3 網路的通訊協定 ㄧ般人和人溝通，就要看他所懂得語言，例如一個說台語的人與一個說國語的外省人溝通，就會產生溝通不良的情況，如果兩個都會台語或兩個都會說客家話，這樣溝通上就不會有問題。通訊協定比較好理解的講法就是標準和規則。更簡單的來說，例如我們看到紅燈就要停、綠燈才可以走，這就是一種協定了。若是彼此使用不同的協定，那就會造成混亂，無法溝通。於電腦網路中就會無法轉換，導致無法通訊。

3-1通訊協定 orz(五體投地)、520(我愛你)、995(救救我)、881(bye-bye)、:-) (笑臉)、:-((哭臉)、:-P(吐舌頭)等，這就是簡易的通訊協定。

3-1-1網路通訊協定 所謂網路通訊協定（protocol）就是網路上各機器上各機器間共同遵守的一套溝通規則。也就是說電腦網路通訊時，通訊雙方必須遵守的資料格式與時序稱為協定。

目前網路常用的通訊標準如下： NetBEUI(Network Basic Input/Output System) TCP/IP(Transmission Control Protocol(TCP) 及 Internet Protocol (IP) IPX/SPX(Internetwork Packet Exchange (IPX)，Sequenced Packet Exchange (SPX)) AppleTalk WANISDN(Intergred Service Digital Network) PPP, SLIP, PLIP 等通訊協定

3-1-2階層式通訊協定 以前在無電腦時代，遠地的人要利用書信溝通，有先寫信的人將自己心中的話透過筆與紙寫出，再將信件裝入信封袋中，再由專人或是郵差將信送至收信人，等信人收到信件後將其拆開再透過文字轉換成對方的言語，這種傳統的書信方式，其時就是現在網路通訊的階層式架構。

3-2 OSI的七層網路架構

分層的優點有： 降低複雜度 標準化介面 模組化工程 溝通化技術 可加速變革 可簡化教育 可簡化學習

第1層：實體層 主要包含三項工作： 傳輸資訊的實體介質規格訂定。 將資料以實體呈現成傳輸規格訂定。 各種傳輸接頭規格訂定。

第2層：連結層 主要包含三項工作： 連線同步化。 資料偵錯。 制定媒體存取控制方式

第3層：網路層 主要包含兩項工作： 定址規範。 選擇路徑傳送。

第4層：傳輸層 主要包含三項工作： 編訂封包序號。 控制資料流量。 資料偵錯與錯誤處理。

第5層：會議層 主要包含二項工作： 建立傳輸規則。 訂定溝通方式。

第6層：表達層 主要包含三項工作： 資料內碼轉換。 資料壓縮解壓縮。 資料加密與解密。

第7層：應用層 主要包含一項工作： (1)提供各類應用軟體服務給使用者。

各階層的功能及相關技術，可由下表來說明： 層級 中英文 各層功能 相關應用技術及設備 7 應用層 (Application Layer) 負責使用者與網路間的溝通。 WWW、E-mail、FTP、Telnet、IE等軟體 6 表達層 (Presentation Layer) 負責將資料轉換成使用者看的懂得格式。 壓縮、解壓縮、加密解密等。 5 交談層 (Session Layer) 負責使用者連線時登入的管理。 帳號、密碼、連線與否。 4 傳輸層 (Transport Layer) 負責監督資料封包傳輸的正確性及可靠性。 TCP/IP的通訊協定。 3 網路層 (Network Layer) 負責建立、維護、結束兩傳輸點的管理與路徑規畫等工作。 路由器 2 資料連結層 (Data Link Layer) 負責將資料封包後傳送及偵測是否有傳輸錯誤。 交換式集線器。 橋接器。 CSMA/CD(多重存取/碰撞偵測) 1 實體層 (Physical Layer) 負責定義網路傳輸媒介的各種設備規格。 傳輸媒介、網路卡、集線器、中繼器。

3-2-2 OSI通訊原理 在OSI通訊協定中，資料是由第七層應用層產生，再由下層一層一層的處理，每經過一層就會在資料的封包前端加上該層的資訊，這些資訊稱為層級表頭(Header)，加完表頭後就將封包往下一級送，到實體層時，再透過網路卡、網路線、傳輸媒介(雙絞線、同軸電纜、光纖等)傳送到對方，這種通訊方式就是前面所談的傳統寄信原理ㄧ樣。

3-3 TCP/IP通訊協定 TCP/IP」是 Transmission Control Protocol (TCP) 和 Internet Protocol (IP) 的簡稱，為網路上的一種通訊協定，是上網時大家都遵循的一些規則。有了這些規則，即使是不同的電腦設備與作業環境，都可以透過這些通訊協定來互通訊息。同時也是因為這些規則，Internet 才可能有這麼多應用 ( WWW、E-Mail、FTP、Telnet 等 )。

3-3-1 TCP/IP 網際網路通訊協定在二十年前原是美國國防部 (DoD) 發展出來的,，目的只是用在不同廠牌電腦之間的互連。TCP/IP 通訊協定堆疊，採用階層式的結構，以便將應用程式與網路硬體隔離開來。

第1層：連結層 又稱網路介面層(Network Interface Layer)，負責對硬體溝通。 第2層：網路層 又稱為網際網路層(Internet Layer)，決定資料如何傳送至接收端。 第3層：傳輸層 又稱為主機對主機層(Host-to-Host Layer)，負責傳輸過程中流量管制，錯誤處理及資料重傳。 第4層：應用層 提供應用程式之服務。

TCP/IP在設計之初，即定義了三大類的服務： 連線服務 傳輸服務 應用服務

TCP/IP優點： 容錯能力高 優良的復原能力 新增子網域時，不影響原網路運作服務 與網路種類或製造廠商無關 額外資料負擔小

3-3-2 OSI與TCP/IP對照 應用層 (Application) FTP、HTTP、SMTP、SNPT、NSF等 表現層 (Presentation) 會談層 (Session) 傳送層 (Transport) TCP、UDP 網路層 (Network) IP、ICMP、IGMP、ART、RARP 資料連結層 (Data Link) 連結層 (Link) Ethernet、Token、FDDI等(IEEE 802) 實體層 (Physical)

3-3-3 IP協定 網際網路通訊協定(Internet Protocol;IP)，當每一台連上 Internet 的電腦都有一個獨一無二的位址，以方便彼此區分與辨識，這樣資料才不會送錯，這個位址就是 IP 位址 (IP Address)，這就像是寄信收信ㄧ樣，寄信者需要收信者的地址，而收信者要回信時，亦需要寄信者的地址。 現今的網路中位址有兩種，ㄧ種是IP位址，另ㄧ個是網卡的出廠識別位址(Media Access Control;MAC)，IP使用者可以更改，而MAC是以48位元表示，出廠時已燒錄至網卡，使用者無法修改，兩者都是獨一無二的位址。

3-3-3 IP協定 目前我們所使用的 IP 位址為第四版 IP 位址，一般稱為 IPv4 位址。為滿足使用上的需求，又陸陸續續發展 IPv5、IPv6，IPv5 是提供給 Stream Protocol 實驗協定使用，而 IPv6 則是 IPv4 的擴充。 IPv4 位址是由 32 位元所組成，一般以 8 位元為單位（octet）將 32 位元分成四部份，彼此間以 "." 做區隔，例如：

二進製與十進制IP換算 二進制IP為11000000.10101000.11110000.11001000則

IP 位址主要分為 網路位元（Network bits）和主機位元（Host bits）。

IP 位址區分 為 A、B、C 三級， D 級目前為實驗性多點投射 (multicast) 位址，E 級則保留作為未來發展之用。

Class A

Class B

Class C

Class D

Class E

3-3-4 子網路遮罩 子網路遮罩(Subnet Mask)是用來分辨兩個IP位址是否屬於同一個子網路環境，若是屬於同一個子網域就將訊息直接傳送，傳送封包資料時會更有效率，如果不是，則交由路由器往外傳送。

子網路遮罩的計算方式 假設有兩個IP位址，分別為203.72.36.96、203.72.10.96、203.72.36.6子遮罩均為255.255.255.0，則步驟如下： (1) 先將十進制IP位址及子遮罩位址轉為二進制位址 (2) 將兩個二進制位址做AND運算 (3) 比較運算結果與子遮罩是否相同 (4) 前三組IP相同則為同ㄧ子網域，不相同則非同ㄧ子網域。

子網路遮罩的計算方式

各等級子遮罩 等級 子遮罩網路 Class A 255.0.0.0 Class B 255.255.0.0 Class C 255.255.255.0

3-3-5 特殊IP位址 又稱為保留IP，提供給企業或個人內部虛擬IP或特殊用途，這些位址無法直接連上網際網路

3-3-5 特殊IP位址 等級 保留IP 用途 Class A 0.X.X.X 127.X.X.X 127.0.0.1 10.X.X.X 特殊用途 本機回應位址 私人虛擬IP Class B X.X.0.0 X.X.255.255 172.16.XX~172.31.X.X 網域位址 廣播位址 Class C X.X.X.0 X.X.X.255 192.168.X.X Class D、E 224.X.X.X~255.X.X.X Multicast、實驗

3-4 IPv6 目前所使用的 32 位元的 IP 源於 80 年代早期，其位址介於 0.0.0.0 到 255.255.255.255 之間，有限的位址顯然不敷全世界的網際網路所使用。所以在 1995 年時，有人開始提出 128 位元的 IP version 6 (IPv6)，也有人稱之為 IPng ( Next Generation Internet Protocol )，希望能增加更多的 IP 位址，同時也能進一步提高網路的傳輸品質與安全性，但是IPv6相當複雜，在此只做一些簡單的介紹。

IPv4在設計當初並無考慮以下之問題： 位址嚴重不足 路由器的路由表內容增加 簡易組態需求(自動IP) 安全性需求 及時資料傳送

IPv6具有以下特色 全新的表頭格式 更多的位址空間 有效率路由架構 增加網路安全性 較佳的技術支援 新式的通訊協定 更好擴充及延展 自動化組態設定

3-4-1 IPv6表示方式 RFC 2373 (IPv6 定址架構) 指明數種 IPv6 定址機制的類型。IPv6 位址是由介面和介面組的 128 位元識別碼組成。如果要記起來128位元，那真的是一種不方便的折磨。

IPv6位址如下表示方式： 二進制表示時： 00110010110110100000000011010011000000001111111100101111001110110000001010101010000000000000000010011100010110101111111000101000 128 位元位址每16位元分隔細分為： 0011001011011010 0000000011010011 0000000011111111 0010111100111011 0000001010101010 0000000000000000 1001110001011010 1111111000101000

IPv6位址如下表示方式： 32DA:00D3:00FF:2F3B:02AA:0000:9C5A:FE28

例(1) 位址 FE90:0:0:0:0:FF:9AFE:4CA2 壓縮成 FE90::FF: 9A FE:4CA2。

例(2) 位址 FF00:0:0:0:0:0:0:2 壓縮成 FF00::2。

例(3) 位址 FF00:300:0:0:0:0:0:10 不可壓縮成 FF00:3::1。

例(4) 位址 FF00:300::2 其中有三個區塊 FF00 區塊、300區塊及 2 區塊。 那由 :: 總成的位元為(8 - 3) × 16 = 80 表示的共有80位元省略。

首碼 值得一提的是IPv6首碼，它是位址的一部分，它可指出有固定值的位元或網路 ID 的位元。IPv6 路由及子網路 ID 的首碼表示法，類似 IPv4 的 Classless Inter-Domain Routing (CIDR) 表示法，IPv4通常使用網路首碼的十進位數字表示法，稱做子網路遮罩。但是IPv6 首碼以 address/prefix -length 表示法撰寫。

例 例如，21DA:D3::/48 是路由首碼，而21DA:D3:0:2F3B::/64 是子網路首碼，IPv6 不使用子網路遮罩只支援使用首碼長度表示法。

IPv4 和 IPv6 混合節點 會使用 IPv6 位址的另一種格式，亦即 H：H：H：H：H：H：d.d.d.d；其中「H」是 IPv6 位址高 96 位元的十六進位值，「d」則為 32 位元低位元的十進位值。 例如0:0:0:0:0:0:10.1.2.3和::10.11.3.123。

3-4-2 IPv6 工作模式 n 位元 128-n 位元 子網路字首 介面 ID

IPv6首碼長度位址的工作模式 大約可分為下列三種： 單點傳送 (unicast) 任點傳送 (anycast) 多點傳送 (multicast)。

單點傳送 單點傳送位址 ::1 或 0:0:0:0:0:0:0:1 稱為回送位址 (loopback address)，節點會利用此位址將封包送回給自己。 單點傳送方式又區分成三種：全域(Global)位址、連結本機(Link Local)位址、場地本機(Sit Local)位址。

全域(Global)位址格式 全域(Global)位址格式 3 13 8 24 16 64 位元 001 TLA ID RES NLA ID SLA ID 介面 ID

連結本機(Link Local)格式 10 位元 54 位元 64 位元 1111111010 介面 ID

場地本機(Sit Local)位址格式 10 位元 38 位元 16 位元 64 位元 1111111011 子網路 ID 介面 ID

任點傳送 適用於一組介面的位址。通常這些介面屬於不同的節點。傳送至任意點傳送位址的封包會送到該位址識別的其中一個介面。 n 位元 子網路字首 00……..00

多點傳送 適用於一組介面 (通常屬於不同的節點) 的位址。 8 位元 4 位元 112 位元 11111111 旗標 範圍 群組 ID

3-4-3 IPv6 未來發展 從上述IPv6協定的特性來看，其最直接的效益就是可解決IPv4位址空間不足，移動性缺乏等限制；並且可以利用相關機制，提高重要網路服務的傳輸品質及安全性。

3-4-3 IPv6 未來發展 多媒體應用：網路電話、多媒體影音串流服務 感測網路（Sensor Network）：環境監測網路、地震偵測系統、居家醫療系統 移動網路（Mobile Network）：車機行動系統