目錄

1 為什麼要分層 ?

2 三個體系機構

• 2.1 OSI七層體系結構
• 2.2 TCP/IP四層體系
• 2.3 原理教學的五層體系結構

1 為什麼要分層？

在學習了解三個計算機體系結構之前，我們應該先了解一個問題：為什麼要分層？要回答這個問題，我們需要先了解我們的需求——實現主機與主機之前的通信。

如果你是一個設計者，你該如何考慮實現兩台主機之前的通信問題呢？

首先，我們以實現主機A向主機B發送一個文件為例，我們需要考慮以下問題：

• 如何找到主機B？
• 如何與主機B建立通信連接？
• 信息該以什麼形式傳輸？
• 信息應該在什麼載體上傳輸？

等等之類的問題。顯然，這是一個極為複雜的任務，因此我們需要使用抽象和拆解的思維，將這個任務大致分為以下三個抽象模塊，如圖所示：

其中各模塊職責如下：

• 文件傳送模塊：負責文件發送與接收的業務邏輯與命令下發等；
• 通信服務模塊：負責在主機A和主機B之間進行可靠的數據交換；
• 網絡接入模塊：負責找到主機B，並將數據正確地發送到主機B端；

由此可見，對於一個複雜的網絡通信任務，將其進行分層實現具有以下優點：

• 獨立解耦
• 靈活
• 易於實現與維護
• 方便進行標準化等等。

於是就有了以下三個體系結構：

• 網絡專家組提出的七層ISO(Open Systems Interconnection)體系結構；
• 實際工業界實現的四層TCP/IP體系結構；
• 理解原理和教學使用的五層體系結構；

下面我們來了解下這個三個體系結構吧。

2 三個體系結構

先來張三個體系結構的對比圖，如下所示：

2.1 OSI七層體系結構

OSI Model(Open Systems Interconnection Model)，全稱是開放式系統互聯模型，由ISO(International Organization for Standardization，國家標準組織)於1984年提出。

OSI模型主張將一個網絡互聯繫統分為如上圖所示的七層結構，每層有不同分工。

但是由於其層次劃分太過複雜(不是層次越多越好)，並沒有在工業界實際落地，反而是更加簡單的TCP/IP四層體系結構在工業界中廣為流行(這告訴我們工業界的標準還是得結合實際是否能夠落地才行)。

2.2 TCP/IP四層體系

在工業上，眾多網絡公司實際落地的，實際是TCP/IP的四層體系結構。

雖然叫TCP/IP體系結構，可它不僅僅只包含這兩種協議。

其四層結構自上而下分別是：應用層、運輸層、網際層（不叫網絡層，是為了強調該層是為了解決不同網絡的互聯問題，實際也可叫網絡層），和網絡接口層（該層沒有實際內容）。

由於TCP/IP體系結構在網絡接口層並沒有什麼實際內容，所以我們在實際學習的時候基本就是將OSI的底部兩層填充到TCP/IP模型中，形成了一個五層的教學模型。

2.3 原理教學的五層體系結構

接下來以五層教學模型為例，先簡單聊聊具體每一層的主要功能和職責吧。

如果從下往上看，下面一層都是為上一層服務的，我們在最上層的應用層中描述我們要做什麼，而下面四層來分步進行具體實現。各層提供的服務如下所示：

• 物理層：在計算機之間的各種傳輸媒介中，提供傳輸比特流服務；
• 數據鏈路層：在不同鏈路中，提供正確且可靠的傳輸數據幀服務；
• 網絡層：在分組交換網上，為不同主機提供路由與通信服務；
• 運輸層：在不同主機進程中，提供復用且分用的通用數據傳輸服務；
• 應用層：在不同主機應用進程間，提供一種進程間通信和交換的規則服務；

如果沒有明白具體它們是怎麼實現這些服務的，沒關係，現在只需有這個分層的概念就行。