📖 1.6.1 常见的三种计算机网络体系结构

🎯 课程摘要：本节课介绍 OSI 七层体系结构、TCP/IP 四层体系结构和五层原理体系结构三种常见的计算机网络体系结构，对比它们各层次的划分、核心协议及成败原因，阐明 TCP/IP 为事实上的国际标准，而五层原理体系结构适合教学。

📝 详细笔记

概念定义：国际标准化组织（ISO）于 1977 年成立专门机构研究网络互联标准框架，提出著名的开放系统互连基本参考模型（Open Systems Interconnection，OSI），是一个七层协议的体系结构。
层次划分（自下而上）：
| 层次 | 名称 | |---| | 1 | 物理层 | | 2 | 数据链路层 | | 3 | 网络层 | | 4 | 运输层 | | 5 | 会话层 | | 6 | 表示层 | | 7 | 应用层 |
地位：OSI 体系结构是法律上的国际标准。

概念定义：因特网从 1983 年开始使用 TCP/IP 协议族，并逐渐演变成 TCP/IP 参考模型，是一个四层协议的体系结构。
层次划分（自下而上）：
| 层次 | 名称 | 核心协议 | |---| | 1 | 网络接口层 | （未规定具体内容） | | 2 | 网际层 | IP（网际协议） | | 3 | 运输层 | TCP、UDP | | 4 | 应用层 | HTTP、SMTP、DNS、RTP 等 |
地位：TCP/IP 参考模型是事实上的国际标准。
⚠️ 重点/考点：
- 由于 TCP/IP 在网络层使用 IP 协议（网际协议），因此网络层常称为网际层。
- 网络接口层没有规定具体内容，目的是可以互联全世界各种不同的网络接口（有线的以太网接口、无线局域网的 Wi-Fi 接口等），不限定仅使用一种或几种。因此 TCP/IP 体系结构本质上只有上面的三层。
- 路由器就网络互联这一基本任务而言，只需包含 TCP/IP 的网络接口层和网际层即可。

IP 协议是网际层的核心协议：
- 一方面互联不同的网络接口（IP over everything，everything over IP）；
- 另一方面为各种网络应用提供服务。
TCP 协议：在享受 IP 协议提供的网络互联服务基础上，向应用层某些协议提供可靠传输服务。
UDP 协议：在享受 IP 协议提供的网络互联服务基础上，向应用层某些协议提供不可靠传输服务。
由于 TCP/IP 体系结构包含大量协议，而 IP 和 TCP 是其中非常重要的两个协议，故用 TCP 和 IP 表示整个协议大家族，称 TCP/IP 协议族。
助教补充：在嵌入式系统开发领域，TCP/IP 协议族也常称为 TCP/IP 协议栈，因其分层结构与数据结构中栈的图形画法类似。

概念定义：综合 OSI 参考模型和 TCP/IP 参考模型的优点，采用一种折中的原理参考模型，是五层协议的体系结构，适合计算机网络原理的学习。
层次划分（自下而上）：
| 层次 | 名称 | |---| | 1 | 物理层 | | 2 | 数据链路层 | | 3 | 网络层 | | 4 | 运输层 | | 5 | 应用层 |
原理解析：五层原理体系结构将 TCP/IP 体系结构的网络接口层重新划分为物理层和数据链路层，更有利于学习计算机网络的完整体系。

特性	OSI 参考模型	TCP/IP 参考模型	五层原理体系结构
层数	7 层	4 层	5 层
自下而上层次	物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层	网络接口层、网际层、运输层、应用层	物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层
网络层名称	网络层	网际层（IP 协议）	网络层
会话层/表示层	独立分层	合并到应用层	合并到应用层
物理层/数据链路层	独立分层	合并为网络接口层	独立分层
地位	法律上的国际标准	事实上的国际标准	教学用原理参考模型
应用场景	理论框架（未广泛部署）	因特网实际使用	计算机网络原理教学