TCP/IP和Linux的发展历史
前言：文章是基于"极客时间"中盛延敏老师的课程——"网络编程实战"来摘录的。自己本科也是计算机科学与技术嵌入式方向，但是有时候提到Linux和unix还是一头雾水分不清，以及linux为什么和Mac OS那么相似，posix标准又是什么等等问题都有解答，所以准备记录一下。
主要内容：看一看TCP/IP事实标准和Linux操作系统是如何一步一步发展到今天的。
TCP发展历史
一般来说，我们认为互联网起源于阿帕网（ARPANET），最早的阿帕网还是非常简陋的，网络控制协议（Network Control Protocol，缩写NCP）是阿帕网中连接不同计算机的通信协议。在构建阿帕网（ARPANET）之后，其他数据传输技术的研究又被摆上案头。NCP诞生两年后，NCP的开发者温特·瑟夫（Vinton Cerf）和罗伯特·卡恩（Robert E. Kahn）一起开发了一个阿帕网的下一代协议，并在1974年发表了以分组、序列化、流量控制、超时和容错等为核心的一种新型的网络互联协议，一举奠定了TCP/IP协议的基础。
OSI & TCP/IP
TCP/IP在逐渐发展的同时，一个叫ISO的组织发现"计算机设备的互联互通"是一个值得研究的新领域，于是这个组织出面和众多厂商游说，“我们一起定义，出一个网络互联互通的标准吧，这样大家都遵守这个标准，一起把这件事情做大，大家就有钱赚了”。经过一段时间还真的搞出来一个非常强悍的标准，这就是OSI参考模型。
这个标准发布的时候已经是1984年了，有点尴尬的是，OSI搞得是很好，大家也都很满意，不过，等它发布的时候，ISO组织却惊讶地发现满世界都在用一个叫做TCP/IP协议栈的东西，而且，跟OSI标准半毛钱关系都没有。
事实上卡恩和瑟夫，一直都在不遗余力地推广TCP/IP。当然，TCP/IP的成功也不是偶然的，而是综合了几个因素后的结果：
- TCP/IP是免费或者是少量收费的，这样就扩大了使用人群；
- TCP/IP搭上了UNIX这辆时代快车，很快推出了基于套接字（socket）的实际编程接口；
- 这是最重要的一点，TCP/IP来源于实际需求，大家都在翘首盼望出一个统一标准，可是在此之前实际的问题总要解决啊，TCP/IP解决了实际问题，并且在实际中不断完善。
OSI的七层模型定得过于复杂，并且没有参考实现，在一定程度上阻碍了普及。不过，OSI教科书般的层次模型，对后世的影响很深远，一般我们说的4层、7层，也是遵从了OSI模型的定义，分别指代传输层和应用层。
OSI和TCP/IP的层次模型如下图：
UNIX操作系统发展历史
TCP/IP协议的成功，离不开UNIX操作系统的发展。接下来我们就看下UNIX操作系统是如何诞生和演变的。下图是Unix操作系统几十年的发展历史表：
主要从这张图上看3个分支：
- 图上标示的Research橘黄色部分，是由AT&T贝尔实验室不断开发的UNIX研究版本，从此引出UNIX分时系统第8版、第9版，终止于1990年的第10版（10.5）。这个版本可以说是操作系统界的少林派。天下武功皆出少林，世上UNIX皆出自贝尔实验室。
- 图中最上面所标识的操作系统版本，是加州大学伯克利分校（BSD）研究出的分支，从此引出4.xBSD实现，以及后面的各种BSD版本。这个可以看做是学院派。在历史上，学院派有力地推动了UNIX的发展，包括我们后面会谈到的socket套接字都是出自此派。
- 图中最下面的那一个部分，是从AT&T分支的商业派，致力于从UNIX系统中谋取商业利润。从此引出了System III和System V（被称为UNIX的商用版本），还有各大公司的UNIX商业版。
网络编程套接字接口，最早是在BSD 4.2引入的，这个时间大概是1983年，几经演变后，成为了事实标准，包括System III/V分支也吸收了这部分能力。
BSD分支、System III/System V分支、正统的UNIX分时系统分支都是互相借鉴的，也可以说是互相“抄袭”吧。但如果这样发展下去，互相不买对方的账，导致上层的应用程序在不同的UNIX版本间不能很好地兼容，这该怎么办？这里先留一个疑问，你也可以先想一想，稍后我会给你解答。
介绍几个你耳熟能详的重要UNIX玩家。
SVR 4
SVR4（UNIX System V Release 4）是AT&T的UNIX系统实验室的一个商业产品。它基本上是一个操作系统的大杂烩，这个操作系统之所以重要，是因为它是System III/V分支各家商业化UNIX操作系统的“先祖”，包括IBM的AIX、HP的HP-UX、SGI的IRIX、Sun（后被Oracle收购）的Solaris等等。
Solaris
Solaris是由Sun Microsystems（现为Oracle）开发的UNIX系统版本，它基于SVR4，并且在商业上获得了不俗的成绩。2005年，Sun Microsystems开源了Solaris操作系统的大部分源代码，作为OpenSolaris开放源代码操作系统的一部分。相对于Linux，这个开源操作系统的进展比较一般。
BSD
BSD（Berkeley Software Distribution），我们上面已经介绍过了，是由加州大学伯克利分校的计算机系统研究组（CSRG）研究开发和分发的。4.2BSD于1983年问世，其中就包括了网络编程套接口相关的设计和实现，4.3BSD则于1986年发布，正是由于TCP/IP和BSD操作系统的完美拍档，才有了TCP/IP逐渐成为事实标准的这一历史进程。
Mac OS X
用Mac笔记本的同学都有这样的感觉：Mac OS提供的环境和Linux环境非常像，很多代码可以在Mac上以接近线上Linux真实环境的方式运行。那是因为Mac OS和Linux的血缘是相近的，它们都是UNIX基础上发展起来的，或者说，它们各自就是一个类UNIX的系统。Mac系统又被称为Darwin，它已被验证过就是一个UNIX操作系统。如果打开Mac系统的socket.h头文件定义，你会明显看到Mac系统和BSD千丝万缕的联系，说明这就是从BSD系统中移植到Mac系统来的。
义，你会明显看到Mac系统和BSD千丝万缕的联系，说明这就是从BSD系统中移植到Mac系统来的。
Linux
我们把Linux操作系统单独拿出来讲，是因为它实在太重要了，全世界绝大部分数据中心操作系统都是跑在Linux上的，就连手机操作系统Android，也是一个被“裁剪”过的Linux操作系统。
Linux操作系统的发展有几个非常重要的因素，这几个因素迭加在一起，造就了如今Linux非凡的成就。我们一一来看有哪些因素：
- UNIX的出现和发展
第一个就是UNIX操作系统，要知道，Linux操作系统刚出世的时候， 4.2/4.3 BSD都已经出现快10年了，这样就为Linux系统的发展提供了一个方向，而且Linux的开发语言是C语言，C语言也是在UNIX开发过程中发明的一种语言。
- POSIX标准
UNIX操作系统虽然好，但是它的源代码是不开源的。那么如何向UNIX学习呢？这就要讲一下POSIX标准了，POSIX（Portable Operating System Interface for Computing Systems）这个标准基于现有的UNIX实践和经验，描述了操作系统的调用服务接口。有了这么一个标准，Linux完全可以去实现并兼容它。
POSIX相当于给大厦画好了图纸，给Linux的发展提供了非常好的指引。这也是为什么我们的程序在Mac OS和Linux可以兼容运行的原因，因为大家用的都是一张图纸，只不过制造商不同，程序当然可以兼容运行了。
- Minix操作系统
刚才提到了UNIX操作系统不开源的问题，那么有没有一开始就开源的UNIX操作系统呢？这里就要提到Linux发展的第三个机遇，Minix操作系统，它在早期是Linux发展的重要指引。这个操作系统是由一个叫做安迪·塔能鲍姆（Andy Tanenbaum）的教授开发的，他的本意是用来做UNIX教学的。Linux早期从Minix中借鉴了一些思路，包括最早的文件系统等。
- GNU
Linux操作系统得以发展还有一个非常重要的因素，那就是GNU（GNU’s NOT UNIX），它的创始人就是鼎鼎大名的理查·斯托曼（Richard Stallman）。斯托曼的想法是设计一个完全自由的软件系统，用户可以自由使用，自由修改这些软件系统。
GNU为什么对Linux的发展如此重要呢？事实上，GNU之于Linux是要早很久的，GNU在1984年就正式诞生了。最开始，斯托曼是想开发一个类似UNIX的操作系统的。
From CSvax:pur-ee:inuxc!ixn5c!ihnp4!houxm!mhuxi!eagle!mit-vax!mit-eddie!RMS@ MIT-OZ
From: RMS% MIT-OZ@ mit-eddie
Newsgroups: net.unix-wizards,net.usoft
Subj ect: new UNIX implementation
Date: Tue, 27-Sep-83 12:35:59 EST
Organization: MIT AI Lab, Cambridge, MA
Free Unix!
Starting this Thanksgiving I am going to write a complete Unix-compatible software system called GNU
(for Gnu’s Not Unix),and give it away free to everyone who can use it.
Contributions of time,money, programs and equipment are greatly needed.
To begin with,
GNU will be a kernel plus all the utilities needed to write and run C programs:
editor, shell, C compiler, linker, assembler, and a few other things.
After this we will add a text formatter, a YACC, an Empire game, a spreadsheet, and hundreds of other things.
We hope to supply, eventually, everything useful that normally comes with a Unix system,
and anything else useful, including on-line and hardcopy documentation.在这个设想宏大的GNU计划里，包括了操作系统内核、编辑器、shell、编译器、链接器和汇编器等等，每一个都是极其难啃的硬骨头。
不过斯托曼可是个牛人，单枪匹马地开发出世界上最牛的编辑器Emacs，继而组织和成立了自由软件基金会（the Free Software Foundation - FSF）。
GNU在自由软件基金会统一组织下，相继续推出了编译器GCC、调试器GDB、Bash Shell等运行于用户空间的程序。正是这些软件为Linux 操作系统的开发创造了一个合适的环境，比如编译器GCC、Bash Shell就是Linux能够诞生的基础之一。
你有没有发现，GNU独缺操作系统核心？
实际上，1990年，自由软件基金会开始正式发展自己的操作系统Hurd，作为GNU项目中的操作系统。不过这个项目再三耽搁，1991年，Linux出现，1993年，FreeBSD发布，这样GNU的开发者开始转向于Linux或FreeBSD，其中，Linux成为更常见的GNU软件运行平台。
斯托曼主张，Linux操作系统使用了许多GNU软件，正式名应为GNU/Linux，但没有得到Linux社群的一致认同，形成著名的GNU/Linux命名争议。
GNU是这么解释为什么应该叫GNU/Linux的：“大多数基于Linux内核发布的操作系统，基本上都是GNU操作系统的修改版。我们从1984 年就开始编写GNU 软件，要比Linus开始编写它的内核早许多年，而且我们开发了系统的大部分软件，要比其它项目多得多，我们应该得到公平对待。”
操作系统对TCP/IP的支持
下图展示了TCP/IP在各大操作系统的演变历史。可以看到，即使是大名鼎鼎的Linux以及90年代大发光彩的Windows操作系统，在TCP/IP网络这块，大大的借鉴了加州大学伯克利分校（BSD）的TCP/IP版本，也只能算是一个后来者。
