OSI参考模型与TCP/IP协议的比较研究
OSI参考模型与TCP/IP协议的比较研究
摘要:OSI参考模型与TCP/IP协议是网际互联中的两个重要协议体系。本文从首先分别介绍了两个协议体系的产生、发展及其体系架构,然后从分层、标准特点、传输服务、连接服务、应用范围等方面比较了两个协议的异同,并展望了它们的发展趋势。
使网络中的两台计算机系统通信需要一致的协议,同时不通主机、不同厂商的网络互联需要统一的标准。国际标准化组织(ISO)早在20多年前就提出了开放系统互联(OSI)参考模型。OSI模型提出后的20多年来,有关网络协议设计的思想已经有了很大发展,许多现代的网络协议(例如本文将要介绍的TCP/IP协议)也不完全符合OSI模型,但是OSI的概念与思想仍然被保留了下来。
OSI/RM只给出了计算机网络的一些原则性说明,并不是一个具体的网络。它将整个网络的功能划分成七个层次(如图1所示)。层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的,上层通过接口向下层提出服务请求,而下层通过接口向上层提供服务。两个用户计算机通过网络进行通信时,除物理层之外,其余各对等层之间均不存在直接的通信关系,而是通过各对等层之间的通信协议来进行通信(用虚线连接),只有两物理层之间通过传输介质进行真正的数据通信。
图1 OSI参考模型
TCP/IP是Transmission Control Protocol/Internet Protocol(传输控制协议/互联网协议)的缩写。美国国防部高级研究计划局DARPA为了实现异种网络之间的互连与互通, 大力资助互联网技术的开发,于1977年到1979年间推出目前形式的TCP/IP体系结构和协议。1980年左右,ARPA开始将ARPANET上的所有机器转向TCP/IP协议,并以ARPANET为主干建立Internet。为推广TCP/IP协议,ARPA以低价出售TCP/IP的使用权,还资助一些机构来开发用于UNIX操作系统中的TCP/IP协议。
传输层
网际网层
网络接口层
图2 TCP/IP协议分层
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。
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
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。
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。
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。
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。
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