1.4 计算机网络体系结构与协议
1.4.1 引言
1.4.2 网络系统的体系结构
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
1.4.4 TCP/IP协议
1.4.5 OSI参考模型与 TCP/IP参考模型的比较
第 1章 计算机网络概论
2
1.4.1 引言
为了对体系结构与协议有一个初步了解，我们先分析一下
实际生活中的邮政系统，如图 1.14所示。
图 1.14 邮政系统分层模型
第 1章 计算机网络概论
3
1.4.2 网络的体系结构
1,层次结构
人类思维能力不是无限的，如果同时面临的因素太多，就
不可能做出精确的思维。处理复杂问题的一个有效方法，就
是 用 抽象 和 层次 的方式去构造和分析 。
同样，对于计算机网络这类复杂的大系统，亦可如此。如
图 1.15所示，可 将一个计算机网络抽象为若干层 。其中，第
n层是由分布在不同系统中的处于第 n层的子系统构成。
第 1章 计算机网络概论
4
1.4.2 网络的体系结构
图 1.15 网络层次结构
第 1章 计算机网络概论
5
1.4.2 网络的体系结构
2,网络协议
网络协议 是指在计算机网络中，各计算机之间或计算机
与终端之间在有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等方
面的一组约定或规则。它由三个要素组成：
? 语义 。指构成协议的协议元素含义的解释，如在基本
型数据链路控制协议中,SOH的语义表示报头开始，
ETX表示正文结束。
? 语法 。指用于规定将若干个协议元素组合在一起表达
一个更完整的内容时所应遵循的格式。
? 规则 。规定事件的执行顺序。
第 1章 计算机网络概论
6
1.4.2 网络的体系结构
3.网络体系结构
计算机网络的层次及其协议的集合，即 网络的体系结构 。
具体而言是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些
功能的精确定义。至于这些功能应如何实现，则不属于网络
体系结构部分。
第 1章 计算机网络概论
7
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
1,有关标准化组织
为确保发送方和接受方能彼此协调，若干 标准化 组
织促进了通信标准的开发，先简单介绍 5个这种组织：
ANSI,ITU(CCITT),EIA,IEEE和 ISO。
? ANSI：美国国家标准协会（ American National
Standard Institute）
? ITU：国际电信联盟（ International
Telecommunication Union）
? EIA：电子工业协会（ Electronic Industries
Association）
? IEEE：电气和电子工程师协会（ Institute of
Electrical and Electronics Engineers）
? ISO：国际标准化组织（ International Standard
Organization）
第 1章 计算机网络概论
8
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
2．开放系统互连参考模型的制定
国际标准化组织信息处理系统技术委员会（ ISO TC97）于
1978年为开放系统互连建立了分委员会 SC16,并于 1980 年
12月发表了第一个 开放系统互连参考模型 （ OSI/RM,Open
Syterms Interconnection/Reference Model）的建议书,1983
年它被正式批准为国际标准，即著名的 0SI7498国际标准。
通常人们也将它称为 OSI参考模型，并记为 OSI/RM，有时简
称为 OSI。我国相应的国家标准是 GB 9398。
第 1章 计算机网络概论
9
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
3,OSI的七层体系结构
OSI参考模型的体系结构如图 1.16所示，由低层至高层分
别称为 物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表
示层 和 应用层 。
第 1章 计算机网络概论
10
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
图 1.16 OSI网络系统结构参考模型及协议
第 1章 计算机网络概论
11
1.4.4 TCP/IP协议
1,TCP/IP协议分层
前已介绍,OSI模型最基本的技术就是分层,TCP/IP也采
用分层体系结构,每一层提供特定的功能，层与层间相对独
立，因此改变某一层的功能就不会影响其他层。这种分层技
术简化了系统的设计和实现，提高了系统的可靠性及灵活性。
TCP/IP也采用分层体系结构，共分四层，即 网络接口层、
Internet层、传输层 和 应用层 。每一层提供特定功能，层与
层之间相对独立，与 OSI七层模型相比,TCP/IP没有表示层
和会话层，这两层的功能由应用层提供,OSI的物理层和数
据链路层功能由网络接口层完成。 TCP/IP参考模型及协议族
如图 1.17所示。
第 1章 计算机网络概论
12
1.4.4 TCP/IP协议
图 1.17 TCP/IP参考模型
第 1章 计算机网络概论
13
1.4.4 TCP/IP协议
2,TCP/IP协议简介
TCP/IP的最高层是应用层 。在这层中有许多著名协议，
如远程登录协议 Telnet，文件传输协议 FTP，简单邮件传送
协议 SMTP等。
在往下的一层是 TCP/IP的传输层,也叫 主机到主机层 。
这一层可使用两种不同的协议：一种是面向连接的传输控制
协议（ TCP,Transmission Control Protocol），另一种是无
连接的用户数据报协议（ UDP,User Data Protocol）。传输
层传送的数据单位是 报文（ message） 或 数据流（ stream） 。
报文也常称为 报文段（ segment） 。
第 1章 计算机网络概论
14
1.4.4 TCP/IP协议
传输层下面的是 TCP/IP的 互连层,其主要的协议就是无
连接的 网络互连协议（ IP,Internet Protocol） 。该层传送的
数据单位是 分组（ packet） 。与 IP协议配合使用的还有三个
协议，那就是 Internet控制报文协议（ ICMP,Internet Control
Message Protocol）、地址解析协议（ ARP,Address
Resolution Protocol）和逆地址解析协议（ RARP,Reverse
Address Resolution Protocol） 。有关 TCP/IP的详细内容将
在第 5章作介绍。
第 1章 计算机网络概论
15
1.4.5 OSI参考模型与 TCP/IP参考模型的比较
OSI模型和 TCP/IP模型之间有很多 相似之处,它们都采用
了层次体系结构,每一层实现的特定功能大体相似。
当然,除了一些基本的相似之处以外,这两个模型之间也存
在着许多 差异 。
OSI模型有三个主要概念,服务、接口 和 协议, TCP/IP参考
模型最初没有明确区分 服务、接口 和 协议 。 两个模型在层的
数量上有明显的差别,OSI模型有七层,而 TCP/IP协议模型只
有四层。 另一个差别 是 OSI模型在网络层支持无连接和面向
连接的通信,但是在传输层仅有面向连接的通信,TCP/IP模型
在 Internet层只有一种通信模式,在传输层支持两种模式,特别
要指出的是,这两者的协议标准是不相同的。
相对而言,TCP/IP协议要简单得多,ISO/OSI 协议在数量上
也要远远大于 TCP/IP 协议。
1.4.1 引言
1.4.2 网络系统的体系结构
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
1.4.4 TCP/IP协议
1.4.5 OSI参考模型与 TCP/IP参考模型的比较
第 1章 计算机网络概论
2
1.4.1 引言
为了对体系结构与协议有一个初步了解，我们先分析一下
实际生活中的邮政系统，如图 1.14所示。
图 1.14 邮政系统分层模型
第 1章 计算机网络概论
3
1.4.2 网络的体系结构
1,层次结构
人类思维能力不是无限的，如果同时面临的因素太多，就
不可能做出精确的思维。处理复杂问题的一个有效方法，就
是 用 抽象 和 层次 的方式去构造和分析 。
同样，对于计算机网络这类复杂的大系统，亦可如此。如
图 1.15所示，可 将一个计算机网络抽象为若干层 。其中，第
n层是由分布在不同系统中的处于第 n层的子系统构成。
第 1章 计算机网络概论
4
1.4.2 网络的体系结构
图 1.15 网络层次结构
第 1章 计算机网络概论
5
1.4.2 网络的体系结构
2,网络协议
网络协议 是指在计算机网络中，各计算机之间或计算机
与终端之间在有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等方
面的一组约定或规则。它由三个要素组成：
? 语义 。指构成协议的协议元素含义的解释，如在基本
型数据链路控制协议中,SOH的语义表示报头开始，
ETX表示正文结束。
? 语法 。指用于规定将若干个协议元素组合在一起表达
一个更完整的内容时所应遵循的格式。
? 规则 。规定事件的执行顺序。
第 1章 计算机网络概论
6
1.4.2 网络的体系结构
3.网络体系结构
计算机网络的层次及其协议的集合，即 网络的体系结构 。
具体而言是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些
功能的精确定义。至于这些功能应如何实现，则不属于网络
体系结构部分。
第 1章 计算机网络概论
7
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
1,有关标准化组织
为确保发送方和接受方能彼此协调，若干 标准化 组
织促进了通信标准的开发，先简单介绍 5个这种组织：
ANSI,ITU(CCITT),EIA,IEEE和 ISO。
? ANSI：美国国家标准协会（ American National
Standard Institute）
? ITU：国际电信联盟（ International
Telecommunication Union）
? EIA：电子工业协会（ Electronic Industries
Association）
? IEEE：电气和电子工程师协会（ Institute of
Electrical and Electronics Engineers）
? ISO：国际标准化组织（ International Standard
Organization）
第 1章 计算机网络概论
8
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
2．开放系统互连参考模型的制定
国际标准化组织信息处理系统技术委员会（ ISO TC97）于
1978年为开放系统互连建立了分委员会 SC16,并于 1980 年
12月发表了第一个 开放系统互连参考模型 （ OSI/RM,Open
Syterms Interconnection/Reference Model）的建议书,1983
年它被正式批准为国际标准，即著名的 0SI7498国际标准。
通常人们也将它称为 OSI参考模型，并记为 OSI/RM，有时简
称为 OSI。我国相应的国家标准是 GB 9398。
第 1章 计算机网络概论
9
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
3,OSI的七层体系结构
OSI参考模型的体系结构如图 1.16所示，由低层至高层分
别称为 物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表
示层 和 应用层 。
第 1章 计算机网络概论
10
1.4.3 网络系统结构参考模型 ISO/OSI
图 1.16 OSI网络系统结构参考模型及协议
第 1章 计算机网络概论
11
1.4.4 TCP/IP协议
1,TCP/IP协议分层
前已介绍,OSI模型最基本的技术就是分层,TCP/IP也采
用分层体系结构,每一层提供特定的功能，层与层间相对独
立，因此改变某一层的功能就不会影响其他层。这种分层技
术简化了系统的设计和实现，提高了系统的可靠性及灵活性。
TCP/IP也采用分层体系结构，共分四层，即 网络接口层、
Internet层、传输层 和 应用层 。每一层提供特定功能，层与
层之间相对独立，与 OSI七层模型相比,TCP/IP没有表示层
和会话层，这两层的功能由应用层提供,OSI的物理层和数
据链路层功能由网络接口层完成。 TCP/IP参考模型及协议族
如图 1.17所示。
第 1章 计算机网络概论
12
1.4.4 TCP/IP协议
图 1.17 TCP/IP参考模型
第 1章 计算机网络概论
13
1.4.4 TCP/IP协议
2,TCP/IP协议简介
TCP/IP的最高层是应用层 。在这层中有许多著名协议，
如远程登录协议 Telnet，文件传输协议 FTP，简单邮件传送
协议 SMTP等。
在往下的一层是 TCP/IP的传输层,也叫 主机到主机层 。
这一层可使用两种不同的协议：一种是面向连接的传输控制
协议（ TCP,Transmission Control Protocol），另一种是无
连接的用户数据报协议（ UDP,User Data Protocol）。传输
层传送的数据单位是 报文（ message） 或 数据流（ stream） 。
报文也常称为 报文段（ segment） 。
第 1章 计算机网络概论
14
1.4.4 TCP/IP协议
传输层下面的是 TCP/IP的 互连层,其主要的协议就是无
连接的 网络互连协议（ IP,Internet Protocol） 。该层传送的
数据单位是 分组（ packet） 。与 IP协议配合使用的还有三个
协议，那就是 Internet控制报文协议（ ICMP,Internet Control
Message Protocol）、地址解析协议（ ARP,Address
Resolution Protocol）和逆地址解析协议（ RARP,Reverse
Address Resolution Protocol） 。有关 TCP/IP的详细内容将
在第 5章作介绍。
第 1章 计算机网络概论
15
1.4.5 OSI参考模型与 TCP/IP参考模型的比较
OSI模型和 TCP/IP模型之间有很多 相似之处,它们都采用
了层次体系结构,每一层实现的特定功能大体相似。
当然,除了一些基本的相似之处以外,这两个模型之间也存
在着许多 差异 。
OSI模型有三个主要概念,服务、接口 和 协议, TCP/IP参考
模型最初没有明确区分 服务、接口 和 协议 。 两个模型在层的
数量上有明显的差别,OSI模型有七层,而 TCP/IP协议模型只
有四层。 另一个差别 是 OSI模型在网络层支持无连接和面向
连接的通信,但是在传输层仅有面向连接的通信,TCP/IP模型
在 Internet层只有一种通信模式,在传输层支持两种模式,特别
要指出的是,这两者的协议标准是不相同的。
相对而言,TCP/IP协议要简单得多,ISO/OSI 协议在数量上
也要远远大于 TCP/IP 协议。
