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插圖來源：《圖解TCP/IP》
一.計算機與網絡的發展
計算機從上世紀50年代開始普及，以下是我結合《圖解TCP/IP》中的知識，按自己的理解整理而成計算機與網絡的大致發展例程。
1.1 批處理系統
所謂批處理，就是將程序和數據放在存儲介質中，比如卡帶、磁盤，計算機按照一定的順序讀取執行程序的過程。
批處理系統的運行需要人爲地把程序和數據的內容放入計算機，並且一次只能執行一個程序爲一個用戶服務，主要用於大規模計算或處理。
1.2 分時系統
上面的批處理系統是每時每刻只能由一個程序運行，即服務於一個用戶。分時系統的出現改善了這種狀況，分時系統的一個主機配有多個終端，可以在每一個終端上訪問主機，主機上實現分時處理，從終端上看就相當於買個終端都是一個獨立的計算機。
分時系統的最大特點就是獨佔性，即各個終端之間相互不影響，系統中每一個終端與主機都是獨立的通信線路。
1.3 計算機之間的通信
分時系統只是終端與主機之間的通信，還不能夠直接實現計算機之間的通信，以前計算機之間的通信是通過人工搬移存儲介質實現的。
分佈式處理則是將不同地點的，或具有不同功能的，或擁有不同數據的多臺計算機通過通信網絡連接起來，在控制系統的統一管理控制下，協調地完成大規模信息處理任務的計算機系統。
初代計算機之間的通信系統（可以理解爲分佈式處理系統）如圖：
這時候各個計算機之間的通信是通過主機之間的連線實現的，用戶可以在一個終端中執行程序，將得出的數據通過主機傳給另一個主機，在另一個主機下的終端可以處理得到的數據或者直接打印數據，這就是初代計算機之間的通信方式，有一點現代分佈式處理的雛形。
1.4 基於分組交換技術的計算機網絡
上面介紹的計算機之間的通信有一定的限制，那就是不同架構（或者廠商）之間的計算機可能無法進行有效通信。
分組交換技術（Packet switching technology）也稱包交換技術，是將用戶傳送的數據劃分成一定的長度，每個部分叫做一個分組，通過傳輸分組的方式傳輸信息的一種技術。它是通過計算機和終端實現計算機與計算機之間的通信，在傳輸線路質量不高、網絡技術手段還較單一的情況下，應運而生的一種交換技術。每個分組的前面有一個分組頭，用以指明該分組發往何地址，然後由交換機根據每個分組的地址標誌，將他們轉發至目的地，這一過程稱爲分組交換。
所以，計算機網絡就應運而生了，基於分組交換技術的計算機網絡可以使各種各樣的計算機之間進行相互通信連接，如圖：
1.5 互聯網時代的計算機網絡
互聯網時代的計算機網絡，是可以將不同廠商、不同架構的計算機連接在一起，與此同時，建立在計算機網絡連接基礎上的各種信息傳播方式迎來了爆發式的發展，電子郵件、萬維網等信息傳播方式進入千家萬戶。
現如今，人們只要接入互聯網，理論上就可以通過互聯網絡與世界上任意一個有網絡連接的設備進行通信。
1.6 計算機網絡中協議的規定
隨着互聯網的發展，人們不再滿足僅僅建立連接，人們開始追求更加安全穩定的連接，隨之規定了計算機網絡的傳輸協議，將龐大的計算機網絡通信分層來進行分析，這樣不僅僅有助於人們理解龐大的計算機網絡，還助於協議的規定與修正。
互聯網中常用到的協議有IP、TCP、HTTP等，而TCP/IP協議就是計算機網絡協議的集大成者，現在基本所有可以聯網的設備都支持TCP/IP協議，當然還有其他類型的網絡體系結構，如圖：
在計算機通信中，從物理連接層面到應用程序的軟件層面，各個組件都必須嚴格遵循事先達成的約定（協議）纔可以進行通信，只要某一部分稍有差錯就可能導致整個通信系統無法正常運行。所以，規定統一的協議十分有必要，那麼問題來了，這麼重要的協議由誰來規定好呢？
1.7 協議的標準化
爲了解決協議的標準化，ISO（國際標準化組織）制定了一個國際標準OSI（開放式通信系統參考模型）來對通信系統進行標準化。ISO在指定標準化OSI之前，對網絡體系結構的相關問題進行了討論，最終提出了作爲通信協議設計指標的OSI參考模型。戲劇的是當時OSI所定義協議並沒有得到普及，但是在設計OSI協議之初作爲指導方針的OSI參考模型卻經常被用於網絡協議的制定當中。
OSI參考模型將複雜的協議整理分爲了七層，如圖：
下面就介紹一下OSI各層的詳細情況！
二.OSI七層參考模型概述
開放式系統互聯通信參考模型（英語：Open System Interconnection Reference Model，縮寫爲 OSI），簡稱爲OSI模型（OSI model），一種概念模型，由國際標準化組織提出，一個試圖使各種計算機在世界範圍內互連爲網絡的標準框架，定義於ISO/IEC 7498-1。
OSI參考模型的七層結構放如圖：
各層的主要功能以及概覽如下：
總的來說，應用層決定數據發送的內容；表示層負責轉化數據格式；會話層負責選擇連接方式；傳輸層負責確定連接；網絡層負責地址管理和路由選擇；數據鏈路層負責互連設備之間的數據傳輸；物理層以電信號來傳輸數據。
2.1 應用層
應用層處於OSI七層模型的最頂層，也是面向用戶（或者說程序）的，比如發送一封郵件。
A主機給B主機發送一封郵件，“輸入郵件內容和收件者”就是應用層的操作，在用戶點擊發送郵件後，就進入了應用層的協議處理，應用層協議會在傳輸的數據前端加上一個首部信息，這個首部信息中表明瞭信息內容以及收件人。
應用層的主要任務就是規定傳輸的信息以及傳輸的目的地，A主機中經過應用層協議處理的信息會發往下一層（表示層）在經過每層的協議處理之後通過通信線路發送至B主機，B主機收到信息之後會逐層解析，最後到達B的應用層，經過應用層解析後就收到了A發送的信息。
2.2 表示層
主機A向主機B發送郵件，郵件內容的數據格式是由A中郵件軟件決定的，如果B使用的郵件軟件和A一樣，那數據直接傳過去就可以正常解析了，但是如果A、B使用的軟件不一樣時，A發送的格式B是直接解析不出來的。
表示層就是解決這種問題的，表示層將A的數據格式轉換成網絡中通用的標準數據格式，B接收後，在B的表示層將網絡中通用的標準數據格式轉換成B的數據格式。由於數據被轉換爲標準的格式後再進行處理使得異構的機型之間也能保持數據的一致性。
表示層是進行統一的網絡數據格式與某一計算機特有的數據格式之間轉化的分層，表示層之間爲了標識編碼格式也會添加首部信息，然後將數據交給下一層處理。
2.3 會話層
會話層已經將通信的數據格式轉換爲網絡中通用的標準數據格式，如果A給B寫了10封郵件，那這十封郵件是一件一件發送到B還是一次性發送到B？這就涉及到A、B之間建立的連接方式了，A、B可以建立一次長連接來發送這10封郵件，也可以給每一封郵件建立一次短連接。
會話層決定採用何種連接方法來連接A、B，會話層也會在從表示層收到的數據中添加首部信息，再轉發給下一層，首部信息中記錄着數據傳輸的信息。
2.4 傳輸層
上面提到的三個層都是在主機內處理信息，爲信息的發送做準備，傳輸層以下就是真正負責在網絡中傳輸數據的部分了。
A、B之間要交流肯定得建立連接吧，傳輸層就是決定連接的建立和斷開的，比如TCP就是傳輸層協議，TCP保證了數據傳輸的可靠性，也就是TCP可以建立穩定的連接。
傳輸層爲了確保所傳輸的數據到達目的地，會在通信倆端的主機之間進行確認，如果數據沒有到達，會重新發送，傳輸層也會在數據附加首部來識別這一層的數據。
2.5 網絡層
網絡層的作用是在網絡與網絡相互連接的環境中，將數據從發送端主機發送到接收端主機，要知道在發送端與接收端之間有很多條傳輸鏈路可以走，如何選擇最優路徑進行傳輸而又能夠準確將信息傳到接收端，這就需要網絡層的協助了。
在實際傳輸數據時，目的地址很重要，目的地址是每個設備在網絡中的唯一地址，最終數據傳輸的終點就是這個目的地址。
網絡層負責將數據發送至最終的目的地址，所以有了目的地址和網絡層的發送處理，就可以將數據發送至實際上任意一臺互聯設備了，網絡層也會數據附加首部來識別這一層的數據。
2.6 數據鏈路層與物理層
通信的實際傳輸是通過傳輸媒介實現的，數據鏈路層就是在通過傳輸介質互聯的設備中進行數據處理。
物理層中，將數據的0、1轉換爲電壓和脈衝傳輸給物理的傳輸介質，而相互直連的設備之間使用地址實現傳輸。這種地址被稱爲MAC地址，也可以稱爲物理地址或者硬件設備。採用MAC地址，目的是爲了識別連接到同一個傳輸介質上的設備。因此，在這一層將包含MAC地址信息的首部附加到從網絡層轉發的數據上，將其發送到網絡。
網絡層與數據鏈路層都是基於目標地址將數據發送給接收端的，但事實網絡層負責將整個數據發送給最終目標地址，而數據鏈路層只負責發送一個分段內的數據。
在數據發送過程中給，經由路由器轉發的信息的傳輸也涉及到網絡層和數據鏈路層。
2.7 接收端的處理
在接收端的處理與發送端的處理恰恰相反，從物理層開始逐層解析收到的數據，最終將發送的數據有效內容顯示在應用層上。