1.1 从层次化角度认识计算机网络

计算机网络体系结构有两种分层模型：一种是1983年国际标准化组织（ISO）推出的开放系统互联（OSI）七层参考模型；另一种是TCP/IP的四层模型。两种分层模型的层次结构和对应关系如图1.1所示。

图1.1 网络体系结构的层次

1.ISO/OSI开放系统互联参考模型将网络分成七层

国际标准化组织的开放系统互联参考模型将网络体系结构分成七层，从高层到低层依次为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

每一层都定义了各自所要完成的功能，上层利用下层的服务完成本层的功能，层与层之间的联系通过层间接口，即称为服务访问点。

每层有相应的通信协议。该通信协议是网络中不同节点的对等层实体之间的通信约定。只有对等层实体之间可以通信，不同层实体之间不能通信。实体是指完成各层特定功能的进程等。

应用层的功能是为网络用户提供使用网络的接口，为用户提供各种应用服务，如Web服务、文件传输服务、电子邮件服务、域名服务、网络管理服务等。

表示层主要实现数据的表示、数据格式的转换、数据的编码和解码、数据的加密和解密、数据的压缩和解压缩等。如果有必要，表示层会采用一种通用的数据表示格式在多种数据表示格式之间进行转换。

会话层主要完成不同计算机应用进程之间会话的建立、管理和终止以及数据传输等功能。

传输层负责数据端到端的可靠传输，进行传输差错校验和流量控制。向低层提出传输质量要求，向高层屏蔽具体的数据传输细节，透明地传输报文。

网络层主要解决数据包在不同物理网络之间的路由问题，为传输层提供面向连接的可靠的数据传输服务和无连接的不可靠的数据传输服务，包括逻辑编址、数据分组、拥塞控制、路径选择和数据转发。数据包采用逻辑地址寻址。

数据链路层是在相邻节点之间建立数据链路，以帧为单位组织数据，进行数据帧的差错校验，实现相邻节点之间的可靠数据传输，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。数据帧采用物理地址进行寻址。

物理层定义终端用户接口的机械、电气功能和规程特性，利用传输介质为数据链路层提供物理连接，进行数据传输速率处理和数据出错率监控，透明地传送比特流。

2.TCP/IP模型将网络分成四层

开放系统互联参考模型定义了七层，定义比较复杂，效率也较低，实现困难，没有得到很好的实际应用，但它是一个很好的分析和研究网络体系的参考模型。

TCP/IP模型分为四层：应用层、传输层、互联层和网络接口层。各层对应的协议如图1.2所示。

图1.2 TCP/IP体系结构

TCP/IP模型的互联层对应于开放系统互联七层参考模型网络层中的无连接、不可靠数据传输服务，互联层中使用IP地址寻址。网络接口层对应于七层参考模型的数据链路层和物理层。

网络中安装了TCP/IP协议的计算机包含全部四层，网络接口层的任务由安装在计算机上的网卡来完成。路由器和三层交换机包含互联层和网络接口层。

TCP/IP体系结构在因特网中得到广泛应用，得到了大型网络公司的普遍支持，成为了计算机网络中的主要标准体系。