3.1.1通信协议简介

3.1.1　通信协议简介

计算机网络的最大特点是通过不同的通信介质把不同厂家、不同操作系统的计算机和其他相关设备（例如打印机、传感器等）连接在一起，打破时间和空间的界限，共享软硬件资源和进行信息传输。然而，如何实现不同传输介质上的不同软硬件资源之间的通信共享呢？这就需要计算机与相关设备按照相同的协议，也就是通信规则的集合来进行通信，这正如人类进行通信、交谈时要使用相同的语言一样。拿电报来做比较，在拍电报时，必须首先规定好报文的传输格式，多少位的码长，什么样的码字表示启动，什么样的码字又表示结束，出了错误怎么办，怎么表示发报人的名字和地址等，这种预先定好的格式及约定就是协议。

协议对于计算机网络而言是非常重要的，可以说没有协议，就不可能有计算机网络。每一种计算机网络，都有一套协议支持着。由于现在计算机网种类很多，所以现有的网络通信协议的种类也很多。典型的网络通信协议有开放系统互联（OSI）协议、X.25协议等。TCP/IP则是为Internet互联的各种网络之间能互相通信而专门设计的通信协议。

1．开放系统互联参考模型

国际标准化组织ISO制定的OSI开放系统参考模型是目前分层最详细完备的网络协议标准，然而由于其采用了过于复杂的分层结构，这在一定程度上又加大了标准化的难度，因此现在的互联网络使用的是TCP/IP的分层标准，而OSI参考模型只是一个理论上的完备的协议，它采用了七个层次的体系结构，如图3-1所示。

图3-1　OSI参考模型

开放系统互联参考模型各层主要功能如下：

物理层：为数据链路层对等实体之间的信息交换建立物理连接，在物理连接上正确、透明地传送物理层数据单元（物理层的数据单元是比特流）。物理层提供激活、维持、去活物理连接的所需机械特性、电气特性、功能特性、规程特性的手段。

数据链路层：该层相邻结点的一个或多个物理连接上为网络层建立、维持、释放链路连接，并在链路连接上可靠地、正确地传送数据链路层协议数据单元（通常称为帧）。纠错和流量控制是链路层的两个主要功能。

网络层：提供网络层对等实体建立、维持、终止网络连接的手段，并在网络连接上交换网络层协议数据单元，即分组。其中，一个重要功能是网络选路和寻址。

传输层：基本功能是为会话层提供可靠的、经济的传输连接的手段，并在传输连接上交换传输层协议数据单元——报文。传输层是端到端，在通信子网中无传输层。流量控制（Flow Control）是传输层的一个重要功能。

会话层：为会话连接提供手段，并利用会话连接组织和同步应用进程之间的会话。

表示层：该层主要解决用户数据的语法表示问题。它将要交换数据的抽象语法（适合于某一用户）转换为传送语法（适合于OSI内部使用）——公共表示方法。应用层：为用户应用进程访问OSI提供接口，并负责信息的语义表示。

2．TCP/IP协议的体系结构

OSI的七层协议结构既复杂又不实用，但其概念清楚，体系结构理论较完整。现在TCP/IP协议得到了广泛的应用，但它原先并没有一个明确的体系结构。TCP/IP是一个四层的体系结构，它包含应用层、运输层、网际层和网络接口层。不过从实质上讲，TCP/IP只有三层，即应用层、运输层和网际层，因为最下面的网络接口层并没有什么具体内容。因此在学习计算机网络的原理时往往采取折中的方法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，这样既简洁又能将概念阐述清楚，如图3-2所示。

数据链路定义各种介质物理连接的特性定义在不同介质上信息帧的格式

图3-2　TCP/IP参考模型

IP（Internet Protocol）层　转发和路由功能：根据分组的目的IP地址，将分组从源端转发到目的地。路由器（Router）：TCP/IP网络中专用的IP分组转发设备。

TCP/UDP（传输层）　TCP协议提供面向连接的、可靠的传输服务；而UDP协议提供无连接的、不可靠的传输服务。

应用层　包含了许多应用层协议，如Telnet，Web，FTP，E-mail（SMTP）等等。