TCP/IP與OSI之應用現況與未來發展趨勢
一、TCP/IP之現況與未來
(一) 應用現況
由於前述TCP/IP的種種特性與實行上的優勢，使得它在今日已成為一個全世界均普遍採用的主流通信協定，尤其在網際網路中，幾乎沒有其他的協定能與它抗衡。
TCP/IP起初是在UNIX上發展出來的，但現在許多作業系統公司也都在努力引進TCP/IP，如DOS、Microsof Windows NT、Windows95、Macintosh System 7.5、IBM OS/2 Warp等，都已將TCP/IP內建到作業系統中。TCP/IP也可以架構在各種網路上，舉凡一般常見的乙太網路、記號環網路、區域網路、廣域網路，甚至到ATM網路、無線網路、有線電視等，都可以在其上運作。(註113)總之，TCP/IP目前屬於開放式的架構，可以使各種不同廠牌的軟硬體及電腦系統相容互通。
在國內方面，目前三大網路服務系統TANET、Seednet、Hinet，以及連接上網際網路的各廣域、區域網路，也都一致地採行TCP/IP做為主要的協定。
(二) 發展瓶頸與發展推力
雖然TCP/IP目前的應用如此廣泛，但是它仍有其發展上的瓶頸。而在大環境的不停地發展與變動之下，也促使著TCP/IP因應一些新的需求對原有的架構作改進，並發展新的功能。以下列舉將TCP/IP目前的發展瓶頸以及主要的發展推力：(註114)
網路規模的成長及負載的增加：TCP/IP在短期間所面臨的最問題恰恰可能是它成功因素。原先網際網路的設立目的是因應研究的需求，而早期估計它應支援十幾個網路和幾百台主機，所以TCP/IP在設計時也是以當初的需求為考量的基本要素。但是，近年來網際網路的規模卻呈現等比級數般的驚人成長：新用戶和新網點不斷加入，而前用戶也突然增加了通訊量。(註115)隨著使用者人數的增加，負載也隨之增加，使得TCP/IP在某些方面的設計無法應付如此持續不斷的大幅度變動，而在實際運作時服務質量上出現了一些困難及限制。當負載增加到一定程度，可能會出現不斷地擁塞、不斷地丟失訊息、不斷地重傳等狀況，甚至導致整個網路癱瘓。這些問題，迫使研究人員必須對現況做一些調整，尋求新機制新途徑，以在現有設施基礎上提供最佳服務，解決增長所造成的問題。
新技術的產生：TCP/IP的相關技術包括了電腦技術和通信技術二個主要部分。新的電腦技術在主要是體現在閘道器上，由於閘道器負責溝通異質實體網路，並進行尋徑的功能，與連線服務層的所有問題有密切相關，因此可說是網際網路中的核心結構之一，而閘道器的能力(速度和存儲器容量等)是影響網器網路性能的關鍵。用新型高速閘道器代替陳舊的閘道器，必將提高網際網路的性能，但TCP/IP本身也同時做出改進，才能適應閘道器性能的改進。新的通信技術包括衛星通訊技術、光纖通訊技術、分封無線網路技術、寬頻技術、高速網路非同步傳輸模式等。傳統的分封交換網路都是採用專線作為實體媒介，而新的通訊技術使得是速度和頻寬都大幅度提高，使得網際網路可大幅增加其性能、並產生新的應用。研究人員必須因應這些技術，改變TCP/IP的功能，使其能適應高通訊量、有效地連接高速主幹道、並加快傳輸的速度。
新應用的需求：隨著網際網路的普與應用層級的廣泛化，自然而然地有許多新應用的需求提出。當新的應用需求提出來時，研究人員必須先檢討協定本身所提供服務的細節，以及TCP/IP架構的限制，進而發展新的協定功能。新應用無疑地將可促使新理論和新技術的誕生。
新管理策略的出現：新用戶和新網點的加入，也會導致新的管理機構的誕生。管理結構上的變化無疑會產生新的管理策略，以及為加強這些新策略而設計的新的機制，後面將會提到的自治系統便是一個例子。目前Internet的核心架構和相應的協定有些已經過時，新的雙主幹甚至多主幹結構必將代替單主幹模式，管理機構和策略必然會越來越複雜。研究人員正不斷探索新的解決辦法以適應新的管理模式。
以上所述雖是TCP/IP目前的發展瓶頸，但同時卻也是推動TCP/IP發展的內外部因素，它們相互間有者緊密的連繫。負載和規模的增長會促使新技術的採用與管理策略的變革；新應用的提出，必然需要新策略和新技術的支撐；新技術的應用，會吸引更多的用戶，從而使負載和規模進一步增長，導致更新的應用需求湧現。這是一個相互促進的正反饋過程。
(三) 未來動向
由於有這許多的發展瓶頸與發展推力，TCP/IP勢必持續地改進其架構及協定組，以發展解決之道，突破目前在各方面的侷限性，並因應新的需求而產生新的功能。如此，TCP/IP才能更適應內外環境的變化，提供更好更高品質的網路服務。茲將TCP/IP未來的主要動向列舉分述於下：
1. 與NII合作發展(註116)
2. 改變定址方式—從IPv4到IPv61993年元旦，美國副總統高爾首度提出了國家資訊基礎建設(NII)的構想，企圖將通訊網路、電腦、資料庫、家電產品等以通信網緊密地結合。NII引起了世界上許多國家的紛紛跟進，而它目前也已成為主導網際網路發展的政策及主力。對這種以網狀連接的NII服務事業體來說，使用者與資訊提供者將形成以資訊導向的市場。
隨著網際網路的NII化，許多國家都以TCP/IP公用網路來加強國際間的連接，工商業、學校、甚至一般家庭中也相繼衍生出新的用戶，而這些用戶對TCP/IP往往有另一番新的需求，因此，NII的發展方向對TCP/IP走向的影響不可謂不深遠。
由於網路應用的發達，近年來使用者暴增，幾乎每年呈加倍的成長，也使得網際網路面臨了可用位址將要用罄的窘況，而網際網路主幹的路由表(Routing Table)快速增長，使網路的轉接變得工作困難，以致於也連帶影響了傳輸速度。
目前大眾普遍使用的TCP/IP定址協定IPv4，即第四版的IP。由於它採用分級的模式，因此無法保證每個位址都被充分利用到，實際上可用的較理論上的47億個位址少很多。為了解決不適用的定址模式，1992年底開始陸續有人提出新一代網路網路協定(Internet Protocol next generation, 簡稱IPng)的建議書，而一直到1995年12月，IETF將之正式決議IP第六版(IPv6)。
IPv6的位址長度為128位元，是IPv4的四倍，其的文字表示法採用16進位法表示，以16位元為一單位，單位與單位之間以「：」符號隔開。根據Christian Huitema對於位址分配有效性的研究，採用Ipv6t在在好的情況下，地球表面每平方公尺可以有3,911,873,538, 269, 506,102個位址；最差的情況每平方公尺也有約1,564個位址。(註117) IPv6強調位址分配是以介面為單位，而不再是以節點為單位。一台主機(即一個節點)可以擁有多個介面，每個介面亦可以擁有多個位址，在每個節點上的任一個介面均有一個單點傳播位址(Unicast Address)，可在作為網路上的識別證。另外，IPv6捨棄了分級式的分類方式，並且在區域使用的單點傳播中，提供IPv4所缺乏的隨插即用(Plug & Play)的能力，擺脫了以往移動主機就必須重新註冊定址的麻煩。
IPv6是從IPv4演進而來，並非全面革新的網路協定。除了提供了大量增加的位址之外，與IPv4相比，其改進重點如下：(註118)
欄位縮減：IPv6的位址長度是IPv4的4倍。為了不使標頭的長度過長，造成標頭的處理成本以及傳輸時的頻寬成本，因此IPv6盡可能縮減其他欄位，將IPv4中不產生功用的欄位去除，保留有用與預期要用的欄位。
選擇性功能的獨立： IPv6將IPv4的標頭中包含的選擇性功能功能獨立成擴展性標頭，使得這些功能不需由傳輸經過的路由器處理，只要留給目的地主機處理即可。
目前IPv6的轉換主要有兩種機制：(註119)
雙重IP存在(Dual IP Layers)：使領域名稱伺服器和路由器在轉換期間，同時支援IPv6和IPv4的封包傳輸，主機則逐漸升級。
讓IPv6封包穿越IPv4架構(IPv6 Over IPv4 Tunneling)：把IPv6的封包封裝上IPv4的標頭，使其可以在IPv4架構上傳輸。
當然，IPv6的昇級不可能是一朝一夕的事，從IPv4到IPv6的轉變將會是緩慢的、漸進的，而網際網路在數年後將可同時接受這兩種IP型式。在可預見的未來，IPv6應該是足以滿足所需了。而長期成長的應用遠景中，安全、即時傳輸服務、自動確認與轉換等，都是必須繼續努力的工作重點，(註120) 而IPv6在設計時所考量之適用對象除了傳統的電腦市場之外，還需擴展到個人的無線電通信市場，並整合消費型電子休閒娛樂服務。在更遠的未來，也許像是電燈、電視、電鍋和洗衣機等裝置都可以成為網路傳輸控制的一部分，分別擁有自己的IP位址。(註121)
3. 多媒體資料的傳輸
最初的電子郵件只能傳輸文字檔。近年來，研究人員正不斷增強電子郵件能力，如前面所提及的MIME便已大量擴展了可傳輸的資料的形式。今後，TCP/IP也將會繼續開發更多元化資料的傳輸：(註122)
語音郵件：將聲音記錄下來，並同本文郵件一起發送出去，然後在接收方將聲音信號還原。這需要解決語音的低成本數位化及還原技術，與語音信號的標準化描述技術。
圖形郵件：此類郵件目前的應用已十分廣泛。對圖形檔案的抽象描述是圖形郵件應用的關鍵所在。
電傳會議系統與視頻郵件：由於視頻信號的所需頻寬極大，目前的網際網路的能力還不太夠，必須依賴新的通訊技術的支持。研究人員正致力於研究資料壓縮技術以減小視頻訊息的頻寬，並開發連接導向式的IP協定，將可靠性加入高效率的IP中。
4. 自動配置(註123)>
5. 確保服務品質(註124)TCP/IP軟體的安裝和操作都需要進行配置。目前的配置工作都是由經驗豐富人員完成的。但未來則希望發展一種自動配置機制，使一般用戶將計算機連入Internet就能使用，而不需依賴專家進行軟體管理、參數配置和尋徑表配置等工作。如目前研究人員提出了Gateway Discovery技術，來建立各自的尋徑表，並隨時檢測各本地閘道器的可用性；而另外也有一種自動參數配置技術MTU Discovery，用於主機自動發現去往某接收端路徑中最小MTU，以便進行最佳化的IP訊息分封。
6. 拓展查詢功能(註125)TCP/IP在應用上的主要缺陷，即是無法針對各類服務保證提供良好適合的服務品質(Quality of Service, 簡稱QoS,)。如在處理多媒體資訊時，必須因應不同媒體對各自所需的通訊品質的要求，提供更細緻的服務。有關這方面，最近發展出來的控制協定RSVP(Resource Reservation protocol)，即可指定多媒體應用所期望的服務品質，將其所支援的流量規格作為中間系統與末端的橋樑，當有QoS的要求提出時，該協定可針對某特定的設備進行預約或設定。
在現有網際網路用戶數量巨大、增長極快的情形下，傳統由中央管理機構發表一份用戶目錄及服務提供訊息以供查詢的功能已顯然不可行。所以未來必須努力尋求一種自動的存取訊息的方法(如階層式架構的分散式目錄伺服器)，開發一個可以無限擴展的系統，提供即時更新、又不會產生查詢瓶頸的目錄服務，如此，使用者便可以迅速查到所需資料，並方便地呼叫或執行服務。
7. 加強保全技術(註126)
電腦網路的安全問題在現今愈來愈受到重視。保全技術的範圍除了保證資料的私有性，防止非法竊取之外，另一方面則是限制用戶或程式的存取權限，防止非法的侵入。TCP/IP在這方面做得似乎一直不是很完善，所以在未來必須加強安全功能的開發，如採用資料加密的方式來進行電子郵件傳輸，或利用分封過濾技術來過濾位址來防止非法的存取。
8. 可靠交易(註127)
資料報的傳輸通常是不可靠的，但效率很高。許多應用程式既有可靠性的要求，又不願意放棄資料報的效率，因此，研究人員便因應提出一種可靠交易的資料報服務協定，稱為多用途訊息交易協定(Versatile Message Transaction Protocol, 簡稱VMTP,)，它可以適應各種網際網路延遲，支持許多類型的網際網路應用，像這樣類似的標準有可能成為未來的TCP/IP交易處理系統的協定主流。
9. 國際標準化(註128)
對於國際標準化，網際網路最高負責機構IAB的目前採取兼容與過渡的策略，一方面在已有基礎上參照國際標準，增加新的協定和服務以擴展其功能；另一方面則是當國際標準提供與TCP/IP一樣的互通性時，網際網路將把TCP/IP納入這種新的標準中。此策略已被美國聯邦政府和國防部所承諾，並記載於開放式系統與TP4等相關的文件檔內。
從上面的分析可以得知，TCP/IP的發展與網際網路是相輔相成、密不可分的。TCP/IP中存在的問題首先在網際網路上發現並得到解決；對TCP/IP的新要求，首先在網際網路上得到研究和實現；新技術對TCP/IP的影響首先在網際網路上得到驗證；TCP/IP對新技術的包容也首先在網際網路上完成。TCP/IP與網際網路二者的發展是一個互相促進的良性循環。(註129)而人們對TCP/IP的期望越大，TCP/IP的發展動力也就越大，這便是其生命力所在。
二、OSI之現況與未來
(一) 應用現況OSI是國際標準組織所制定的開放式系統互連架構，為目前國際間唯一有關電腦系統間資料互通的公認標準。1990年代初期，美國所提出的GOSIP方案，使得世界各國也紛紛大力推動OSI架構，並開發相關的應用軟體，一時之間OSI掀起了一陣不小的浪潮，並成為了大眾一致看好的協定標準。
然而，由於種種外在與內在的因素，OSI在近幾年來幾乎停止了發展的腳步，鮮少有實作的協定產生，使得其在實際網路上的普及率遠達不及TCP/IP。目前僅存的少數應用，大都在較大型的遠距傳輸交換(Telecommunication Switching)以及CCCII X.25 公用數據網路等層面。
不過，由於它是由國際標準組織所制定的標準，其完整的七層架構概念還是受到各界相當程度的重視，成為了設計發展開放系統通信協定時的公認的標準參考模式，而許多電腦系統及廠商也都在整合OSI協定架構。雖然很少有實際的應用協定被開發出來，不過OSI在網路通信中所扮演的重要角色，卻也是不容忽視的。
(二) 發展瓶頸
是什麼因素造成今日OSI的沈寂，而產生了推動上的瓶頸和障礙呢？以下大致歸結出了幾點原因：
1. OSI架構過於複雜，難以發展相應協定
2. 標準化的要求OSI定義了一個嚴謹的七層架構，且對各方面功能的規範也非常完整，著實是一個設想周延的體系。但最大的問題是，它所定義的架構及規則太過繁複，要設計發展出完全符合其定義與規格的相應協定，在技術上仍是一件不容易做到的事，而且必須花費很長的時間。。有時為了要包含OSI所有重要的功能，負荷量常常會過大，以致使協定無法順利地運作。
3. TCP/IP已根深蒂固根據OSI所發展出來的產品，必須經過符合性測試與互通性測試之嚴密程序，以確保其標準性以及相容性標準測試的過程必須公開，並廣徵各方意見，這往往與各廠商考慮自身利益的前提有所衝突，使得相關協定的產生必須經過相當長的時間才能形成共識(一般的過程常常長達二至三年)。另外，對於那些已開發，便宜且性能優越的產品架構而言，為了與OSI協定相容，其製作包裝是一件很複雜的事。因此為了達到價格低性能高的要求，雖然大致上是以OSI規格為基準，但是多半的實作仍可能與標準有所偏離。(註130)
總之，要依據OSI的標準架構來進行實作，必須經過嚴格的考驗，而且明顯地缺乏效率，這往往使得廠商們望之怯步，很少人願意投注大量的人力物力財力來進行標準的研發。
OSI雖然制定出了完整詳盡的國際標準，但在美國由於TCP/IP的發展在先(早了約十年左右)，在實際運作上早已經根深蒂固，這對於未來要走入國際化的OSI標準著實是一大障礙。就一般使用者來說，他們都習慣舊有的產品，而不願花時間去學習使用新的OSI產品；就廠商來說，舊有的產品不少，要改成OSI網路或產品時又得作新的投資，自然得多加考量了。(註131) 雖然美國政府在數年前制定了GOSIP保障OSI的發展空間，但要使原有採用TCP/IP的網路通信系統做整個大幅度的轉移，談何容易？再加上於網際網路的急速發展，使得支援它的TCP/IP比從前更加地普遍化了，而原本對OSI的接納度比美國更具潛力的歐洲各國，終究也無法將已有的協定成功地轉換成OSI架構。
總而言之，OSI雖然規劃了詳細完整的架構，並有嚴謹的測試程序，但就實作產品開發的經濟和效率的層面來看，這卻使得它的發展及普及性大受阻礙。TCP/IP原本就已佔了廣大的市場，再加上網際網路的風潮一再襲捲，OSI縱有宏偉的立意，也終究無法成為一個普遍被採用的標準協定。
(三) 未來動向
目前全世界幾乎都已採用TCP/IP作為主要通訊協定標準。於是有人便質疑：OSI是否從此便消聲匿跡呢？其實這個問題的答案是見人見智的。就應用上來說，OSI似乎的確已失去了它發展的空間以及前景。但是，從與TCP/IP的比較我們可以看出，它對開放性互連系統所定義完整詳盡的架構，以及其作為國際標準的權威性，仍是不容我們否定的，而這使得OSI成為各種通信協定在設計開發時的標準參考模式。舉例來說，TCP/IP目前便已不斷地朝OSI所定義的功能項目修改，甚至有許多的應用環境是架在OSI的通信基礎上。而OSI本身也將朝著將電話系統與電腦系統整合在一起的終極目標繼續邁進。
TCP/IP與OSI可以利用各種閘道器來進行各層之間或整體架構的互連與共存，如SMTP-X.400 Gateway、TELNET- VT Gateway等。(註132)另外，我們亦可在每一台電腦中裝設適當的協定轉換軟體，來構築一個多重網路通信協定的環境，使得一部電腦都可以與不同的網路系統互連整合能力，不必在眾多協定之中做出唯一的抉擇，而將原有的架構整個轉移。
三、通信協定與圖書館
近年來，網路已成為圖書館運作中不可或缺的一個要項，圖書館普遍地透過網路來進行各項作業。在這樣的環境之下，定義電腦系統相互間溝通語言的通信協定，在其中自然也扮演著重要的角色。
目前的圖書館網路系統，大多是構築在TCP/IP之上。以國內的情況來說，由於三大網路服務系統(TANET、Seednet、Hinet)與大部分的區域網路都是採用TCP/IP，所以像國家圖書館、台北市立圖書館等也都是以TCP/IP作為主要通信標準，只有少數圖書館的光碟網路系統是跟隨學校內部的校園網路而採用其他通信協定如Novell Netware IPX等。
大體上來說，通信協定在圖書館中的應用主要涵蓋了下列三個範疇：
電子資料交換：如館際互借作業、採購作業。
分散式資料存取：如光碟資料庫系統的運作。
分散式資料查詢：如線上公用目錄、期刊論文、書目等等的查詢作業。
就分散式資料的存取以及查詢而言，開放系統互連資訊檢索應用協定Z39.50中，即專門規範了有關資訊檢索服務系統的開放性互連傳輸，與查詢架構等事項，透過它，使用者可以經由相同的介面、使用相同的查詢指令，來轉換遠端與本端系統之間的檢索作業，而不必一一地適應各種不同的檢索系統。Z39.50原為美國圖書館網路為實踐連結系統計劃(LSP, Linking System Project)所訂定的標準之一。該計劃以OSI為基礎架構，發展一系列的應用層協定，其中資訊檢索的部分在1983年被考慮修定為國家標準，並在1988年出版NISO Z39.50-1988，也就是Z39.50第一版。之後，Z39.50持續更新，陸續在1992年與1995年推出了第二版及第三版，目前第四版已在修訂之中。Z39.50是為了促進電腦系統間彼此連接而創定的標準之一，它必須與OSI之基本參考模式相關標準配合，主要目的是使資訊檢索服務系統能在此標準下，進行連結導向及程式對程式的溝通。(註133)不過，雖然Z39.50原先是配合OSI來發展的，但現在它也可以與TCP/IP相容，而多半架構於其上。
Z39.50所定義的資訊系統是一個主從式的分散式架構，它規範了用戶端與伺服端間交換資料的程序與規則。在此模式中，使用者與用戶端之軟體互動，用戶端機器再透過網路向伺服端請求資訊，伺服端找到符合此請求條件的資訊之後，即透過網路傳回用戶端，使用者並不直接與伺服端互動。此外，Z39.50所制定的是屬於連接導向的服務方式，包括了請求、指示、回應、確認等四種服務原式。(註134)
綜言之，Z39.50標準的內容主要是在界定一個共通架構，以便對查詢語法與查詢結果作管理與傳輸，具有啟始、查詢、展現、刪除、分段、排序、瀏覽、存取控制、會計/資源控制、終止等等多種服務。(註135) Z39.50自制定以來，許多單位紛紛開始發展相應之主從式軟體，而目前全球資訊網也已經能支援實現其標準。
由於Z39.50所考慮的功能愈來愈周延，不僅能提供各種環境的需求，也有可能取代目前現有的網路工具，成為不同系統、不同資料庫間的無障礙檢索工具。這對於圖書館及其使用者來說，無非是一個十分重要的應用。所以，在各種通信協定標準中，專為資訊檢索系統而設計的Z39.50，其未來的發展相當值得我們注意，而圖書館界也有責任將之大力推廣與施行。
註釋 |
註113：同註40, p.489.
註114：同註1，頁441-443。
註115：E. G Britton, J Tavs,.and R Bournas, “TCP/IP: the next generation”, IBM Systems Journal 34:3 (1995): 452.
註116：0與1科技編輯部編，「TCP/IP在Internet上的未來展望(上)」，0與1科技雜誌 第186期 (民國85年11月)：頁128。
註117：「淺談Ipv6時代的來臨」，電腦科技 第46期 (民國86年3月)：頁86。
註118：同註115，p.463-464
註119：同註30，頁25。
註120：凱恩譯，「IP新世代」，網路資訊 (民國86年9月)：頁193。
註121：楊千、趙德卉，「新一代IP通訊協定－IPv6」，網路通訊雜誌 第68期(民國86年3月)：頁113。
註122：同註4，頁451。
註123：同註1，頁454。
註124：同註116，頁130-131。
註125：同註116，頁131。
註126：同註36，p.501.
註127：同註27, p.439.
註128：易建銘，「TCP/IP通訊導論」。 (URL: http://www.nitk.edu.tw/~u8511048/t.htm, Accessed: May 18, 1998)
註129：同註1，頁440。
註130：關聖威，「OSI市場方興未艾」，資訊傳真 第146期 (民國81年1月)：頁96。
註131：同上註，頁102。
註132：Marshall T. Rose, “Transition and coexistence strategies for TCP/IP to OSI”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications 8:1 (Jan. 1990): 63.
註133：同註81，頁2。
註134：同註14, p.85.
註135：陳昭珍，「開放系統互連資訊檢索應用與協定(Z39.50)之過去、現在與未來(下)」，全國圖書資計網路通訊 第4卷第3期 (民國84年7月)：頁1-2。
