TCP/IP四层模型和OSI七层模型

本文详细介绍了TCP/IP四层模型和OSI七层模型的对应关系,包括各层的功能、协议及其在实际网络通信中的应用。重点阐述了应用层、传输层、网络层和数据链路层的主要协议,并对比了TCP/IP模型与OSI模型的不同之处。

TCP/IP四层模型和OSI七层模型
    表1-1是 TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应表。我们把OSI七层网络模型和TCP/IP四层概念模型对应,然后将各种网络协议归类。
    表1-1  TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应表

OSI七层网络模型

      TCP/IP四层概念模型

对应网络协议

应用层(Application

应用层

TFTP, FTP, NFS, WAIS

表示层(Presentation

Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher

会话层(Session

SMTP, DNS

传输层(Transport

传输层

TCP, UDP

网络层(Network

网际层

IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP

数据链路层(Data Link

网络接口

FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP

物理层(Physical

IEEE 802.1A, IEEE 802.2IEEE 802.11

    1.网络接口

    网络接口把数据链路层和物理层放在一起,对应TCP/IP概念模型的网络接口。对应的网络协议主要是:Ethernet、FDDI和能传输IP数据包的任何协议。


    2.网际层

    网络层对应TCP/IP概念模型的网际层,网络层协议管理离散的计算机间的数据传输,如IP协议为用户和远程计算机提供了信息包的传输方法,确保信息包能正确地到达 目的机器。这一过程中,IP和其他网络层的协议共同用于数据传输,如果没有使用一些监视系统进程的工具,用户是看不到在系统里的IP的。网络嗅探器 Sniffers是能看到这些过程的一个装置(它可以是软件,也可以是硬件),它能读取通过网络发送的每一个包,即能读取发生在网络层协议的任何活动,因 此网络嗅探器Sniffers会对安全造成威胁。重要的网络层协议包括ARP(地址解析协议)、ICMP(Internet控制消息协议)和IP协议(网 际协议)等。


3.传输层

传输层对应TCP/IP概念模型的传输层。传输层提供应用程序间的通信。其功能包括:格式化信息流;提供可靠传输。为实现后者,传输层协议规定接收端必须发回确认信 息,如果分组丢失,必须重新发送。传输层包括TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User  Datagram  Protocol,用户数据报协议),它们是传输层中最主要的协议。TCP建立在IP之上,定义了网络上程序到程序的数据传输格式和规则,提供了IP数据 包的传输确认、丢失数据包的重新请求、将收到的数据包按照它们的发送次序重新装配的机制。TCP  协议是面向连接的协议,类似于打电话,在开始传输数据之前,必须先建立明确的连接。UDP也建立在IP之上,但它是一种无连接协议,两台计算机之间的传输 类似于传递邮件:消息从一台计算机发送到另一台计算机,两者之间没有明确的连接。UDP不保证数据的传输,也不提供重新排列次序或重新请求的功能,所以说 它是不可靠的。虽然UDP的不可靠性限制了它的应用场合,但它比TCP具有更好的传输效率。


    4.应用层

    应 用层、表示层和会话层对应TCP/IP概念模型中的应用层。应用层位于协议栈的顶端,它的主要任务是应用。一般是可见的,如利用FTP(文件传输协议)传输一个文件,请求一个和目 标计算机的连接,在传输文件的过程中,用户和远程计算机交换的一部分是能看到的。常见的应用层协议有:HTTP,FTP,Telnet,SMTP和 Gopher等。

表1-2  TCP/IP模型各个层次的功能和协议

层次名称

    

    

网络接口

Host-to-Net Layer

负责实际数据的传输,对应OSI参考模型的下两层

HDLC(高级链路控制协议)

PPP(点对点协议)

SLIP(串行线路接口协议)

网际层

Inter-network Layer

负责网络间的寻址

数据传输,对应OSI参考模型的第三层

IP(网际协议)

ICMP(网际控制消息协议)

ARP(地址解析协议)

RARP(反向地址解析协议)

传输层

Transport Layer

负责提供可靠的传输服务,对应OSI参考模型的第四层

TCP(控制传输协议)

UDP(用户数据报协议)

应用层

Application Layer

负责实现一切与应用程序相关的功能,对应OSI参考模型的上三层

FTP(文件传输协议)

HTTP(超文本传输协议)

DNS(域名服务器协议)

SMTP(简单邮件传输协议)

NFS(网络文件系统协议)

  说明:TCP/IP与OSI最大的不同在于OSI是一个理论上的网络通信模型,而TCP/IP则是实际运行的网络协议。


### TCP/IP四层模型OSI七层模型的对比及异同点 #### 一、相同点 1. **层次化结构** 两者均采用分层的设计理念,通过将复杂的网络通信划分为多个独立的功能模块来实现清晰的任务划分[^4]。 2. **服务机制支持** 都能够提供面向连接的服务以及无连接的服务,满足同类型的应用需求。 3. **功能重叠部分** 尽管两者的层数同,但在某些具体功能上存在一定的映射关系。例如,TCP/IP中的传输层可以对应于OSI模型中的传输层,负责端到端的数据可靠传递;应用层则涵盖了OSI模型中会话层、表示层应用层的部分职责[^3]。 #### 二、主要区别 1. **层次数量的同** OSI模型由七个层次组成,分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层应用层。相比之下,TCP/IP包含四个层次:网络接口层(相当于OSI的数据链路层物理层)、网际层、传输层应用层[^2]。 2. **设计背景差异** - OSI模型是在协议开发之前制定的一个通用框架,旨在为各种类型的网络协议提供指导原则。 - 而TCP/IP则是基于已有的Internet Protocol Suite发展起来的具体实现方案之一,因此更贴近实际应用场景并成为事实上的行业标准。 3. **可靠性要求方面** 在确保数据传输过程中丢失包或者错误率较低的情况下,TCP/IP对于其第三层——即IP层本身并强加太多额外约束条件(比如校验),而是更多依赖高层协议如TCP完成这些任务。这使得整个体系架构相对灵活高效但同时也增加了复杂度。 4. **市场接受程度** 自诞生以来至今几十年间,由于互联网技术迅猛发展推动下形成的巨大生态优势等原因所致,在全球范围内得到了广泛部署使用的主要是遵循后者规范构建而成的各种软硬件设施服务平台等等; 反观前者虽然理论上看起来更为严谨完善一些,但由于缺乏相应配套措施加以落实推广等因素影响最终未能形成规模效应从而逐渐淡出了人们的视野范围之外。 #### 三、联系分析 尽管二者之间存在着上述诸多方面的显著差别之处,但从本质上讲它们的目的都是为了描述如何在网络环境中有效地交换信息资源等内容物项而已。而且随着时代变迁技术进步断演进调整优化各自特性的同时也在一定程度互相借鉴吸收对方优点长处以便更好地服务于人类社会信息化进程当中去。 ```python # 示例代码展示简单的TCP/IP套接字编程 import socket def create_socket(): try: s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print("Socket created successfully.") return s except Exception as e: print(f"Error creating socket: {e}") create_socket() ```
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