計算機網路的七層結構、五層結構和四層結構

三分惡發表於2021-02-11

1、 計算機網路體系

計算機網路體系結構分為3種:OSI體系結構(七層),TCP/IP體系結構(四層),五層體系結構。

  • OSI體系結構: 概念清楚,理論也比較完整,但是它既複雜又不實用。
  • TCP/IP體系結構:TCP/IP是一個四層體系結構,得到了廣泛的運用。
  • 五層體系結構:為了方便學習,折中OSI體系結構TCP/IP體系結構,綜合二者的優點,這樣既簡潔,又能將概念講清楚。

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TCP/IP與OSI最大的不同在於:OSI是一個理論上的網路通訊模型,而TCP/IP則是實際執行的網路協議。

2、五層網路體系結構概述

看一下五層網路體系結構各層的主要功能:

  • 應用層:應用層是網路協議的最高層,主要任務通過程式間的互動完成特定網路應用。應用層協議定義的是應用程式(程式)間通訊和互動的規則


    對於不同的網路應用需要有不同的應用層協議,在網際網路中的應用層協議很多,如域名系統DNS,支援全球資訊網應用的HTTP協議,支援電子郵件的SMTP協議,等等。應用層互動的資料單元稱為報文

  • 運輸層:有時也譯為傳輸層,它負責為兩臺主機中的程式提供通訊服務。該層主要有以下兩種協議:

    • 傳輸控制協議 (Transmission Control Protocol,TCP):提供面向連線的、可靠的資料傳輸服務,資料傳輸的基本單位是報文段(segment);
    • 使用者資料包協議 (User Datagram Protocol,UDP):提供無連線的、盡最大努力的資料傳輸服務,但不保證資料傳輸的可靠性,資料傳輸的基本單位是使用者資料包。
  • 網路層:網路層負責為分組網路中的不同主機提供通訊服務,並通過選擇合適的路由將資料傳遞到目標主機。在傳送資料時,網路層把運輸層產生的報文段或使用者資料封裝成分組進行傳送。


    在TCP/IP體系中,由於網路層使用IP協議,因此分組也叫IP資料包

  • 資料鏈路層:資料鏈路層通常簡稱為鏈路層。資料鏈路層在兩個相鄰節點傳輸資料時,將網路層交下來的IP資料包組裝成幀,在兩個相鄰節點之間的鏈路上傳送

  • 物理層:保資料可以在各種物理媒介上進行傳輸,為資料的傳輸提供可靠的環境。

以下是應用程式的資料在各層之間的傳遞過程中所經歷的變化的簡單示意圖:

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3、TCP/IP體系結構概述

TCP/IP的體系結構比較簡單,只有四層。

層次名稱 單 位 功 能 協 議
網路介面 負責實際資料的傳輸,對應OSI參考模型的下兩層 HDLC(高階鏈路控制協議)PPP(點對點協議) SLIP(序列線路介面協議)
網路層 資料包 負責網路間的定址資料傳輸,對應OSI參考模型的第三層 IP(網際協議) ICMP(網際控制訊息協議)ARP(地址解析協議) RARP(反向地址解析協議)
傳輸層 報文段 負責提供可靠的傳輸服務,對應OSI參考模型的第四層 TCP(控制傳輸協議) UDP(使用者資料包協議)
應用層 負責實現一切與應用程式相關的功能,對應OSI參考模型的上三層 FTP(檔案傳輸協議) HTTP(超文字傳輸協議) DNS(域名伺服器協議)SMTP(簡單郵件傳輸協議)NFS(網路檔案系統協議)

這種四層協議資料交換的示意圖如下:

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4、三種模型對比

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參考:

【1】:謝希仁編著 《計算機網路》

【2】:網路篇(一):所謂的四層結構和七層結構

【3】:計算機網路模型(四層、五層、七層)

【4】:OSI 7層模型和TCP/IP 4層模型

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