网络各层功能职责——计算机网络

OSI的七层网络协议体系结构的概念清楚，理论也较为完整，但是它既复杂也不实用。
OSI七层协议，由底向上依次是：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP体系结构则不同，得到非常广泛的应用。TCP/IP是一个四层的体系结构，包括：网络接口层、网际层（IP）、运输层（TCP或UDP）、应用层（各种应用层协议，如：TELNET、FTP、SMTP等）。

在学习网络原理时候，往往采用折中办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有5层的协议体系结构，即：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。

应用层（application layer）

应用层是体系结构中的最高层。应用层直接为用户的应用进程提供服务。这里的进程就是指正在运行的程序。在因特网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的http协议，支持电子邮件的smtp协议，支持文件传送的ftp协议等等。

运输层 （transport layer）

运输层的任务就是：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。
由于一个主机可同时运行多个进程，因此运输层具有 复用 和 分用 的功能。
复用：就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。
分用：则是运输层把收到的信息分别交付给上面应用层的相应的进程。

运输层主要使用以下两种协议：

1. 传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）——面向连接的，数据传输的单位是报文段（segment），能够提供可靠的交付。
2. 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）——无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付（best-effort delivery）”。

网络层 （network layer）

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
在发送数据时候，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫作 IP数据报，或简称为数据报。 分组 和 数据报 视为同义词。

注意：不要把运输层的“用户数据报UDP” 和 网络层的“IP数据报”弄混。

无论在哪一层传送的数据单元，习惯上都可笼统地用“分组”来表示。

网络层的另一个任务就是要：选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。

这里强调：网络层中的“网络”二字，已不是我们通常谈到的具体的网络，而是在计算机网络体系结构模型中的专用名词。

对于由广播信道构成的分组交换网，路由选择的问题很简单，因此这种网络的网络层非常简单，甚至可以没有。

因特网是一个很大的互联网，它由大量的异构（heterogeneous）网络通过路由器（router）相互连接起来。因特网的主要网络层协议是无连接的网际协议IP（Internet Protocol）和许多路由选择协议。
因此，因特网的网络层也叫做网际层或IP层。

数据链路层（data link layer）

数据链路层，简称链路层。
两个主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上面传送的，也就是说，在两个相邻结点之间（主机与路由器之间 或者 两个路由器之间）传送数据是直接传送的（点对点）。
这时，就需要使用专门的链路层的协议。在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧（framing），在两个相邻结点间的链路上“透明”地传送帧（frame）中的数据。

每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。
典型的帧长是几百字节到一千多字节。

“透明”表示：某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
在数据链路层透明传送数据表示：无论什么样的比特组合的数据都能够通过这个数据链路层。
因此，对所传送的数据来说，这些数据就“看不见”数据链路层。或者说，数据链路层对于这些数据来说是透明的。

在接收数据的时候，控制信息使得接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样，数据链路层在收到一个帧之后，就可以从中提取出数据部分，上交给网络层。

控制信息还可以使得接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。如果发现有差错，数据链路层就简单地丢弃这个出错的帧，以免继续传送下去，白白浪费网络资源。如果需要改正错误就由运输层的TCP协议来完成。

物理层（physical layer）

在物理层上传送的数据的单位是比特。
物理层的任务就是透明地传送比特流。
也就是说，发送方发送1（or 0），接收方就应当接收到1（or 0），而不是0（or 1）。
因此物理层要考虑用多大的电压代表”1“ 或 ”0“，以及，接收方如何识别出发送方所发送的比特。
物理层还需要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各条引脚应如何连接。
当然，哪几个比特代表什么意思，则不是物理层所要管的。
注意：传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，并不在物理协议之内，而是在物理层协议的下面。因此也有人把物理媒体当做第0层。

在因特网所使用的各种协议中，最重要和最著名的是TCP和IP两个协议。
现在人们所提到的TCP/IP并不是单指TCP/IP这两个具体的协议，而往往是表示因特网所使用的整个TCP/IP协议族（protocol suite）。