目录

1 为什么要分层 ?

2 三个体系机构

• 2.1 OSI七层体系结构
• 2.2 TCP/IP四层体系
• 2.3 原理教学的五层体系结构

1 为什么要分层？

在学习了解三个计算机体系结构之前，我们应该先了解一个问题：为什么要分层？要回答这个问题，我们需要先了解我们的需求——实现主机与主机之前的通信。

如果你是一个设计者，你该如何考虑实现两台主机之前的通信问题呢？

首先，我们以实现主机A向主机B发送一个文件为例，我们需要考虑以下问题：

• 如何找到主机B？
• 如何与主机B建立通信连接？
• 信息该以什么形式传输？
• 信息应该在什么载体上传输？

等等之类的问题。显然，这是一个极为复杂的任务，因此我们需要使用抽象和拆解的思维，将这个任务大致分为以下三个抽象模块，如图所示：

其中各模块职责如下：

• 文件传送模块：负责文件发送与接收的业务逻辑与命令下发等；
• 通信服务模块：负责在主机A和主机B之间进行可靠的数据交换；
• 网络接入模块：负责找到主机B，并将数据正确地发送到主机B端；

由此可见，对于一个复杂的网络通信任务，将其进行分层实现具有以下优点：

• 独立解耦
• 灵活
• 易于实现与维护
• 方便进行标准化等等。

于是就有了以下三个体系结构：

• 网络专家组提出的七层ISO(Open Systems Interconnection)体系结构；
• 实际工业界实现的四层TCP/IP体系结构；
• 理解原理和教学使用的五层体系结构；

下面我们来了解下这个三个体系结构吧。

2 三个体系结构

先来张三个体系结构的对比图，如下所示：

2.1 OSI七层体系结构

OSI Model(Open Systems Interconnection Model)，全称是开放式系统互联模型，由ISO(International Organization for Standardization，国家标准组织)于1984年提出。

OSI模型主张将一个网络互联系统分为如上图所示的七层结构，每层有不同分工。

但是由于其层次划分太过复杂(不是层次越多越好)，并没有在工业界实际落地，反而是更加简单的TCP/IP四层体系结构在工业界中广为流行(这告诉我们工业界的标准还是得结合实际是否能够落地才行)。

2.2 TCP/IP四层体系

在工业上，众多网络公司实际落地的，实际是TCP/IP的四层体系结构。

虽然叫TCP/IP体系结构，可它不仅仅只包含这两种协议。

其四层结构自上而下分别是：应用层、运输层、网际层（不叫网络层，是为了强调该层是为了解决不同网络的互联问题，实际也可叫网络层），和网络接口层（该层没有实际内容）。

由于TCP/IP体系结构在网络接口层并没有什么实际内容，所以我们在实际学习的时候基本就是将OSI的底部两层填充到TCP/IP模型中，形成了一个五层的教学模型。

2.3 原理教学的五层体系结构

接下来以五层教学模型为例，先简单聊聊具体每一层的主要功能和职责吧。

如果从下往上看，下面一层都是为上一层服务的，我们在最上层的应用层中描述我们要做什么，而下面四层来分步进行具体实现。各层提供的服务如下所示：

• 物理层：在计算机之间的各种传输媒介中，提供传输比特流服务；
• 数据链路层：在不同链路中，提供正确且可靠的传输数据帧服务；
• 网络层：在分组交换网上，为不同主机提供路由与通信服务；
• 运输层：在不同主机进程中，提供复用且分用的通用数据传输服务；
• 应用层：在不同主机应用进程间，提供一种进程间通信和交换的规则服务；

如果没有明白具体它们是怎么实现这些服务的，没关系，现在只需有这个分层的概念就行。