TCP/IP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。内核必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。P2P的连接是不需要ARP的。

3）RARP：反向地址转换协议。允许局域网的物理机器从网关服务器的 ARP 表或者缓存上请求其 IP 地址。局域网网关路由器中存有一个表以映射MAC和与其对应的 IP 地址。当设置一台新的机器时，其 RARP 客户机程序需要向路由器上的 RARP 服务器请求相应的 IP 地址。假设在路由表中已经设置了一个记录，RARP 服务器将会返回 IP 地址给机器。

4）IGMP：组播协议包括组成员管理协议和组播路由协议。组成员管理协议用于管理组播组成员的加入和离开，组播路由协议负责在路由器之间交互信息来建立组播树。IGMP属于前者，是组播路由器用来维护组播组成员信息的协议，运行于主机和和组播路由器之间。IGMP 信息封装在IP报文中，其IP的协议号为2。

5）ICMP：Internet控制报文协议。用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

6)  BGP :边界网关协议。处理像因特网大小的网络和不相关路由域间的多路连接。

7）RIP：路由信息协议。是一种分布式的基于距离矢量的路由选择协议。

（4）传输层

提供分割与重组数据，按端口号寻址，连接管理差错控制和流量控制,纠错的功能。传输层要向会话层提供通信服务的可靠性，避免报文的出错、丢失、延迟时间紊乱、重复、乱序等差错。

1）TCP: 一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

2)  UDP: 用户数据报协议，一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

3）RTP： 实时传输协议，为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务，如在组播或单播网络服务下的交互式视频音频或模拟数据。

4）SCTP： 一个面向连接的流控制传输协议，它可以在两个端点之间提供稳定、有序的数据传递服务。SCTP可以看做是TCP协议的改进，它继承了TCP较为完善的拥塞控制并改进TCP的一些不足：

a. SCTP是多宿主连接，而TCP是单地址连接。

b.一个TCP连接只能支持一个流，一个SCTP连接可以支持多个流。

c.SCTP有更好的安全性。

（5）应用层

1）HTTP：超文本传输协议，基于TCP，是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。

2）SMTP：简单邮件传输协议,是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则，由它来控制信件的中转方式。

3）SNMP：简单网络管理协议，由一组网络管理的标准组成，包含一个应用层协议、数据库模型和一组资源对象。

4）FTP：文件传输协议，用于Internet上的控制文件的双向传输。同时也是一个应用程序。

5）Telnet：是Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序，用它连接到服务器。

6）SSH：安全外壳协议，为建立在应用层和传输层基础上的安全协议。SSH 是目前较可靠，专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议。

7）NFS：网络文件系统，是FreeBSD支持的文件系统中的一种，允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。

2、OSI七层参考模型

1. ISO/OSI的参考模型共有7层，由低层至高层分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。各层功能分别为：

（1）物理层

         提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性；提供有关在传输介质上传输非结构的位流

及物理链路故障检测指示。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。

（2）数据链路层

        负责在两个相邻结点间的线路上，无差错地传送以帧为单位的数据，并进行流量控制。每一帧包括一定数量的数据

和一些必要的控制信息。与物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如

果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发方重发这一帧。

（3）网络层

         为传输层实体提供端到端的交换网络数据传送功能，使得传输层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控制等网络传输

细节；可以为传输层实体建立、维持和拆除一条或多条通信路径；对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。

网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息——源站点和目的站点

地址的网络地址。

（4）传输层

         为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性；选择网络层的最适宜的服务；提供建

立、维护和拆除传输连接功能。传输层根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间提

供建立、维护和取消传输连接的功能，并以可靠和经济的方式传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。

（5）会话层

         为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能；完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应；

提供会话管理服务。

（6）表示层

          为应用层进程提供能解释所交换信息含义的一组服务，即将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为

适合于OSI系统内部使用的传送语法，提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩，解压缩，加密和解密等

工作都由表示层负责。

（7）应用层

          提供OSI用户服务，即确定进程之间通信的性质，以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。

简言之，各层的作用：

物理层：在物理媒体上传输原始的数据比特流。

数据链路层：将数据分成一个个数据帧，以数据帧为单位传输。有应有答，遇错重发。

网络层：将数据分成一定长度的分组，将分组穿过通信子网，从信源选择路径后传到信宿。

传输层：提供不具体网络的高效、经济、透明的端到端数据传输服务。

会话层：进程间的对话也称为会话，会话层管理不同主机上各进程间的对话。

表示层： 为应用层进程提供格式化的表示和转换数据服务。

应用层：提供应用程序访问OSI环境的手段。

2. ISO/OSI参考模型与TCP/IP协议模型中各层的对应关系：

3. 数据的封装和解封：

4. OSI网络体系结构各层协议：

（1）应用层：TELNET、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、HTTP、BOOTP、DHCP、DNS（注：DNS使用的传输协议既可为TCP又可为UDP）
（2）表示层：
                         文本：ASCII，EBCDIC
                         图形：TIFF，JPEG，GIF，PICT
                         声音：MIDI，MPEG，QUICKTIME

（3）会话层：Socket、NFS、SQL、RPC 、X-WINDOWS、ASP（APPTALK会话协议）、SCP 
（4）传输层：TCP、UDP、SPX 
（5）网络层：IP、IPX、ICMP、RIP、OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)
（6）数据链路层：SDLC、HDLC、PPP、STP（Spanning Tree Protocol）、帧中继
（7）物理层：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45

5. 常用端口（每个协议都有一个缺省端口）

3、参考资料

1、http://blog.csdn.net/world_hope/article/details/48377723

2、http://blog.csdn.net/htyurencaotang/article/details/11473015