 包
报 文
报 文
报 文
报 文
A H
系 统 B
数 据
L 7 D A T AP H
L 6 D A T A
L 5 D A T A
L 4 D A T A
0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
L 3 D A T A
A H
D T
数 据
应 用 进 程
数 据
应 用 进 程
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物理层
? 物理层是 OSI/RM的最低层。它直接与物理信道相连，起
到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用，提供建立、
维护和释放物理连接的方法，实现在物理信道上进行比特
流传输的功能。
传 输 媒 体
0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
L 2 D A T A
比 特 流
发 送 端 数 据 链 路 层 的 数 据
物 理 层
0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
L 2 D A T A
比 特 流
物 理 层
接 收 端 数 据 链 路 层 的 数 据
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物理层涉及的内容一
? 通信接口与传输媒体的物理特性
? 除了不同的传输介质自身的物理特性外，物理层还对
通信设备和传输媒体之间使用的接口做了详细的规定，
主要体现在四个方面：
? 机械特性
? 电气特性
? 功能特性
? 规程特性
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物理层涉及的内容二
? 数据交换单元为二进制比特
? 比特的同步
? 线路的连接
? 物理拓扑结构
? 传输方式
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数据链路层
? 数据链路层是 OSI/RM的第二层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻
节点之间建立链路，传送以帧（ Frame）为单位的数据信息，并且对传输中
可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。
? 数据链路层的有关协议和软件是计算机网络中基本的部分，在任何网络中数
据链路层是必不可少的层次，相对高层而言，它所有的服务协议都比较成熟。
L 3 D A T A
发 送 端 网 络 层 的 数 据
数 据 链 路 层
D HD T
数 据 帧
1 1 0 1 0 1 1 1 ? ? 0 1 0 1 0 1 1
发 送 端 物 理 层
L 3 D A T A
数 据 链 路 层
D H
数 据 帧
1 1 0 1 0 1 1 1 ? ? 0 1 0 1 0 1 1
接 收 端 物 理 层
D T
接 收 端 网 络 层 的 数 据
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数据链路层涉及的具体内容
? 成帧
? 物理地址寻址
? 流量控制
? 差错控制
? 接入控制
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数据链路层的物理地址寻址
1
2
3 4
物 理 地 址
节 点
A B C D
D A TA
D T
A D
源 地 址 目 的 地 址尾 部 控 制 信 息
数 据 帧
? 节点 1的物理地址为 A，若节点 1要给节点 4发送数据，那
么在数据帧的头部要包含节点 1和节点 4的物理地址，在
帧的尾部还有差错控制信息（ DT）。
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网络层
? 计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层就是通信子
网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上，向资源
子网提供服务。
? 网络层与数据链路层的关系如下图所示：
L 4 D A T A
发 送 端 传 输 层 的 数 据
N H
数 据 包
L 3 D A T A
L 4 D A T A
N H
数 据 包
L 3 D A T A
网 络 层
网 络 层
发 送 端 数 据 链 路 层
接 收 端 传 输 层 的 数 据
接 收 端 数 据 链 路 层
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网络层的作用
? 实现位于不同网络的源节点与目的节点之间的数
据包传输，它和数据链路层的作用不同，数据链
路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链
路管理及帧的传输等问题。因此，当两个节点连
接在同一个网络中时，可能并不需要网络层，只
有当两个节点分布在不同的网络中时，通常才会
涉及到网络层的功能，保证数据包从源节点到目
的节点的正确传输。
? 网络层要负责确定在网络中采用何种技术，从源
节点出发选择一条通路通过中间的节点，将数据
包最终送达目的节点。
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网络层涉及的概念
? 逻辑地址寻址
? 路由功能
? 流量控制
? 拥塞控制
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传输层
? 传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，
它完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信，
实现通信子网端到端的可靠传输。传输层在七
层网络模型的中间起到承上启下的作用，是整
个网络体系结构中的关键部分。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 25
?由于通信子网向传输层提供通信服务的可靠性有
差异，所以无论通信子网提供的服务可靠性如何，
经传输层处理后都应向上层提交可靠的、透明的数
据传输。为此，传输层协议要复杂得多，以适应通
信子网中存在的各种问题。也就是说，如果通信子
网的功能完善、可靠性高，则传输层的任务就比较
简单：若通信子网提供的质量很差，则传输层的任
务就复杂，以填补会话层所要求的服务质量和网络
层所能提供的服务质量之间的差别。
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传输层提供的服务
? 传输层为高层提供两种基本的服务：
? 面向连接的服务
? 面向连接提供的是可靠的服务。
? 和面向无连接的服务
? 面向无连接是一种不太可靠的服务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 27
会话层
? 会话层是利用传输层提供的端到端的服务，向表
示层或会话用户提供会话服务。
? 在 ISO/OSI环境中，所谓一次会话，就是两个用
户进程之间为完成一次完整的通信而进行的过程，
包括建立、维护和结束会话连接。会话协议的主
要目的就是提供一个面向用户的连接服务，并对
会话活动提供有效的组织和同步所必须的手段，
对数据传送提供控制和管理。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 28
表示层
? 表示层处理的是 OSI系统之间 用户信息的表示 问
题。表示层不像 OSI/RM的低五层只关心将信息
可靠地从一端传输到另外一端，它主要涉及被传
输信息的内容和表示形式，如文字、图形、声音
的表示。另外,数据压缩、数据加密 等工作都是
由表示层负责处理。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 29
应用层
? 应用层是 OSI/RM的最高层，它是计算机网络与
最终用户间的接口，它包含系统管理员管理网络
服务所涉及的所有问题和基本功能。它在
OSI/RM下面六层提供的数据传输和数据表示等
各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供
完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。
? 常用的网络服务包括文件服务、电子邮件（ E-
mail）服务、打印服务、集成通信服务、目录服
务、网络管理服务、安全服务、多协议路由与路
由互连服务、分布式数据库服务、虚拟终端服务
等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 30
TCP/IP的体系结构
? OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构
与协议的发展提供一种国际标准，但由于
Internet在全世界的飞速发展，使得 TCP/IP协议
得到了广泛的应用，虽然 TCP/IP不是 ISO标准，
但广泛的使用也使 TCP/IP成为一种“实际上的标
准”，并形成了 TCP/IP参考模型。不过,ISO的
OSI参考模型的制定，也参考了 TCP/IP协议集及
其分层体系结构的思想。而 TCP/IP在不断发展的
过程中也吸收了 OSI标准中的概念及特征。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 31
TCP/IP协议的特点
? 开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特
定的计算机硬件与操作系统；
? 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广
域网，更适用于互连网中；
? 统一的网络地址分配方案，使得整个 TCP/IP设备
在网中都具有唯一的地址；
? 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服
务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 32
TCP/IP的层次结构
? TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传
输层和应用层。
? TCP/IP的层次结构与 OSI层次结构的对照关系如下图所示：
物 理 层
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
网 络 接 口 层
网 际 层
传 输 层
应 用 层
O S I 的 参 考 模 型 T C P / I P 的 参 考 模 型
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 33
TCP/IP分层结构（一）
? 网络接口层
? 网络接口层，也被称为网络访问层，包括了能使用
TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应 OSI的物
理层和数据链路层。 TCP/IP标准并没有定义具体的
网络接口协议 。
? 网际层
? 网际层是在 TCP/IP标准中正式定义的第一层。网际
层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分
组形成数据包（ IP数据包），并为该数据包进行路径
选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机，在网
际层中，最常用的协议是网际协议 IP，其他一些协议
用来协助 IP的操作。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 34
TCP/IP分层结构（二）
? 传输层
? TCP/IP的传输层也被称为 主机至主机层,与 OSI的传
输层类似，主要负责主机到主机之间的端对端通信，
该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，即
TCP协议和 UDP协议。
? 应用层
? 在 TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与 OSI
模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比
如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 35
TCP/IP协议集传 输 层
应 用 层
T C P
U D P
S M T P
F T P
D N S S N M P N F S H T T P
T E L -
N E T
网 络 接 口 层 L A N M A N W A N
网 际 层
I P
I C M P I G M P
A R P R A R P
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 36
网际层的协议 —— IP
? 网际协议 IP (Internet Protocol)
? IP协议的任务是对数据包进行相应的 寻址和路由,并从一个网络
转发到另一个网络。 IP协议在每个发送的数据包前加入一个控制
信息，其中包含了源主机的 IP地址、目的主机的 IP地址和其他一
些信息。
? IP协议的另一项工作是 分割和重编 在传输层被分割的数据包。由
于数据包要从一个网络到另一个网络，当两个网络所支持传输的数据包的大小不相同时,IP协议就要在发送端将数据包分割，然
后在分割的每一段前再加入控制信息进行传输。当接收端接收到数据包后,IP协议将所有的片段重新组合形成原始的数据。
? IP是一个 无连接 的协议。无连接是指主机之间不建立用于可靠通
信的端到端的连接，源主机只是简单地将 IP数据包发送出去，而
数据包可能会丢失、重复、延迟时间大或者 IP包的次序会混乱。
因此，要实现数据包的可靠传输，就必须依靠高层的协议或应用程序，如传输层的 TCP协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 37
网际层的协议 —— ICMP
? 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control
Message Protocol)
? 网际控制报文协议 ICMP为 IP协议提供差错报告。由于
IP是无连接的，且不进行差错检验，当网络上发生错
误时它不能检测错误。向发送 IP数据包的主机汇报错
误就是 ICMP的责任。
? 例如，如果某台设备不能将一个 IP数据包转发到另一个网络，
它就向发送数据包的源主机发送一个消息，并通过 ICMP解释
这个错误。 ICMP能够报告的一些普通错误类型有：目标无法
到达、阻塞、回波请求和回波应答等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 38
网际层的协议 —— IGMP
? 网际主机组管理协议 IGMP (Internet Group
Management Protocol)
? IP协议只是负责网络中点到点的数据包传输，而点到
多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议 IGMP
完成。它主要负责报告主机组之间的关系，以便相关
的设备（路由器）支持多播发送。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 39
网际层的协议 —— ARP和 RARP
? 地址解析协议 ARP (Address Resolution
Protocol)和反向地址解析协议 RARP
? 计算机网络中各主机之间要进行通信时，必须要知道
彼此的物理地址（ OSI模型中数据链路层的地址）。因
此，在 TCP/IP的网际层有 ARP协议和 RARP协议，它
们的作用是将源主机和目的主机的 IP地址与它们的物
理地址相匹配。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 40
传输层协议 —— TCP
? 传输控制协议 TCP (Transmission Control
Protocol)
? TCP协议是传输层一种面向连接的通信协议，提供可
靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有
可靠的传送。
? TCP协议将源主机应用层的数据分成多个 分段,然后
将每个分段传送到网际层，网际层将数据封装为 IP数
据包，并发送到目的主机。目的主机的网际层将 IP数
据包中的分段传送给传输层，再由传输层对这些分段
进行 重组,还原成原始数据，传送给应用层。
? TCP协议还要完成 流量控制 和 差错检验 的任务，以保
证可靠的数据传输。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 41
传输层协议 —— UDP
? 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)
? UDP协议是一种面向无连接的协议，因此它不能提
供可靠的数据传输，而且 UDP不进行差错检验，必须
由应用层的应用程序实现可靠性机制和差错控制，以
保证端到端数据传输的正确性。
? 虽然 UDP与 TCP相比，显得非常不可靠，但在一些特
定的环境下还是非常有优势的。
? 例如，要发送的信息较短，不值得在主机之间建立一次连接。
另外，面向连接的通信通常只能在两个主机之间进行，若要
实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即广播或
多播，就需要使用 UDP协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 42
应用层协议（一）
? 远程终端协议 TELNET
? 本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；
? 文件传输协议 FTP
? 实现主机之间的文件传送；
? 简单邮件传输协议 SMTP
? 实现主机之间电子邮件的传送；
? 域名服务 DNS
? 用于实现主机名与 IP地址之间的映射；
? 动态主机配置协议 DHCP
? 实现对主机的地址分配和配置工作。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 43
应用层协议（二）
? 路由信息协议 RIP
? 用于网络设备之间交换路由信息；
? 超文本传输协议 HTTP
? 用于 Internet中的客户机与 WWW服务器之间的数据传输；
? 网络文件系统 NFS
? 实现主机之间的文件系统的共享；
? 引导协议 BOOTP
? 用于无盘主机或工作站的启动
? 简单网络管理协议 SNMP
? 实现网络的管理；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 44
OSI与 TCP/IP参考模型的比较
? OSI和 TCP/IP有着许多的共同点：
? 采用了协议分层方法，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；
? 各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输
层和应用层。两者都可以解决异构网的互连，实现世
界上不同厂家生产的计算机之间的通信；
? 都是计算机通信的国际性标准，虽然 OSI是国际通用的，
但 TCP/IP是当前工业界使用最多的；
? 都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制；
? 都基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功
能的相互独立的协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 45
OSI和 TCP/IP的差异
? 模型设计的差别
? OSI参考模型是在具体协议制定之前设计的，对具体协议的制定
进行约束。因此，造成在模型设计时考虑不很全面，有时不能
完全指导协议某些功能的实现，从而反过来导致对模型的修修
补补。例如，数据链路层最初只用来处理点到点的通信网络，
当广播网出现后，存在一点对多点的问题,OSI不得不在模型中
插入新的子层来处理这种通信模式。当人们开始使用 OSI模型及
其协议集建立实际网络时，才发现它们与需求的服务规范存在
不匹配，最终只能用增加子层的方法来掩饰其缺陷。 TCP/IP正
好相反。协议在先，模型在后。模型实际上只不过是对已有协
议的抽象描述。 TCP/IP不存在与协议的匹配问题。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 46
OSI和 TCP/IP的差异
? 层数和层间调用关系不同
? OSI协议分为 7层，而 TCP/IP协议只有 4层，除网络层、
传输层和应用层外，其它各层都不相同。另外，
TCP/IP虽然也分层次，但层次之间的调用关系不像
OSI那么严格。在 OSI中，两个实体通信必须涉及到
下一层实体，下层向上层提供服务，上层通过接口调
用下层的服务，层间不能有越级调用关系。 OSI这种
严格分层确实是必要的。但是，严格按照分层模型编
写的软件效率极低。为了克服以上缺点，提高效率，
TCP/IP协议在保持基本层次结构的前提下，允许越
过紧挨着的下一级而直接使用更低层次提供的服务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 47
OSI和 TCP/IP的差异
? 最初设计差别
? TCP/IP在设计之初就着重考虑不同网络之间的互连
问题，并将网际协议 IP作为一个单独的重要的层次。
? OSI最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不
同的系统互连在一起。后来,OSI认识到了互连网协
议的重要性，然而已经来不及像 TCP/IP那样将互连
网协议 IP作为一个独立的层次，只好在网络层中划分
出一个子层来完成类似 IP的作用。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 48
OSI和 TCP/IP的差异
? 对可靠性的强调不同
? OSI认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链路
层和端到端的传输层来共同保证，而 TCP/IP分层思
想认为，可靠性是端到端的问题，应该由传输层解决。
因此，它允许单个的链路或机器丢失或损坏数据，网
络本身不进行数据恢复。对丢失或被损坏数据的恢复
是在源节点设备与目的节点设备之间进行的。在
TCP/IP网络中，可靠性的工作是由主机完成。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 49
OSI和 TCP/IP的差异
? 标准的效率和性能上存在差别
? 由于 OSI是作为国际标准由多个国家共同努力而制定
的，不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不走一
些折衷路线，造成标准大而全，效率却低 (OSI的各项
标准已超过 200多 )。
? TCP/IP参考模型并不是作为国际标准开发的，它只
是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设计目
的单一，影响因素少，不存在照顾和折衷，结果是协
议简单高效，可操作性强。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 50
OSI和 TCP/IP的差异
? 市场应用和支持上不同
? OSI参考模型制定之初，人们普遍希望网络标准化，
对 OSI寄予厚望，然而,OSI迟迟无成熟产品推出，
妨碍了第三方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了
OSI的市场占有率和未来发展。另外，在 OSI出台之
前 TCP/IP就代表着市场主流,OSI出台后很长时间不
具有可操作性，因此，在信息爆炸，网络迅速发展的
近 10多年里，性能差异、市场需求的优势客观上促使
众多的用户选择了 TCP/IP，并使其成为“既成事实”
的国际标准。
第 3章 计算机网络体系结构
杜煜
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 2
本章主要内容
? 计算机网络体系结构及协议的概念；
? 开放系统互连（ OSI）参考模型
? OSI模型中各层的功能介绍；
? TCP/IP协议的体系结构；
? TCP/IP协议的层次功能介绍；
? OSI模型与 TCP/IP协议模型的比较；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 3
计算机网络体系结构
? 为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设
计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，
较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高
层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起
到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更
不会影响到高一层所执行的功能。
? 网络体系结构
? 完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能
划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通信的
协议及相邻层之间的接口服务 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 4
网络体系结构的相关概念
? 协议（ Protocol）
? 协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或
约定。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 5
协议的组成
? 协议由语法、语义和交换规则三部分组成，即协
议的三要素：
? 语义
? 语法
? 交换规则
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 6
实体（ Entity）
? 实体（ Entity）
? 在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成，
这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（如进程或
子程序）或硬件元素（如智能 I/O芯片等）。
? 实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 7
接口 (Interface)
? 分层结构中各相邻层之间要有一个接口，它定义了较低
层向较高层提供的原始操作和服务。相邻层通过它们之
间的接口交换信息，高层并不需要知道低层是如何实现
的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务，这
样使得两层之间保持了功能的独立性。
? 对于网络结构化层次模型，其特点是每一层都建立在前
一层的基础上，较低层只是为较高一层提供服务。这样
每一层在实现自身功能时，直接使用较低一层提供的服
务，而间接地使用了更低层提供的服务，并向较高一层
提供更完善的服务，同时屏蔽了具体实现这些功能的细
节。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 8
开放系统互连参考模型 (OSI/RM)
? 为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不
同网络之间的数据通信，国际标准化组织 ISO对
各类计算机网络体系结构进行了研究，并于 1981
年正式公布了一个网络体系结构模型作为国际标
准，称为开放系统互连参考模型 (OSI/RM)，也称
为 ISO/OSI。
?,开放”表示任何两个遵守 OSI/RM的系统都可
以进行互连，当一个系统能按 OSI/RM与另一个
系统进行通信时，就称该系统为开放系统。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 9
OSI的分层模型
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
系 统 A 系 统 B
应 用 层 协 议
表 示 层 协 议
会 话 层 协 议
传 输 层 协 议
网 络 层 协 议
数 据 链 路 层 协 议
物 理 层 协 议
物 理 传 输 信 道
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
第 7 层
第 6 层
第 5 层
第 4 层
第 3 层
第 2 层
第 1 层
O S I / R M
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 10
基于 OSI的通信模型结构
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
7 - 6 接 口
6 - 5 接 口
5 - 4 接 口
4 - 3 接 口
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
系 统 A
系 统 B
应 用 层 协 议
表 示 层 协 议
会 话 层 协 议
传 输 层 协 议
网 络 层 协 议
数 据 链 路 层 协 议
物 理 层 协 议
第 7 层
第 6 层
第 5 层
第 4 层
第 3 层
第 2 层
第 1 层
物 理 传 输 信 道
数 据 链 路 层
网 络 层
3 - 2 接 口
2 - 1 接 口
物 理 层
中 间 节 点
网 络 层 协 议
数 据 链 路 层 协 议
物 理 层 协 议
物 理 传 输 信 道
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 11
OSI各层的功能概述
? 第 1层：物理层 (Physical Layer)
? 在物理信道上传输原始的数据比特（ bit）流，提供为
建立、维护和拆除物理链路连接所需的各种传输介质、
通信接口特性等。
? 第 2层：数据链路层 (Data Link Layer)
? 在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之
间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无
差错地传输，并进行数据流量控制。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 12
OSI各层的功能概述（二）
? 第 3层：网络层 (Network Layer)
? 为传输层的数据传输提供建立、维护和终止网络连接
的手段，把上层来的数据组织成数据包 (Packet)在节点
之间进行交换传送，并且负责路由控制和拥塞控制。
? 第 4层：传输层 (Transport Layer)
? 为上层提供端到端 (最终用户到最终用户 )的透明的、可
靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程
中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 13
OSI各层的功能概述（三）
? 第 5层：会话层 (Session Layer)
? 为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并
提供会话管理服务。
? 第 6层：表示层 (Presentation Layer)
? 为应用层提供信息表示方式的服务，如数据格式的变
换、文本压缩、加密技术等。
? 第 7层：应用层 (Application Layer)
? 为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输、
电子邮件 (E-mail)、分布式数据库、网络管理等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 14
OSI/RM的信息流动
S H
P H
N H
D H
L 7
L 6
L 5
L 4
L 3
L 2
L 1
L 7
L 6
L 5
L 4
L 3
L 2
L 1
传 输 媒 体
交 换 数 据
单 元 的 名 称
系 统 A
数 据
L 7 D A T A P H
L 6 D A T A S H
L 5 D A T A P H
L 4 D A T A N H
0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
D T L 3 D A T A D H
比 特
数 据 帧
数 据 包
报 文
报 文
报 文
报 文
A H
系 统 B
数 据
L 7 D A T AP H
L 6 D A T A
L 5 D A T A
L 4 D A T A
0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
L 3 D A T A
A H
D T
数 据
应 用 进 程
数 据
应 用 进 程
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 15
物理层
? 物理层是 OSI/RM的最低层。它直接与物理信道相连，起
到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用，提供建立、
维护和释放物理连接的方法，实现在物理信道上进行比特
流传输的功能。
传 输 媒 体
0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
L 2 D A T A
比 特 流
发 送 端 数 据 链 路 层 的 数 据
物 理 层
0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
L 2 D A T A
比 特 流
物 理 层
接 收 端 数 据 链 路 层 的 数 据
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 16
物理层涉及的内容一
? 通信接口与传输媒体的物理特性
? 除了不同的传输介质自身的物理特性外，物理层还对
通信设备和传输媒体之间使用的接口做了详细的规定，
主要体现在四个方面：
? 机械特性
? 电气特性
? 功能特性
? 规程特性
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 17
物理层涉及的内容二
? 数据交换单元为二进制比特
? 比特的同步
? 线路的连接
? 物理拓扑结构
? 传输方式
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 18
数据链路层
? 数据链路层是 OSI/RM的第二层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻
节点之间建立链路，传送以帧（ Frame）为单位的数据信息，并且对传输中
可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。
? 数据链路层的有关协议和软件是计算机网络中基本的部分，在任何网络中数
据链路层是必不可少的层次，相对高层而言，它所有的服务协议都比较成熟。
L 3 D A T A
发 送 端 网 络 层 的 数 据
数 据 链 路 层
D HD T
数 据 帧
1 1 0 1 0 1 1 1 ? ? 0 1 0 1 0 1 1
发 送 端 物 理 层
L 3 D A T A
数 据 链 路 层
D H
数 据 帧
1 1 0 1 0 1 1 1 ? ? 0 1 0 1 0 1 1
接 收 端 物 理 层
D T
接 收 端 网 络 层 的 数 据
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 19
数据链路层涉及的具体内容
? 成帧
? 物理地址寻址
? 流量控制
? 差错控制
? 接入控制
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 20
数据链路层的物理地址寻址
1
2
3 4
物 理 地 址
节 点
A B C D
D A TA
D T
A D
源 地 址 目 的 地 址尾 部 控 制 信 息
数 据 帧
? 节点 1的物理地址为 A，若节点 1要给节点 4发送数据，那
么在数据帧的头部要包含节点 1和节点 4的物理地址，在
帧的尾部还有差错控制信息（ DT）。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 21
网络层
? 计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层就是通信子
网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上，向资源
子网提供服务。
? 网络层与数据链路层的关系如下图所示：
L 4 D A T A
发 送 端 传 输 层 的 数 据
N H
数 据 包
L 3 D A T A
L 4 D A T A
N H
数 据 包
L 3 D A T A
网 络 层
网 络 层
发 送 端 数 据 链 路 层
接 收 端 传 输 层 的 数 据
接 收 端 数 据 链 路 层
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 22
网络层的作用
? 实现位于不同网络的源节点与目的节点之间的数
据包传输，它和数据链路层的作用不同，数据链
路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链
路管理及帧的传输等问题。因此，当两个节点连
接在同一个网络中时，可能并不需要网络层，只
有当两个节点分布在不同的网络中时，通常才会
涉及到网络层的功能，保证数据包从源节点到目
的节点的正确传输。
? 网络层要负责确定在网络中采用何种技术，从源
节点出发选择一条通路通过中间的节点，将数据
包最终送达目的节点。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 23
网络层涉及的概念
? 逻辑地址寻址
? 路由功能
? 流量控制
? 拥塞控制
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 24
传输层
? 传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，
它完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信，
实现通信子网端到端的可靠传输。传输层在七
层网络模型的中间起到承上启下的作用，是整
个网络体系结构中的关键部分。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 25
?由于通信子网向传输层提供通信服务的可靠性有
差异，所以无论通信子网提供的服务可靠性如何，
经传输层处理后都应向上层提交可靠的、透明的数
据传输。为此，传输层协议要复杂得多，以适应通
信子网中存在的各种问题。也就是说，如果通信子
网的功能完善、可靠性高，则传输层的任务就比较
简单：若通信子网提供的质量很差，则传输层的任
务就复杂，以填补会话层所要求的服务质量和网络
层所能提供的服务质量之间的差别。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 26
传输层提供的服务
? 传输层为高层提供两种基本的服务：
? 面向连接的服务
? 面向连接提供的是可靠的服务。
? 和面向无连接的服务
? 面向无连接是一种不太可靠的服务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 27
会话层
? 会话层是利用传输层提供的端到端的服务，向表
示层或会话用户提供会话服务。
? 在 ISO/OSI环境中，所谓一次会话，就是两个用
户进程之间为完成一次完整的通信而进行的过程，
包括建立、维护和结束会话连接。会话协议的主
要目的就是提供一个面向用户的连接服务，并对
会话活动提供有效的组织和同步所必须的手段，
对数据传送提供控制和管理。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 28
表示层
? 表示层处理的是 OSI系统之间 用户信息的表示 问
题。表示层不像 OSI/RM的低五层只关心将信息
可靠地从一端传输到另外一端，它主要涉及被传
输信息的内容和表示形式，如文字、图形、声音
的表示。另外,数据压缩、数据加密 等工作都是
由表示层负责处理。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 29
应用层
? 应用层是 OSI/RM的最高层，它是计算机网络与
最终用户间的接口，它包含系统管理员管理网络
服务所涉及的所有问题和基本功能。它在
OSI/RM下面六层提供的数据传输和数据表示等
各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供
完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。
? 常用的网络服务包括文件服务、电子邮件（ E-
mail）服务、打印服务、集成通信服务、目录服
务、网络管理服务、安全服务、多协议路由与路
由互连服务、分布式数据库服务、虚拟终端服务
等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 30
TCP/IP的体系结构
? OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构
与协议的发展提供一种国际标准，但由于
Internet在全世界的飞速发展，使得 TCP/IP协议
得到了广泛的应用，虽然 TCP/IP不是 ISO标准，
但广泛的使用也使 TCP/IP成为一种“实际上的标
准”，并形成了 TCP/IP参考模型。不过,ISO的
OSI参考模型的制定，也参考了 TCP/IP协议集及
其分层体系结构的思想。而 TCP/IP在不断发展的
过程中也吸收了 OSI标准中的概念及特征。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 31
TCP/IP协议的特点
? 开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特
定的计算机硬件与操作系统；
? 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广
域网，更适用于互连网中；
? 统一的网络地址分配方案，使得整个 TCP/IP设备
在网中都具有唯一的地址；
? 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服
务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 32
TCP/IP的层次结构
? TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传
输层和应用层。
? TCP/IP的层次结构与 OSI层次结构的对照关系如下图所示：
物 理 层
数 据 链 路 层
网 络 层
传 输 层
会 话 层
表 示 层
应 用 层
网 络 接 口 层
网 际 层
传 输 层
应 用 层
O S I 的 参 考 模 型 T C P / I P 的 参 考 模 型
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 33
TCP/IP分层结构（一）
? 网络接口层
? 网络接口层，也被称为网络访问层，包括了能使用
TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应 OSI的物
理层和数据链路层。 TCP/IP标准并没有定义具体的
网络接口协议 。
? 网际层
? 网际层是在 TCP/IP标准中正式定义的第一层。网际
层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分
组形成数据包（ IP数据包），并为该数据包进行路径
选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机，在网
际层中，最常用的协议是网际协议 IP，其他一些协议
用来协助 IP的操作。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 34
TCP/IP分层结构（二）
? 传输层
? TCP/IP的传输层也被称为 主机至主机层,与 OSI的传
输层类似，主要负责主机到主机之间的端对端通信，
该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，即
TCP协议和 UDP协议。
? 应用层
? 在 TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与 OSI
模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比
如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 35
TCP/IP协议集传 输 层
应 用 层
T C P
U D P
S M T P
F T P
D N S S N M P N F S H T T P
T E L -
N E T
网 络 接 口 层 L A N M A N W A N
网 际 层
I P
I C M P I G M P
A R P R A R P
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 36
网际层的协议 —— IP
? 网际协议 IP (Internet Protocol)
? IP协议的任务是对数据包进行相应的 寻址和路由,并从一个网络
转发到另一个网络。 IP协议在每个发送的数据包前加入一个控制
信息，其中包含了源主机的 IP地址、目的主机的 IP地址和其他一
些信息。
? IP协议的另一项工作是 分割和重编 在传输层被分割的数据包。由
于数据包要从一个网络到另一个网络，当两个网络所支持传输的数据包的大小不相同时,IP协议就要在发送端将数据包分割，然
后在分割的每一段前再加入控制信息进行传输。当接收端接收到数据包后,IP协议将所有的片段重新组合形成原始的数据。
? IP是一个 无连接 的协议。无连接是指主机之间不建立用于可靠通
信的端到端的连接，源主机只是简单地将 IP数据包发送出去，而
数据包可能会丢失、重复、延迟时间大或者 IP包的次序会混乱。
因此，要实现数据包的可靠传输，就必须依靠高层的协议或应用程序，如传输层的 TCP协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 37
网际层的协议 —— ICMP
? 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control
Message Protocol)
? 网际控制报文协议 ICMP为 IP协议提供差错报告。由于
IP是无连接的，且不进行差错检验，当网络上发生错
误时它不能检测错误。向发送 IP数据包的主机汇报错
误就是 ICMP的责任。
? 例如，如果某台设备不能将一个 IP数据包转发到另一个网络，
它就向发送数据包的源主机发送一个消息，并通过 ICMP解释
这个错误。 ICMP能够报告的一些普通错误类型有：目标无法
到达、阻塞、回波请求和回波应答等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 38
网际层的协议 —— IGMP
? 网际主机组管理协议 IGMP (Internet Group
Management Protocol)
? IP协议只是负责网络中点到点的数据包传输，而点到
多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议 IGMP
完成。它主要负责报告主机组之间的关系，以便相关
的设备（路由器）支持多播发送。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 39
网际层的协议 —— ARP和 RARP
? 地址解析协议 ARP (Address Resolution
Protocol)和反向地址解析协议 RARP
? 计算机网络中各主机之间要进行通信时，必须要知道
彼此的物理地址（ OSI模型中数据链路层的地址）。因
此，在 TCP/IP的网际层有 ARP协议和 RARP协议，它
们的作用是将源主机和目的主机的 IP地址与它们的物
理地址相匹配。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 40
传输层协议 —— TCP
? 传输控制协议 TCP (Transmission Control
Protocol)
? TCP协议是传输层一种面向连接的通信协议，提供可
靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有
可靠的传送。
? TCP协议将源主机应用层的数据分成多个 分段,然后
将每个分段传送到网际层，网际层将数据封装为 IP数
据包，并发送到目的主机。目的主机的网际层将 IP数
据包中的分段传送给传输层，再由传输层对这些分段
进行 重组,还原成原始数据，传送给应用层。
? TCP协议还要完成 流量控制 和 差错检验 的任务，以保
证可靠的数据传输。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 41
传输层协议 —— UDP
? 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)
? UDP协议是一种面向无连接的协议，因此它不能提
供可靠的数据传输，而且 UDP不进行差错检验，必须
由应用层的应用程序实现可靠性机制和差错控制，以
保证端到端数据传输的正确性。
? 虽然 UDP与 TCP相比，显得非常不可靠，但在一些特
定的环境下还是非常有优势的。
? 例如，要发送的信息较短，不值得在主机之间建立一次连接。
另外，面向连接的通信通常只能在两个主机之间进行，若要
实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即广播或
多播，就需要使用 UDP协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 42
应用层协议（一）
? 远程终端协议 TELNET
? 本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；
? 文件传输协议 FTP
? 实现主机之间的文件传送；
? 简单邮件传输协议 SMTP
? 实现主机之间电子邮件的传送；
? 域名服务 DNS
? 用于实现主机名与 IP地址之间的映射；
? 动态主机配置协议 DHCP
? 实现对主机的地址分配和配置工作。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 43
应用层协议（二）
? 路由信息协议 RIP
? 用于网络设备之间交换路由信息；
? 超文本传输协议 HTTP
? 用于 Internet中的客户机与 WWW服务器之间的数据传输；
? 网络文件系统 NFS
? 实现主机之间的文件系统的共享；
? 引导协议 BOOTP
? 用于无盘主机或工作站的启动
? 简单网络管理协议 SNMP
? 实现网络的管理；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 44
OSI与 TCP/IP参考模型的比较
? OSI和 TCP/IP有着许多的共同点：
? 采用了协议分层方法，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；
? 各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输
层和应用层。两者都可以解决异构网的互连，实现世
界上不同厂家生产的计算机之间的通信；
? 都是计算机通信的国际性标准，虽然 OSI是国际通用的，
但 TCP/IP是当前工业界使用最多的；
? 都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制；
? 都基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功
能的相互独立的协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 45
OSI和 TCP/IP的差异
? 模型设计的差别
? OSI参考模型是在具体协议制定之前设计的，对具体协议的制定
进行约束。因此，造成在模型设计时考虑不很全面，有时不能
完全指导协议某些功能的实现，从而反过来导致对模型的修修
补补。例如，数据链路层最初只用来处理点到点的通信网络，
当广播网出现后，存在一点对多点的问题,OSI不得不在模型中
插入新的子层来处理这种通信模式。当人们开始使用 OSI模型及
其协议集建立实际网络时，才发现它们与需求的服务规范存在
不匹配，最终只能用增加子层的方法来掩饰其缺陷。 TCP/IP正
好相反。协议在先，模型在后。模型实际上只不过是对已有协
议的抽象描述。 TCP/IP不存在与协议的匹配问题。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 46
OSI和 TCP/IP的差异
? 层数和层间调用关系不同
? OSI协议分为 7层，而 TCP/IP协议只有 4层，除网络层、
传输层和应用层外，其它各层都不相同。另外，
TCP/IP虽然也分层次，但层次之间的调用关系不像
OSI那么严格。在 OSI中，两个实体通信必须涉及到
下一层实体，下层向上层提供服务，上层通过接口调
用下层的服务，层间不能有越级调用关系。 OSI这种
严格分层确实是必要的。但是，严格按照分层模型编
写的软件效率极低。为了克服以上缺点，提高效率，
TCP/IP协议在保持基本层次结构的前提下，允许越
过紧挨着的下一级而直接使用更低层次提供的服务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 47
OSI和 TCP/IP的差异
? 最初设计差别
? TCP/IP在设计之初就着重考虑不同网络之间的互连
问题，并将网际协议 IP作为一个单独的重要的层次。
? OSI最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不
同的系统互连在一起。后来,OSI认识到了互连网协
议的重要性，然而已经来不及像 TCP/IP那样将互连
网协议 IP作为一个独立的层次，只好在网络层中划分
出一个子层来完成类似 IP的作用。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 48
OSI和 TCP/IP的差异
? 对可靠性的强调不同
? OSI认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链路
层和端到端的传输层来共同保证，而 TCP/IP分层思
想认为，可靠性是端到端的问题，应该由传输层解决。
因此，它允许单个的链路或机器丢失或损坏数据，网
络本身不进行数据恢复。对丢失或被损坏数据的恢复
是在源节点设备与目的节点设备之间进行的。在
TCP/IP网络中，可靠性的工作是由主机完成。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 49
OSI和 TCP/IP的差异
? 标准的效率和性能上存在差别
? 由于 OSI是作为国际标准由多个国家共同努力而制定
的，不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不走一
些折衷路线，造成标准大而全，效率却低 (OSI的各项
标准已超过 200多 )。
? TCP/IP参考模型并不是作为国际标准开发的，它只
是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设计目
的单一，影响因素少，不存在照顾和折衷，结果是协
议简单高效，可操作性强。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 50
OSI和 TCP/IP的差异
? 市场应用和支持上不同
? OSI参考模型制定之初，人们普遍希望网络标准化，
对 OSI寄予厚望，然而,OSI迟迟无成熟产品推出，
妨碍了第三方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了
OSI的市场占有率和未来发展。另外，在 OSI出台之
前 TCP/IP就代表着市场主流,OSI出台后很长时间不
具有可操作性，因此，在信息爆炸，网络迅速发展的
近 10多年里，性能差异、市场需求的优势客观上促使
众多的用户选择了 TCP/IP，并使其成为“既成事实”
的国际标准。
