網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)者不應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)單一、巨大的協(xié)議來(lái)為所有形式的通信規(guī)定完整的細(xì)節(jié)，而應(yīng)把通信問(wèn)題劃分成多個(gè)小問(wèn)題，然后為每一個(gè)小問(wèn)題設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)的協(xié)議。這樣做使得每個(gè)協(xié)議的設(shè)計(jì)、分析、時(shí)限和測(cè)試比較容易。協(xié)議劃分的一個(gè)主要原則是確保目標(biāo)系統(tǒng)有效且效率高。為了提高效率，每個(gè)協(xié)議只應(yīng)該注意沒(méi)有被其他協(xié)議處理過(guò)的那部分通信問(wèn)題；為了主協(xié)議的實(shí)現(xiàn)更加有效，協(xié)議之間應(yīng)該能夠共享特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；同時(shí)這些協(xié)議的組合應(yīng)該能處理所有可能的硬件錯(cuò)誤以及其它異常情況。為了保證這些協(xié)議工作的協(xié)同性，應(yīng)當(dāng)將協(xié)議設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)成完整的、協(xié)作的協(xié)議系列（即協(xié)議族），而不是孤立地開(kāi)發(fā)每個(gè)協(xié)議。
在網(wǎng)絡(luò)歷史的早期，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）共同出版了開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)的七層參考模型。一臺(tái)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)過(guò)程包括從應(yīng)用請(qǐng)求（在協(xié)議棧的頂部）到網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)（底部） ，OSI參考模型把功能分成七個(gè)分立的層次。圖1表示了OSI分層模型。
圖1 OSI七層參考模型
第一層負(fù)責(zé)最后將信息編碼成電流脈沖或其它信號(hào)用于網(wǎng)上傳輸。它由計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)之間的實(shí)際界面組成，可定義電氣信號(hào)、符號(hào)、線的狀態(tài)和時(shí)鐘要求、數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)傳輸用的連接器。如最常用的RS-232規(guī)范、10BASE-T的曼徹斯特編碼以及RJ-45就屬于第一層。所有比物理層高的層都通過(guò)事先定義好的接口而與它通話。如以太網(wǎng)的附屬單元接口（AUI），一個(gè)DB-15連接器可被用來(lái)連接層一和層二。
第二層 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)鏈路提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。不同的數(shù)據(jù)鏈路層定義了不同的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議特征，其中包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流控。物理編址（相對(duì)應(yīng)的是網(wǎng)絡(luò)編址）定義了設(shè)備在數(shù)據(jù)鏈路層的編址方式；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義了設(shè)備的物理連接方式，如總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；錯(cuò)誤校驗(yàn)向發(fā)生傳輸錯(cuò)誤的上層協(xié)議告警；數(shù)據(jù)幀序列重新整理并傳輸除序列以外的幀；流控可能延緩數(shù)據(jù)的傳輸，以使接收設(shè)備不會(huì)因?yàn)樵谀骋粫r(shí)刻接收到超過(guò)其處理能力的信息流而崩潰。數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)際上由兩個(gè)獨(dú)立的部分組成，介質(zhì)存取控制（Media Access Control,MAC）和邏輯鏈路控制層（Logical Link Control,LLC）。MAC描述在共享介質(zhì)環(huán)境中如何進(jìn)行站的調(diào)度、發(fā)生和接收數(shù)據(jù)。MAC確保信息跨鏈路的可靠傳輸，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行同步，識(shí)別錯(cuò)誤和控制數(shù)據(jù)的流向。一般地講，MAC只在共享介質(zhì)環(huán)境中才是重要的，只有在共享介質(zhì)環(huán)境中多個(gè)節(jié)點(diǎn)才能連接到同一傳輸介質(zhì)上。IEEE MAC規(guī)則定義了地址，以標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)鏈路層中的多個(gè)設(shè)備。邏輯鏈路控制子層管理單一網(wǎng)絡(luò)鏈路上的設(shè)備間的通信，IEEE 802.2標(biāo)準(zhǔn)定義了LLC。LLC支持無(wú)連接服務(wù)和面向連接的服務(wù)。在數(shù)據(jù)鏈路層的信息幀中定義了許多域。這些域使得多種高層協(xié)議可以共享一個(gè)物理數(shù)據(jù)鏈路。
第三層 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)在源和終點(diǎn)之間建立連接。它一般包括網(wǎng)絡(luò)尋徑，還可能包括流量控制、錯(cuò)誤檢查等。相同MAC標(biāo)準(zhǔn)的不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)傳輸一般只涉及到數(shù)據(jù)鏈路層，而不同的MAC標(biāo)準(zhǔn)之間的數(shù)據(jù)傳輸都涉及到網(wǎng)絡(luò)層。例如IP路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，因而可以實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。
第四層 傳輸層 傳輸層向高層提供可靠的端到端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流服務(wù)。傳輸層的功能一般包括流控、多路傳輸、虛電路管理及差錯(cuò)校驗(yàn)和恢復(fù)。流控管理設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，確保傳輸設(shè)備不發(fā)送比接收設(shè)備處理能力大的數(shù)據(jù)；多路傳輸使得多個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)揭粋€(gè)物理鏈路上；虛電路由傳輸層建立、維護(hù)和終止；差錯(cuò)校驗(yàn)包括為檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤而建立的各種不同結(jié)構(gòu)；而差錯(cuò)恢復(fù)包括所采取的行動(dòng)（如請(qǐng)求數(shù)據(jù)重發(fā)），以便解決發(fā)生的任何錯(cuò)誤。傳輸控制協(xié)議（TCP）是提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP/IP協(xié)議族中的傳輸層協(xié)議。
第五層 會(huì)話層 會(huì)話層建立、管理和終止表示層與實(shí)體之間的通信會(huì)話。通信會(huì)話包括發(fā)生在不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層之間的服務(wù)請(qǐng)求和服務(wù)應(yīng)答，這些請(qǐng)求與應(yīng)答通過(guò)會(huì)話層的協(xié)議實(shí)現(xiàn)。它還包括創(chuàng)建檢查點(diǎn)，使通信發(fā)生中斷的時(shí)候可以返回到以前的一個(gè)狀態(tài)。
第六層 表示層 表示層提供多種功能用于應(yīng)用層數(shù)據(jù)編碼和轉(zhuǎn)化，以確保以一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)送的信息可以被另一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層識(shí)別。表示層的編碼和轉(zhuǎn)化模式包括公用數(shù)據(jù)表示格式、性能轉(zhuǎn)化表示格式、公用數(shù)據(jù)壓縮模式和公用數(shù)據(jù)加密模式。
公用數(shù)據(jù)表示格式就是標(biāo)準(zhǔn)的圖像、聲音和視頻格式。通過(guò)使用這些標(biāo)準(zhǔn)格式，不同類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以相互交換數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)化模式通過(guò)使用不同的文本和數(shù)據(jù)表示，在系統(tǒng)間交換信息，例如ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）；標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)壓縮模式確保原始設(shè)備上被壓縮的數(shù)據(jù)可以在目標(biāo)設(shè)備上正確的解壓；加密模式確保原始設(shè)備上加密的數(shù)據(jù)可以在目標(biāo)設(shè)備上正確地解密。
表示層協(xié)議一般不與特殊的協(xié)議棧關(guān)聯(lián)，如QuickTime是Applet計(jì)算機(jī)的視頻和音頻的標(biāo)準(zhǔn)，MPEG是ISO的視頻壓縮與編碼標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)的圖形圖像格式PCX、GIF、JPEG是不同的靜態(tài)圖像壓縮和編碼標(biāo)準(zhǔn)。
第七層 應(yīng)用層 應(yīng)用層是最接近終端用戶的OSI層，這就意味著OSI應(yīng)用層與用戶之間是通過(guò)應(yīng)用軟件直接相互作用的。注意，應(yīng)用層并非由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的實(shí)際應(yīng)用軟件組成，而是由向應(yīng)用程序提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源的API（Application Program Interface，應(yīng)用程序接口）組成，這類應(yīng)用軟件程序超出了OSI模型的范疇。應(yīng)用層的功能一般包括標(biāo)識(shí)通信伙伴、定義資源的可用性和同步通信。因?yàn)榭赡軄G失通信伙伴，應(yīng)用層必須為傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用子程序定義通信伙伴的標(biāo)識(shí)和可用性。定義資源可用性時(shí)，應(yīng)用層為了請(qǐng)求通信而必須判定是否有足夠的網(wǎng)絡(luò)資源。在同步通信中，所有應(yīng)用程序之間的通信都需要應(yīng)用層的協(xié)同操作。
OSI的應(yīng)用層協(xié)議包括文件的傳輸、訪問(wèn)及管理協(xié)議（FTAM） ，以及文件虛擬終端協(xié)議（VIP）和公用管理系統(tǒng)信息（CMIP）等。
TCP/IP分層模型 TCP/IP分層模型（TCP/IP Layening Model）被稱作因特網(wǎng)分層模型（Internet Layering Model）、因特網(wǎng)參考模型（Internet Reference Model）。圖2表示了TCP/IP分層模型的四層。
圖2 TCP/IP四層參考模型
TCP/IP協(xié)議被組織成四個(gè)概念層，其中有三層對(duì)應(yīng)于ISO參考模型中的相應(yīng)層。ICP/IP協(xié)議族并不包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，因此它不能獨(dú)立完成整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能，必須與許多其他的協(xié)議協(xié)同工作。
TCP/IP分層模型的四個(gè)協(xié)議層分別完成以下的功能： 第一層 網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)絡(luò)接口層包括用于協(xié)作IP數(shù)據(jù)在已有網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上傳輸?shù)膮f(xié)議。實(shí)際上TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)并不定義與ISO數(shù)據(jù)鏈路層和物理層相對(duì)應(yīng)的功能。相反，它定義像地址解析協(xié)議（Address Resolution Protocol,ARP）這樣的協(xié)議，提供TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實(shí)際物理硬件之間的接口。
第二層 網(wǎng)間層 網(wǎng)間層對(duì)應(yīng)于OSI七層參考模型的網(wǎng)絡(luò)層。本層包含IP協(xié)議、RIP協(xié)議（Routing Information Protocol，路由信息協(xié)議），負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的包裝、尋址和路由。同時(shí)還包含網(wǎng)間控制報(bào)文協(xié)議（Internet Control Message Protocol,ICMP）用來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)診斷信息。
第三層 傳輸層 傳輸層對(duì)應(yīng)于OSI七層參考模型的傳輸層，它提供兩種端到端的通信服務(wù)。其中TCP協(xié)議（Transmission Control Protocol）提供可靠的數(shù)據(jù)流運(yùn)輸服務(wù)，UDP協(xié)議（Use Datagram Protocol）提供不可靠的用戶數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。
第四層 應(yīng)用層 應(yīng)用層對(duì)應(yīng)于OSI七層參考模型的應(yīng)用層和表達(dá)層。因特網(wǎng)的應(yīng)用層協(xié)議包括Finger、Whois、FTP（文件傳輸協(xié)議）、Gopher、HTTP（超文本傳輸協(xié)議）、Telent（遠(yuǎn)程終端協(xié)議）、SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議）、IRC（因特網(wǎng)中繼會(huì)話）、NNTP（網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議）等。