计算机网络通信协议
学习目的
- 了解计算机网络通信协议的作用。
- 了解 OSI/RM 参考模型和 TCP/IP 模型。
- 了解 OSI/RM 参考模型与 TCP/IP 模型对应的关系。
- 了解 OSI/RM 和 TCP/IP 各自层次的作用和规范。
- 了解 TCP/IP 各层有什么通信协议。
为什么
为何设计网络通信协议
协议的目的是协调两方的交流和工作有序地进行。计算机在网络中进行通信也必须遵守协议，否则就乱套了。比如：数据的格式是怎么样的；以什么来控制信号联络；具体的传送方式是什么；发送方怎么保证数据的完整性、正确性；接收方应该如何应答。由此可见，计算机网络通信协议不是一方面的，而是多方面的。
为何设计网络体系结构
由于计算机网络涉及不同的计算机、软件、操作系统、传输介质等，要实现它们之间相互通信是非常复杂的。为了实现这样复杂的计算机网络，人们提出了网络层次的概念，即通过网络分层将庞大而复杂的问题转化为若干简单的局部问题，以便于处理和解决。
是什么
将计算机网络划分为一层层的目的是易于实现和维护，各层之间的功能明确，相对独立，下层为上层提供服务。上层通过接口调用下层功能，而不必关系下层所提供的服务的具体实现细节。最典型的代表就是 OSI/RM 参考模型和 TCP/IP 模型的网络体系结构。
OSI/RM 参考模型
OSI 是国际化标准组织于 1981 年提出的开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM）标准。OSI 分为 7 层，每一层分别负责数据在网络中传输的某一特定步骤。
应用层、表示层、会话层面向于应用，也就是更加接近用户的层；传输层、网络层、数据链路层以及物理层完成传送服务。
- 物理层：物理层的作用是通过物理介质进行比特数据流的传输。
- 数据链路层：数据链路层提供网络相邻结点间的可靠通信，用来传输以帧为单位的数据包，向网络层提供正确无误的信息包的发送和接收服务。
- 网络层：网络层的功能包括提供分组传输服务，进行路由选择以及拥塞控制。
- 传输层：传输层的功能是在通信用户进程之间提供端到端的可靠的通信。
- 会话层：会话层的功能是在传输层服务的基础上增加控制、协调会话的机制，建立、组织和协调应用进程之间的交互。
- 表示层：示层是保证所传输的信息传输到目的计算机后其意义不发生改变。
- 应用层：应用层是直接面向于用户的，为用户提供应用服务。
工作流程
在信息的实际传输过程中，发送端是从高层向底层传递，在接收端则相反，由底层向高层逆向传递。
发送时，每经过一层，都会对上层的信息附加一个本层的信息头，信息头包含了控制信息，共接收方同层次分析以及处理用，这个过程称为封装。在接收方去掉该层的附加信息头后，再向上层传递，即解封。
可以看出，采用 OSI/RM 模型，用户在网络传递数据时，只需要下达指令而不必考虑下层信号如何传递以及通信协议等问题，即用户在上层作业时，可完全不必理会低层的运作，这样可以使用户更加方便地使用网络。
OSI/RM 不是一个实际的物理模型，而是一个将网络协议规范化了的逻辑参考模型。每一层规定了功能、要求、技术特性等，但并没有规定具体的实现方法，OSI/RM 只是一个标准。
由于 OSI/RM 模型实现起来过分复杂，且标准制定周期太长，导致世界上几乎没有哪个厂家生产出符合 OSI/RM 模型标准的商品化产品。20 世纪 90 年代初期，OSI/RM 模型还在制定期间，Internet 已经逐渐流行开来，并得到了广泛的支持和应用。而 Internet 所采用的体系结构是 TCP/IP 模型，使得 TCP/IP 模型成为了事实上的工业标准。
Internet 的中文是因特网，不要混淆互联网和因特网的概念，。在 Internet 中，计算机网络的通信体系结构是 TCP/IP 模型。
TCP/IP 模型
TCP/IP 模型也采用层次结构，但是与 OSI/RM 参考模型不同，它分为 4 个层次。
- 接口层：对应 OSI 的数据链路层和物理层，负责将网络层的 IP 数据报文通过物理网络发送，或从物理网络接收数据帧，抽出 IP 数据报上交网络层。TCP/IP 没有规定这两层协议，在实际的应用中根据主机和网络拓扑结构的不同，局域网主要采用 IEEE 802 系列协议，如 IEEE 802.3 以太网协议、IEEE 802.5 令牌环网协议。广域网采用 HDLC、帧中继、X.25 等。
- 网络层：对应 OSI 的网络层，提供无链接的数据报传输服务，主要协议就是 IP 协议。
- 传输层：对应 OSI 的传输层，提供一个应用程序到另一个应用程序的通信，由面向链接的传输控制协议 TCP 和无链接的用户数据报协议 UDP 实现。TCP 提供了一种可靠的数据传输服务，具有流量控制、拥塞控制、按序递交等特点。而 UDP 提供的数据传输服务是不可靠的，但其协议开销小，在流媒体系统中使用较多。
- 应用层：对于 OSI 的应用层、表示层、会话层，包括了很多面向应用的协议，例如，文件传输协议 FTP、远程登录协议 Telnet、域名系统 DNS、超文本传输协议 HTTP 和简单右键传输协议 SMTP 等。
TCP/IP 与 OSI/RM 的对应关系：