OSI参考模型与TCP/IP体系

• 协议&接口
  • 上层与下层之间交互所遵守的约定，叫做 接口
  • 同一层之间的交互所遵守的约定，叫做 协议
  • 以前总是说，数据链路层的数据包叫做帧frame，不过现在也意识到，数据链路层同样也负责将frame转换为比特流，交付给物理层
• 协议的分层
  • TCP/IP
• 
  

  对传输方式的分类

1 按照连接分类

面向连接

• 在发送数据之前，需要在收发主机之间建立一条通信线路（真实/虚拟，独占/公用都是可以的）

• 类似打电话，拨号->接电话就是一个建立连接的过程，之后才是正是通信

  无连接

• 没有建立&断开连接的过程，想发数据就直接发

• 就像是寄邮件，填写了地址，交给邮递员就可以了，至于能不能寄到，地址是否存在，都不需要操心了

似乎无连接也意味着不可靠，不过可以通过更高一层的协议来可靠地使用它

2 按照传输数据的方式分类

电路交换

• 历史久远，主要用于过去的电话网

• 交换机负责数据的中转处理，在两台通信机器之间建立一条独占的连接

  分组交换

• 现在流行，比如TCP/IP就在使用

• 路由器负责数据的转发。每个分组都包含连接的信息（这也算是利用了冗余），所以一条线路可以为多组通信机器服务

  3 按照接收端的数量分类

  单播 Unicast

  一对一，比如打电话

  广播 Broadcast

• 将消息发送给多个对象

• 准确的说，是广播域内的全部对象。比如fm的频段、路由器的内部交换等

  多播 Multicast

• 类似广播，将消息发送给多个主机，但会对目标进行限定，只发送给自己指定的一组主机

• 也就是说，对于接收方是受限制的，可控制的

• 比如电视会议，如果是采取广播的方式，则无法知道谁在参会

  任播 Anycast

• 类似多播，都是要发给一群特定的主机。但方式是，发送给一台机器，由这一台机器进行组内的广播

• 应用：DNS根域名解析服务器

  地址

1 地址的唯一性

常见的地址有：

• 应用层中，电子邮件地址
• 传输层中，IP+端口号组成的SOCKET
• 网络层中的IP地址
• 数据链路层中的MAC地址

既然地址用于通信，也就意味着能够准确地描述通信的对象，也就需要地址具有唯一性。比如身份证号（一个对象）、Tencent公司（一组对象）、Tencent公司的某一个人（用于任播）……

2 地址的层次性

随着地址的数量增加，想要找到自己的目标地址的效率也会降低，所以地址的分层也是必要的。

我们最重要的两个地址是IP地址与MAC地址，它们都具有唯一性，但MAC地址并不具有层次性。MAC地址可以理解为网卡的地址，每块网卡的地址都是唯一的，并且也是真正负责最终通信的地址，但并没有进行分层。

而IP地址一方面分为网络号和主机号，网络号相同的主机属于同一网段，且通常在结构、地理位置上都比较相近、集中，所以是有层次的。

网络的硬件设备

1 中继器 Repeater

对于信号在传播过程发生的信号衰减等问题，中继器可以将信号进行整形放大的还原操作，以使得其有效的传播距离得到延伸。通过中继器相连的都属于同一个网络。

所以中继器的作用就是，无脑地将信号传给下一条链路。

多端口的中继器就是HUB。

现在可能对hub需要做区分了，有的hub只有中继功能，有的具有网桥功能

2 网桥/2层交换机

相比中继器，网桥可以将数据帧暂存与内存中，所以可以连接带宽不同的网络，所以网桥具有分割、划分网络的意义（可以隔离冲突域）。

3 路由器

后续的路由器等内容懒得记录了，这里讲的并不细致，没有太大价值。

4 4-7层交换机

也许书中对于4-7层交换机的阐述会让你对交换机这个名词的理解更深入一点，比如防火墙、Nginx就可以算作是4-7层交换机。

似乎路由器是一个更常用的词语，比如，Golang中的httprouter，也算是自定义的交换机了。

5 网关

网关与路由器类似，不过负责的是传输层及以上的数据的转发、转换。

例子：

• 手机邮件与PC邮件的协议不相同，却可以通过网关转换格式后进行通信
• VPN等代理服务器

  一些思考

1 HTML是应用层协议吗？

在这本书中，HTML被归类为TCP/IP中的应用层协议，我觉得还是很有意思的。

首先我们应该看看，什么是协议。参照书中的说明：

协议就是计算机与计算机之间通过网络实现通信时，事先达成的一种“约定”

参考一下OSI模型，每一层所做的事情，都是在按照自己的格式对上层交付的数据进行打包，进行格式化（发送方）；或者是对下层提交的数据，按照自己的方式进行解析（接收方）。

而什么是HTML：

超文本标记语言（英语：HyperText Markup Language，简称：HTML）是一种用于创建网页的标准标记语言

按照我的理解，HTML就是各种浏览器可以解析的一种语言格式，那么换句话说，HTML就是浏览器所遵循的一种约定。从逻辑上来说，HTML是应用层的一种协议，我觉得也无可厚非。

不过按照这个逻辑，当你将JSON、XML作为你服务器与客户端之间交互的格式的时候，它们也可以算作是应用层的一种协议。所以在这个问题上，并不需要多么严肃或者拘谨，有理有据的逻辑认知，一定比这个问题的答案更重要。

在《Go语言圣经》中，确实也提到了，JSON、XML等，都是一种非标准的协议

2 协议的分层

OSI参考模型的划分十分详细，但是TCP/IP的协议体系最终成为了主流，也就是说，工业实现与标准并不一定要完全一致。这里完全可以推广到各个方面，譬如多路归并算法，作为一个外部排序算法，使用了败者树提升效率，不过当数据拉到内存的时候，简单地使用快速排序（比如Java中的 sort() 函数）在许多场景下，也是可行的。

回归正题，协议的分层就类似模块化开发，我觉得也可以说是面向接口的开发。这个理念在Go语言中也得到了推广，也算是对这个的相互印证吧。不过参照原文的描述：

而分层的劣势，可能就在于过分模块化，使处理变得更加沉重，以及每个模块都不得不实现相似的处理逻辑

其实这和过度优化、微服务的过度细分以及微内核的设计都有点像。设计得很优雅，但是着陆的时候可不见得漂亮，所以即便微内核的理想设计是将内核分布在内核空间和用户空间，但Mac OS X、Windows NT们仍然没有将任何一个微内核放在用户空间。