第1章 OSI和TCP/IP

如果你家电话坏了，需要买一台新的电话来替换这台坏掉的，那么只要你卡里的钱足够支付一台电话的费用，你就可以随便找一个购物网站下个订单。等电话送来之后，你再亲自把电话线插到新电话的插孔里，替换的工作就算大获成功了。只要有张信用卡，连学龄前的小朋友都能轻松完成这项工作。但不知你想过这个问题没有：甭管坏掉的那台电话是美国原装进口的AT&T、德国原装的Gigaset、荷兰原装的飞利浦、日本原装的松下，还是国产的步步高，也甭管你再买来的这台电话是哪国的产品，只要这玩意儿叫“固定电话”，你把线插好之后它都一样好用。这是为什么？现在把这个问题延伸一下思考：如果其他某个星球上也有智慧生命体，它们也独立发展出了和地球人一样发达的科技文明，科技文明的产品中也有电话一类的通信产品，而且这种通信产品所采用的技术和原理与地球上的一样，那么这台外星人生产的电话能够在地球使用吗？

乍一想，甭管哪里生产的电话，只要原理相同，拿过来都应该能用。如果外星人独立研发出了和地球上的汽车原理相同的机动车，那么只要能把它运过来，在地球上轱辘当然也能转。但稍微仔细想想，大部分人就应该会得出相似的结论：“外星电话”在地球上应该是用不了的。

从宏观的角度上看，外星电话的接口大小几乎不太可能跟咱电话的接口相匹配。而接口不一样大，接头就插不进去；退一万步说，就算接头能插进去，外星人定义的编码转化方式也不可能和地球人定义的完全一样。比如说，对于地球人生产的固定电话，如果你用信号发生器同时产生693赫兹和3336赫兹这两个频率的声音，从听筒传进去，经过咱的电话转码，最终会拨出号码0。这可不是自然规律，这是地球人之间为了相互交流而自己定义的通信规则。人家外星人也会有自己定义的规则（见图1-1）。

这样一来，在其他国家生产的电话也能在国内使用，其原因就很清楚了。这是因为电话生产厂家都遵循了相同的规则，而这些规则来自与电话通信有关的标准，只有遵守这些标准生产出来的电话才能应用于电话通信网。而外星电话（就算有）之所以在地球上使用不了，那是因为人家没有参与制定咱地球人的电话通信协议，所以也不按照咱的规则生产电话。这也是我在上文特意用黑体字强调了“独立发展”这四个字的原因。

图1-1　地球人与外星人的通信障碍

针对这个问题的思考不是无的放矢，而是为了说明一个道理：通信是一项由多方参与的任务，因此要想实现通信，参与通信的各方必须在相关层面遵循相同的标准。相较之下，双方是否使用了相同的通信原理反而并不是那么重要。

甚至可以推断，如果不是地理大发现之后，人类文明日渐走向一体化和全球化，而电话系统的功能又如此单一，很可能至今为止，一个国家生产的电话，到了另一个国家还是使用不了。

有证据吗？有！互联网发展史中，标准化的进程就是最好的证据。标准化的工作就是因为早期异构系统之间无法进行通信，才被推上议事日程的。

懂一点英文构词法的人都明白，所谓“Internet”其实是在“网”（net）这个词的前面加了一个前缀“Inter”，而这个前缀表示的就是“相互”。所以，无论把Internet翻译成“互联网”还是“网际网络”都是十分贴切的。一言以蔽之，Internet就是连接网络的网络。

既然互联网是连接网络的网络，显然说明在互联网产生之前，网络就已经存在了。在早期计算机网络中，最为著名的是阿帕网。这个网络自1969年开始投入运营，它最初只是将位于美国西部四所高校内的核心计算机连接了起来。到了20世纪70年代，阿帕网希望能够进一步与其他节点进行互联。这时，它遭遇了我们在前文中试图通过外星电话解释的那个问题：标准化。正是标准化方案的欠缺，制约了阿帕网的发展。但也是在那个年代，更多机构建立了自己的独立网络。从那时起，人们意识到一个问题：要想实现各个网络的广泛互联，就必须对这些有计算机参与的通信系统进行标准化。于是，通信的标准化模型及协议栈就开始在那个时期酝酿。20世纪70年代中后期，TCP/IP协议栈应运而生。标准化方案的出台为网络互联提供了基础。1986年，基于TCP/IP协议栈的NSFnet建立，在美国国家科学基金会的鼓励与资助下，许多机构将自己的局域网并入NSFnet中。从那时起，网络互联就成了一种不可逆转的趋势，并将深刻影响人类文明的发展进程。

综上所述，在互联网发展的过程中，对网络的通信方式进行标准化的工作厥功至伟。在接下来的两章中，我们会向即将开始了解这个技术世界的读者介绍网络世界的标准。这两章的内容就像一本漫画或者小说的前情提要，或者一部电影的开场白，虽然难免乏味，却必不可少。

那么，在深入讲解OSI和TCP/IP这两个模型所具有的划时代意义之前，让我们先来了解一个术语：协议。