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網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的背后“OSI與TCP/IP模型”

2023/07/21/編輯：小U

“經(jīng)濟基礎(chǔ)決定上層建筑”，經(jīng)濟基礎(chǔ)的性質(zhì)決定上層建筑的性質(zhì)，經(jīng)濟基礎(chǔ)的變革必然引起上層建筑的變革，并決定其變革的方向。20世紀70年代的互聯(lián)網(wǎng)市場肆意發(fā)展、遍地開花，它熱切期待著一個上層的秩序來規(guī)范整個互聯(lián)網(wǎng)空間。OSI和TCP/IP參考模型應(yīng)運而生，終結(jié)了網(wǎng)絡(luò)模型百家爭鳴的局面，引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)進入了互聯(lián)互通時代。TCP/IP 最初由 DARPA（美國國防高級研究計劃局）的兩位科學(xué)家于 1970 年代開發(fā)，這兩位科學(xué)家分為是Vint Cerf 和 Bob Kahn，被稱為 Internet 之父。

OSI模型

在1977年，國際標準化組織ISO的技術(shù)委員會成立了一個新的分委員會專門研究"開放系統(tǒng)互聯(lián)"。在1983年形成了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(Open System Interconnection Refence Model)的正式文件，即著名的ISO7498國際標準，并記為OSI/RM,有時也籠統(tǒng)稱為OSI。任何兩個系統(tǒng)只要遵守該參考模型和有關(guān)標準，就能夠進行互聯(lián)。

物理層：實現(xiàn)計算機節(jié)點之間比特流的透明傳輸，規(guī)定傳輸媒體接口的標準，屏蔽掉具體傳輸介質(zhì)和物理設(shè)備的差異，使數(shù)據(jù)鏈路層不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的具體傳輸介質(zhì)；數(shù)據(jù)鏈路層：通過差錯控制、流量控制等方法，使有差錯的物理線路變?yōu)闊o差錯的數(shù)據(jù)鏈路；網(wǎng)絡(luò)層：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址與物理地址的轉(zhuǎn)換，并通過路由選擇算法為分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當?shù)穆窂剑粋鬏攲樱禾峁┰炊伺c目的端之間提供可靠的透明數(shù)據(jù)傳輸，傳輸層協(xié)議為不同主機上運行的進程提供邏輯通信；會話層：是用戶應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口，負責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點之間建立、維持、終止通信；表示層：處理用戶數(shù)據(jù)的表示問題；應(yīng)用層：為用戶的應(yīng)用進程提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，完成和實現(xiàn)用戶請求的各種服務(wù)。OSI參考模型在實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時，要求在網(wǎng)絡(luò)的出口處實現(xiàn)本網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)向標準網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，而在網(wǎng)絡(luò)入口處實現(xiàn)標準網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)向本網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)亩际菢藴鼠w系接口的數(shù)據(jù)。

什么是TCP/IP？

相比于OSI模型，TCP/IP模型同樣采用了分層結(jié)構(gòu)，但是由于OSI模型中的會話層與表示層在實際應(yīng)用中很少使用，因此TCP/IP模型簡化了模型。TCP/IP的參考模型將協(xié)議分成四個層次，它們分別是鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。TCP/IP協(xié)議族按照層次由上到下，層層包裝。最上面的是應(yīng)用層，這里面有http，ftp 等等我們熟悉的協(xié)議。而第二層則是傳輸層，著名的TCP和UDP協(xié)議就在這個層次。第三層是網(wǎng)絡(luò)層，IP協(xié)議就在這里，它負責(zé)對數(shù)據(jù)加上IP地址和其他的數(shù)據(jù)以確定傳輸?shù)哪繕?。第四層是?shù)據(jù)鏈路層，這個層次為待傳送的數(shù)據(jù)加入一個以太網(wǎng)協(xié)議頭，并進行CRC編碼，為最后的數(shù)據(jù)傳輸做準備。

IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGMP的數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)格式傳輸。要注意的是，IP不是可靠的協(xié)議，這是說，IP協(xié)議沒有提供一種數(shù)據(jù)未傳達以后的處理機制，這被認為是上層協(xié)議：TCP或UDP要做的事情。

OSI參考模型 vs TCP/IP參考模型

在20世紀80年代，幾乎所有專家都認為OSI參考模型與協(xié)議將風(fēng)靡世界，但事實卻與人們預(yù)想的相反。國際化標準組織本來計劃通過推動OSI參考模型與協(xié)議的研究來促進網(wǎng)絡(luò)的標準化，但事實上它的目標并沒有達到。在網(wǎng)絡(luò)標準化的進程中，面對的是這樣一個事實：OSI參考模型由于要照顧各方面的因素，變得大而全，效率很低。所以，OSI用于理論研究學(xué)習(xí)，TCP/IP常用于工程實踐中。實際工作中TCP/IP協(xié)議是早于OSI模型出現(xiàn)的。同時由于OSI是理論模型，在分層上過于復(fù)雜，導(dǎo)致部分功能重復(fù)出現(xiàn)，極大的降低了系統(tǒng)效率，所以通常選擇更加精簡靈活的TCP/IP協(xié)議。

OSI和TCP/IP都是很基礎(chǔ)但又非常重要的知識，很多知識點都是以它們?yōu)榛A(chǔ)去串聯(lián)的。底層掌握得越透徹，理解上層時會越順暢?；赝^去的10kbps的低速網(wǎng)，到如今的光纖入戶、5G通信，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展從未止步。未來互聯(lián)網(wǎng)將發(fā)展成什么水平？是腦機接口技術(shù)的成熟，還是虛擬世界的應(yīng)用，讓我們共同期待...