⽹络体系结构和⽹络协议
⽹络体系结构和⽹络协议是计算机⽹络技术中两个最基本的概念。今天我们将从⽹络层次，服务和协议的基本概念出发，理解⼀下⽹络中基本的概念。
⼀. ⽹络体系结构的基本概念
1. 什么是⽹络协议
在⽣活中，我们多于通信协议并不陌⽣，⼀种语⾔本⾝就是⼀种协议。在我们寄信或者请假时，假条内容的格式就是⼀种协议。这样的例⼦很多。在计算机中，计算机⽹络由多台主机组成，主机之间需要不断的交换数据。要做到有条不紊的交换数据，就需要⼀定的或者实现约定好的通信规则。
为⽹络数据交换制定的通信规则，我们称为⽹络协议（protocol）。
2. 层次结构
层次（Layer）结构是处理计算机⽹络问题的最基本的⽅法，对于⼀些复杂的问题，我们经常采⽤“化整为零，分⽽治之”的思想，将⼀个复杂的问题分解为若个⼩问题去解决。
3. 接⼝
（1）同⼀主机的相邻层之间存在着明确的接⼝，相邻层之间通过接⼝来传递信息。
（2）低层通过接⼝向⾼层提供服务。只要接⼝不变，低层协议不变，实现低层协议的技术变化不会影响整个系统的⼯作。
4. ⽹络体系结构
（1）⽹络体系结构是⽹络层次结构和各层协议之间的集合。
（2）⽹络体系结构对计算机⽹络实现的功能应该精确定义。
（3）⽹络体系结构是抽象的，⽽实现⽹络协议的技术是具体的。
⼆. OSI参考模型
1. OSI参考模型的基本概念
OSI（Open System Internetwork) 开放系统互连是1974年国际电报与电话咨询委员会（CCITT，现已更名为国际电信联盟）和国际标准化组织（ISO）共同制定的系统⽹络体系结构。
（1）“开放”是指⼀台联⽹计算机系统只要遵循OSI模型，就可以通信。
（2）“OSI参考模型定义了开放系统的层次结构，层次之间的相互关系，以及各层所需的服务。
2. OSI 参考模型
OSI包括7层模型，物理层，数据链路层，⽹络层，传输层，会话层，表⽰层和应⽤层。
OSI参考模型将整个通信功能划分为7个层次，其层次划分的主要原则是：
（1）⽹中各主机都具有相同的层次
（2）不同主机中的同⼀层具有相同的功能
（3）同⼀主机内相邻层通过接⼝通信
（4）每层可以使⽤下层提供的服务，并向上层提供服务
（5）不同主机之间的同等层之间的通信通过协议
三. TCP/IP参考模型
⽬前TCP/IP已经称为公认的Internet⼯业标准与事实上的⽹络协议标准
1. TCP/IP参考模型的层次
TCP/IP模型有五层，包括物理层，数据链路层，⽹络层，传输层和应⽤层，其中物理层可以归为硬件技术，数据链路层，⽹络层和传输层可以归为系统层，⽽应⽤层可以归为⽤户层。
注：在应⽤进程A向进程B发送数据时，需要在A主机⾃上向下每经过⼀层，在数据外添加该层的报头信息，直⾄物理层（物理层不添加报头），物理层再⼀个⽐特位的传输数据，到主机B，主机B⾃下向上解包和分⽤，直⾄应⽤层，由应⽤层将数据传给进程B，完成数据传输。
2. TCP/IP各层的功能
⽹络层
TCP/IP的⽹络层使⽤的是IP协议，IP协议是⼀种不可靠，⽆连接的数据报传输协议，它提供⼀种”尽⼒⽽为（best -effort)“的服务。⽹络层数据单元是IP 分组。
（1）处理来⾃传输层的数据发送请求，在接收到报⽂发送请求后，将传输层报⽂封装为IP分组，并启动路由算法，选择合适的发送路径。
（2）处理接收的分组，检查IP地址，如果IP地址正确，则除去分组头，将数据移交传输层。
（3）处理⽹络的路由选择，流量控制和拥塞控制
传输层
传输层是负责在会话进程之间建和维护端——端连接的，实现⽹络环境中分布式通信。
（1）传输层有两种协议：TCP（transport Control Protocol )传输控制协议，UDP（User Datagram Protocol )⽤户数据报协议。
（2）TCP是⼀种可靠的，⾯向连接，⾯向字节流的传输协议。
（3）UDP是⼀种不可靠，⽆连接的传输层协议。
应⽤层
应⽤层属于⽤户级级别，包括各种标准的⽹络应⽤协议：
（1）远程登录协议（TELNET）
（2）⽂件传输协议（File Transport Protocol ，FTP）
（3）域名服务（DNS）协议
（4）超⽂本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）。
3.  TCP/IP的特点
（1）开放的协议标准
（2）独⽴于特定的计算机硬件与操作系统
（3）独⽴于特定的⽹络硬件，适合各种⽹络。
（4）统⼀的IP地址分配⽅案，所有⽹络设备在⽹络中都有唯⼀的IP地址。
（5）标准化的应⽤层协议。
四.  TCP/IP参考模型和OSI模型的⽐较
1. OSI模型的问题
（1）OSI模型的会话层和表⽰层很少应⽤，资源浪费。
（2）参考模型结构复杂，实现⽐较困难。
（3）寻址，流量差错控制在模型中反复出现，系统运⾏效率低。
（4）结构复杂，运⾏效率低，实现周期长，缺乏市场与商业推动⼒。
2.  TCP/IP模型的优缺点
（1） TCP/IP模型在服务，接⼝和协议上区别不是很清楚。通信协议
（2）简单，实⽤，商业推动⼒强。
五. ⽹络中数据传输