互联网 I "硬核"技术

TCP/IP是互联网开放性的通信系统互连参考模型（OSI）的重要组成部分，而OSI则是构建整个互联网大厦的基础模型。互联网结构设计师借鉴了建筑学的"结构"理念，将OSI划分为7层结构，从上到下分别是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。每一层发挥不同的作用：

物理层很直观，与数据处理没有直接关系，只负责连接计算机与设备或者计算机与计算机，比如网卡与通讯电路的连接；

数据链路层负责保障数据在通信介质上以"帧"的形式传输，并且通过使用物理层地址(如MAC地址)来确认这些数据被发送至何处；

网络层定义了两个终端之间的连接，并为分组数据包选择优化的传输路径；

传输层，为了实现可靠性的通信，该层负责建立、维持释放虚电路，检测并纠正通信链路，提供流量控制服务以防止通信对方数据溢出，传输层隐藏通信实现的细节，向上层提供数据通信服务；

会话层规定了通信开始和结束时发送的数据形式等内容，"会话"是指两个通信系统之间进行逻辑通信，应用数据在该层内建立逻辑上的从传输开始到结束的过程通信链路；

表示层负责定义传输数据所用的压缩方式以及数据的表现形式等；

最后是应用层，我们日常所用的电子邮件SMTP、文件传输FTP、使用Web浏览器浏览网页HTTP等，都是在这一层完成特定目的应用的软件规格定义。

分层结构的优点是显而易见的，首先，人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节；其次，层间的标准接口方便了工程模块化；第三，分层的模式为数据传输创建了一个更好的互连环境，降低了复杂度，使程序更容易修改，产品开发的速度更快；最后，每层利用紧邻的下层提供服务。

温登·瑟夫  互联网体系结构的发明人、图灵奖获得者

互联网之所以能够"互联"，"窄腰结构"功不可没。窄腰结构是基于TCP/IP协议和互联网层级模型实现的独特的互联网体系结构特征。TCP/IP使得互联网能够向下兼容所有通讯手段，向上支持任何应用（如图2）。互联网体系结构的发明人、图灵奖获得者温登·瑟夫指出，互联网在设计之初，就定义了原型必须满足五个条件：第一，互联网不是为任何特殊应用而设计的网络，这是互联网的普适性：像传送明信片一样，语音、视频、IP电话……任何应用都可以在互联网上得到支撑。第二，可以运行在任何通信技术之上，包括电子电路、微波、光纤、无线、3G/4G/5G……。第三，允许在网络边缘创新，不需要为增加任何新的应用和服务而改变网络结构，这就是窄腰结构的优势，基本结构保持不变，应用可以无限扩展。第四，可扩展。互联网需要支持用户规模的持续扩大，现在互联网上连接的用户已经近40亿，IPv4的地址空间不足，因此发展IPv6势在必行。第五，互联网向任何新协议、新技术和新应用开放。

图2 互联网窄腰结构示意

互联网上的应用千变万化，今天互联网领域热议的云计算、大数据、物联网、智能制造、人工智能，以及应用互联网解决行业需求的工业互联网、能源互联网、金融互联网等，中国"互联网+"发展战略定义的13个产业领域互联网，都以互联网为基础支撑平台。互联网在不停的变化、演进、升级、扩展，但互联网的体系结构始终保持稳定，这就体现出了"窄腰"的价值和优势。窄腰的技术结构非常简单，但其厉害之处也恰恰就在于简单，它使人能够在这个"窄"平台上进行任何的创新。你不需要知道数据包走的是哪一条链路，不需要了解路由器的工作状态，也不需要为复杂的处理和传输的过程担忧，就像姚明传球，不需要关心下一个接球的潘长江够不够得着一样。

窄腰结构为互联网打开了创造的阀门。只要你需要就可以有创新的应用来满足你，只要有应用就一定有更高速、更便捷的通信方式支持。互联网之父可能想不出微信、微博、APP这些"古怪"东西，但有了互联网，任何人的智慧都被激发和汇集在一起，构建了今天庞大的互联网生态系统，开放、共享、竞争、创新、迭代，最后沉淀下来的必然都是闪闪发光的"真金"。