应用层

　　传输层

　　网际网层

　　网络接口层

　　图2 TCP/IP协议分层

　　TCP/IP协议各层功能如下：

　　u 网络接口层这是TCP/IP协议的最低一层，包括有多种逻辑链路控制和媒体访问协议。网络接口层的功能是接收IP数据报并通过特定的网络进行传输，或从网络上接收物理帧，抽取出IP数据报并转交给网际层。

　　u 网际网层(IP层)该层包括以下协议：IP(网际协议)、ICMP(Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议)、ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)、RARP(Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议)。该层负责相同或不同网络中计算机之间的通信,主要处理数据报和路由。在IP层中，ARP协议用于将IP地址转换成物理地址,RARP协议用于将物理地址转换成IP地址，ICMP协议用于报告差错和传送控制信息。IP协议在TCP/IP协议组中处于核心地位。

　　u 传输层该层提供TCP(传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)两个协议，它们都建立在IP协议的基础上，其中TCP提供可靠的面向连接服务，UDP提供简单的无连接服务。传输层提供端到端，即应用程序之间的通信，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。

　　u 应用层TCP/IP协议的应用层相当于OSI模型的会话层、表示层和应用层，它向用户提供一组常用的应用层协议,其中包括：Telnet、SMTP、DNS等。此外，在应用层中还包含有用户应用程序，它们均是建立在TCP/IP协议组之上的专用程序。

　　2 OSI参考模型与TCP/IP协议的比较

　　OSI参考模型与TCP/IP协议作为两个为了完成相同任务的协议体系结构，因此二者有比较紧密的关系，下面我们从以下几个方面逐一比较它们之间的联系与区别。

　　2.1 分层结构

　　OSI参考模型与TCP/IP协议都采用了分层结构，都是基于独立的协议栈的概念。OSI参考模型有7层，而TCP/IP协议只有4层，即TCP/IP协议没有了表示层和会话层，并且把数据链路层和物理层合并为网络接口层。不过，二者的分层之间有一定的对应关系，如图3所示。

　　图3 TCP/IP协议分层与OSI模型对比及传递的对象

　　2.2 标准的特色

　　OSI参考模型的标准最早是由ISO和CCITT(ITU的前身)制定的，有浓厚的通信背景，因此也打上了深厚的通信系统的特色，比如对服务质量(QoS)、差错率的保证，只考虑了面向连接的服务。并且是先定义一套功能完整的构架，再根据该构架来发展相应的协议与系统。

　　TCP/IP协议产生于对Internet网络的研究与实践中，是应实际需求而产生的，再由IAB、IETF等组织标准化，而并不是之前定义一个严谨的框架。而且TCP/IP最早是在UNIX系统中实现的，考虑了计算机网络的特点，比较适合计算机实现和使用。

　　2.3 连接服务

　　OSI的网络层基本与TCP/IP的网际层对应，二者的功能基本相似，但是寻址方式有较大的区别。

　　OSI的地址空间为不固定的可变长，由选定的地址命名方式决定，最长可达160byte，可以容纳非常大的网络，因而具有较大的成长空间。根据OSI的规定，网络上每个系统至多可以有256个通信地址。

　　TCP/IP网络的地址空间为固定的4byte(在目前常用的IPV4中是这样，在IPV6中将扩展到16byte)。网络上的每一个系统至少有一个唯一的地址与之对应。

　　2.4 传输服务

　　OSI与TCP/IP的传输层都对不同的业务采取不同的传输策略。OSI定义了五个不同层次的服务：TP1，TP2，TP3，TP4，TP5。TCP/IP定义了TCP和UPD两种协议，分别具有面向连接和面向无连接的性质。其中TCP与OSI中的TP4，UDP与OSI中的TP0在构架和功能上大体相同，只是内部细节有一些差异。

　　2.5 应用范围

　　OSI由于体系比较复杂，而且设计先于实现，有许多设计过于理想，不太方便计算机软件实现，因而完全实现OSI参考模型的系统并不多，应用的范围有限。而TCP/IP协议最早在计算机系统中实现，在UNIX、Windows平台中都有稳定的实现，并且提供了简单方便的编程接口(API)，可以在其上开发出丰富的应用程序，因此得到了广泛的应用。TCP/IP协议已成为目前网际互联事实上的国际标准和工业标准。

　　3 OSI参考模型与TCP/IP协议的发展趋势

　　从以上的比较可以看出，OSI参考模型和TCP/IP协议大致相似，也各具特色。虽然TCP/IP在目前的应用中占了统治地位，在下一代网络(NGN)中也有强大的发展潜力，甚至有人提出了“Everything is IP”的预言。但是OSI作为一个完整、严谨的体系结构，也有它的生存空间，它的设计思想在许多系统中得以借鉴，同时随着它的逐步改进，必将得到更广泛的应用。

　　TCP/IP目前面临的主要问题有地址空间问题、QoS问题、安全问题等。地址问题有望随着IPV6的引入而得到解决，QoS、安全保证也正在研究，并取得了不少的成果。因此，TCP/IP在一段时期内还将保持它强大的生命力。

　　OSI的确定在于太理想化，不易适应变化与实现。因此，它在这些方面做出适当的调整，也将会迎来自己的发展机会。

　　参考文献

　　1 《计算机网络》(第三版) Andrew S. Tanenbaum，清华大学出版社，1998年7月

　　2 《用TCP/IP进行网际互联 第一卷 原理、协议与结构》，Douglas E. Comer，电子工业出版社， 2001年5月