網(wǎng)絡協(xié)議設計者不應當設計一個單一、巨大的協(xié)議來為所有形式的通信規(guī)定完整的細節(jié)，而應把通信問題劃分成多個小問題，然后為每一個小問題設計一個單獨的協(xié)議。這樣做使得每個協(xié)議的設計、分析、時限和測試比較容易。協(xié)議劃分的一個主要原則是確保目標系統(tǒng)有效且效率高。為了提高效率，每個協(xié)議只應該注意沒有被其他協(xié)議處理過的那部分通信問題；為了主協(xié)議的實現(xiàn)更加有效，協(xié)議之間應該能夠共享特定的數(shù)據(jù)結構；同時這些協(xié)議的組合應該能處理所有可能的硬件錯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，應當將協(xié)議設計和開發(fā)成完整的、協(xié)作的協(xié)議系列（即協(xié)議族），而不是孤立地開發(fā)每個協(xié)議。

　　在網(wǎng)絡歷史的早期，國際標準化組織（ISO）和國際電報電話咨詢委員會（CCITT）共同出版了開放系統(tǒng)互聯(lián)的七層參考模型。一臺計算機操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡過程包括從應用請求（在協(xié)議棧的頂部）到網(wǎng)絡介質(zhì)（底部） ，OSI參考模型把功能分成七個分立的層次。圖1表示了OSI分層模型。



　　OSI模型的七層分別進行以下的操作：

　　第一層　物理層

　　第一層負責最后將信息編碼成電流脈沖或其它信號用于網(wǎng)上傳輸。它由計算機和網(wǎng)絡介質(zhì)之間的實際界面組成，可定義電氣信號、符號、線的狀態(tài)和時鐘要求、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DB-15連接器可被用來連接層一和層二。

　　第二層　數(shù)據(jù)鏈路層

　　數(shù)據(jù)鏈路層通過物理網(wǎng)絡鏈路提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。不同的數(shù)據(jù)鏈路層定義了不同的網(wǎng)絡和協(xié)議特征，其中包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。物理編址（相對應的是網(wǎng)絡編址）定義了設備在數(shù)據(jù)鏈路層的編址方式；網(wǎng)絡拓撲結構定義了設備的物理連接方式，如總線拓撲結構和環(huán)拓撲結構；錯誤校驗向發(fā)生傳輸錯誤的上層協(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，以使接收設備不會因為在某一時刻接收到超過其處理能力的信息流而崩潰。數(shù)據(jù)鏈路層實際上由兩個獨立的部分組成，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，對數(shù)據(jù)傳輸進行同步，識別錯誤和控制數(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)境中多個節(jié)點才能連接到同一傳輸介質(zhì)上。IEEE MAC規(guī)則定義了地址，以標識數(shù)據(jù)鏈路層中的多個設備。邏輯鏈路控制子層管理單一網(wǎng)絡鏈路上的設備間的通信，IEEE 802.2標準定義了LLC。LLC支持無連接服務和面向連接的服務。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)議可以共享一個物理數(shù)據(jù)鏈路。

　　第三層　網(wǎng)絡層

　　網(wǎng)絡層負責在源和終點之間建立連接。它一般包括網(wǎng)絡尋徑，還可能包括流量控制、錯誤檢查等。相同MAC標準的不同網(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標準之間的數(shù)據(jù)傳輸都涉及到網(wǎng)絡層。例如IP路由器工作在網(wǎng)絡層，因而可以實現(xiàn)多種網(wǎng)絡間的互聯(lián)。

　　第四層　傳輸層

　　傳輸層向高層提供可靠的端到端的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流服務。傳輸層的功能一般包括流控、多路傳輸、虛電路管理及差錯校驗和恢復。流控管理設備之間的數(shù)據(jù)傳輸，確保傳輸設備不發(fā)送比接收設備處理能力大的數(shù)據(jù)；多路傳輸使得多個應用程序的數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)揭粋€物理鏈路上；虛電路由傳輸層建立、維護和終止；差錯校驗包括為檢測傳輸錯誤而建立的各種不同結構；而差錯恢復包括所采取的行動（如請求數(shù)據(jù)重發(fā)），以便解決發(fā)生的任何錯誤。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　會話層

　　會話層建立、管理和終止表示層與實體之間的通信會話。通信會話包括發(fā)生在不同網(wǎng)絡應用層之間的服務請求和服務應答，這些請求與應答通過會話層的協(xié)議實現(xiàn)。它還包括創(chuàng)建檢查點，使通信發(fā)生中斷的時候可以返回到以前的一個狀態(tài)。

　　第六層　表示層

　　表示層提供多種功能用于應用層數(shù)據(jù)編碼和轉化，以確保以一個系統(tǒng)應用層發(fā)送的信息可以被另一個系統(tǒng)應用層識別。表示層的編碼和轉化模式包括公用數(shù)據(jù)表示格式、性能轉化表示格式、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)表示格式就是標準的圖像、聲音和視頻格式。通過使用這些標準格式，不同類型的計算機系統(tǒng)可以相互交換數(shù)據(jù)；轉化模式通過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，美國標準信息交換碼）；標準數(shù)據(jù)壓縮模式確保原始設備上被壓縮的數(shù)據(jù)可以在目標設備上正確的解壓；加密模式確保原始設備上加密的數(shù)據(jù)可以在目標設備上正確地解密。

　　表示層協(xié)議一般不與特殊的協(xié)議棧關聯(lián)，如QuickTime是Applet計算機的視頻和音頻的標準，MPEG是ISO的視頻壓縮與編碼標準。常見的圖形圖像格式PCX、GIF、JPEG是不同的靜態(tài)圖像壓縮和編碼標準。

　　第七層　應用層

　　應用層是最接近終端用戶的OSI層，這就意味著OSI應用層與用戶之間是通過應用軟件直接相互作用的。注意，應用層并非由計算機上運行的實際應用軟件組成，而是由向應用程序提供訪問網(wǎng)絡資源的API（Application Program Interface，應用程序接口）組成，這類應用軟件程序超出了OSI模型的范疇。應用層的功能一般包括標識通信伙伴、定義資源的可用性和同步通信。因為可能丟失通信伙伴，應用層必須為傳輸數(shù)據(jù)的應用子程序定義通信伙伴的標識和可用性。定義資源可用性時，應用層為了請求通信而必須判定是否有足夠的網(wǎng)絡資源。在同步通信中，所有應用程序之間的通信都需要應用層的協(xié)同操作。

　　OSI的應用層協(xié)議包括文件的傳輸、訪問及管理協(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。



　　TCP/IP協(xié)議被組織成四個概念層，其中有三層對應于ISO參考模型中的相應層。ICP/IP協(xié)議族并不包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，因此它不能獨立完成整個計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的功能，必須與許多其他的協(xié)議協(xié)同工作。

　　TCP/IP分層模型的四個協(xié)議層分別完成以下的功能：

　　第一層　網(wǎng)絡接口層

　　網(wǎng)絡接口層包括用于協(xié)作IP數(shù)據(jù)在已有網(wǎng)絡介質(zhì)上傳輸?shù)膮f(xié)議。實際上TCP/IP標準并不定義與ISO數(shù)據(jù)鏈路層和物理層相對應的功能。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)結構和實際物理硬件之間的接口。

　　第二層　網(wǎng)間層

　　網(wǎng)間層對應于OSI七層參考模型的網(wǎng)絡層。本層包含IP協(xié)議、RIP協(xié)議（Routing Information Protocol，路由信息協(xié)議），負責數(shù)據(jù)的包裝、尋址和路由。同時還包含網(wǎng)間控制報文協(xié)議（Internet Control Message Protocol,ICMP）用來提供網(wǎng)絡診斷信息。

　　第三層　傳輸層

　　傳輸層對應于OSI七層參考模型的傳輸層，它提供兩種端到端的通信服務。其中TCP協(xié)議（Transmission Control Protocol）提供可靠的數(shù)據(jù)流運輸服務，UDP協(xié)議（Use Datagram Protocol）提供不可靠的用戶數(shù)據(jù)報服務。

　　第四層　應用層

　　應用層對應于OSI七層參考模型的應用層和表達層。因特網(wǎng)的應用層協(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（遠程終端協(xié)議）、SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）、IRC（因特網(wǎng)中繼會話）、NNTP（網(wǎng)絡新聞傳輸協(xié)議）等。