本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」台灣3.0版授權釋出 第 1 講次 (book1: chap01+chap02) 網際網路導論 嘉義大學資訊工程學系李龍盛老師 sheng@mail.ncyu.edu.tw 本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」台灣3.0版授權釋出

本章重點 網路導論 網路設備 Internet Internet上的應用服務 認識 Internet 上的各種位址 網路協定與模式 TCP/IP常用的工具程式 本章重點

網路導論

網路的功用 簡單來說, 網路就是將一群電腦透過傳輸媒體互 相連接, 讓彼此可以分享資源。 電腦之間透過網路可以分享檔案、裝置、以及應 用程式等, 這些統稱為網路資源。 網路的功用

網路依規模大小, 可區分成 3 種類型：區域網路、 都會網路與廣域網路。 以規模大小區分網路

區域網路 (Local Area Network, LAN) 為規模 最小的網路, 範圍通常在 2 公里內, 例如同一層 樓的辦公室, 或是同一棟建築物內的網路。

都會網路 (Metropolitan Area Network, MAN) 的範圍在 2 至 10 公里左右, 大概是一個都市的 規模。 都會網路可視為數個區域網路連結組成的網路, 例如：一所大學的校區分散在城市各處, 將這些 網路相互連接起來, 便形成一個都會網路。 都會網路

廣域網路 廣域網路 (Wide Area Network, WAN) 為規模 最大的網路, 涵蓋的範圍可以跨越都市、國家甚 至洲界。 例如：大型企業在全球各個城市皆設立分公司, 將各分公司的區域網路相互連接, 即形成廣域網 路。 廣域網路的連線距離極長, 連線速度通常低於區 域網路或都會網路, 使用的設備也相當昂貴。 廣域網路

下表總結了區域網路、都會網路與廣域網路三種 類型的特性： 三種網路類型的比較

網路依作業方式的不同可區分為對等式 (Peer- to-peer) 與主從式 (Client-to-server) 兩種。 主從式網路中的電腦可分為用戶端 (Client) 與伺 服器 (Server), 用戶端可對伺服器要求資源；對 等式網路則是每部電腦可同時扮演用戶端與伺服 器的角色, 可提供資源給其他電腦, 也可以向其他 電腦要求資源。 以作業方式區分網路

混合式網路 對等式與主從式網路的區分, 比較偏向理論, 在實 務上通常是兩者混合使用。 以小型辦公室而言, 可能架設一部或兩部伺服器, 專門存放重要的資料或執行重要的應用程式, 其 他電腦則作為用戶端。 但是, 這些用戶端電腦仍然能夠分享彼此之間的 資源, 此時將檔案分享出來的用戶端, 也同時扮演 伺服器的角色。 因此, 整個網路同時以對等式與主從式兩種方式 在運作。 混合式網路

網路作業系統 為了因應主從式網路中伺服器與用戶端功能上的 差異, 各廠商開發網路作業系統時, 可能會有下列 兩種版本： 適用於用戶端的版本：這類版本通常僅提供基本的網路 功能, 價格也比較便宜, 例如：Windows NT Workstation、Windows 2000 Professional、 Windows XP、Windows Vista 等等。 適用於伺服器的版本：這類版本通常具有較多的網路功 能, 可提供許多網路服務, 價格大多比較昂貴, 例如： Windows NT Server、Windows 2000 Server、 Windows Server 2003, 與免費的 Linux 等等。 網路作業系統

有線傳輸媒介從最早的同軸電纜到目前應用最廣 的雙絞線, 以及傳輸速度無人能敵的光纖。

光纖 光纖最大的優點有以下 3 項： 傳輸速度快：光纖的傳輸速度可以超過 2 Gbps, 為目 前傳輸速率最高的媒介。 抗電磁干擾：因為光纖是用光波傳輸訊號, 幾乎不受電 磁干擾的影響。 傳輸安全性高：光波移動時所產生的電磁場極小, 因此 不用擔心被人從中盜取資訊。 此外, 光纖一旦被截斷, 要用熔接或研磨的方式才能接 起來, 因此若有人想要截斷偷接線路, 不但費時費力, 而且較易被發現。 光纖

有線傳輸媒介比較

無線傳輸媒介 依電波的屬性來區分, 則可分為兩大類：光學傳 輸與無線電波傳輸。 以光做為傳輸媒介的技術包括：紅外線 (Infrared, 簡稱 IR) 和雷射 (Laser)；利用無線 電波傳輸的技術包含：窄頻微波 (Narrowband Microwave)、802.11 無線區域網路以及藍牙 (Bluetooth) 等多項技術。 無線傳輸媒介

802.11 區域網路最早的傳輸技術為 IEEE 802.11, 是由 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 電子電機工程協 會) 在 1997 年發表的, 此文件定義了無線網路 在實體層 (Physical Layer) 與鏈結層 (Data Link Layer) 所使用的規格。 802.11 無線區域網路技術傳輸速率快, 因此常 應用於高速網路產品。 802.11 無線區域網路

藍牙 藍牙是一種可用於電信和電腦的無線傳輸技術。 Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group, 藍牙同好協會) 在制定藍牙技術時, 將其 設定為短距離、低功率、低成本、且運用無線電 波來傳輸的技術。 透過此標準, 可將所有的資訊設備互相連通。舉 例來說, 一支藍牙手機在家裡可以變成無線電話、 選台器、或是當作 PDA (Personal Digital Assistant, 個人數位助理) 來用。 藍牙

將多部電腦連成一個網路時, 通常依據所連成的 幾何形狀加以分類, 這些幾何形狀, 若以網路術語 來說, 就是拓樸 (Topology)。 目前已發展出來的區域網路拓樸, 大致分成匯流 排 (Bus) 網路、星狀 (Star) 網路、環狀 (Ring) 網路與網狀 (Mesh) 網路。 網路拓樸

網路設備

數據機 (Modem) 是專司調變 (Modulation) 和 解調變 (Demodulation) 的設備, 透過數據機, 我們可利用電話線或同軸纜線傳輸數據資料。 顯而易見的一項應用就是透過數據機和網路服務 供應商 (Internet Service Provider, ISP) 連線, 因而可以上網並存取網際網路上的資源。 目前最常見的兩種數據機是纜線數據機 (Cable Modem) 和 ADSL 數據機, 兩者都須透過網路卡 和主機連接, 亦是寬頻上網的必備品。 數據機

集線器 (Hub) 是用來連接區域網路上所有電腦 的設備, 上面的 RJ-45 插槽稱為 Port, Port 數 目的多寡並沒有一定, 從 4 Ports 到 32 Ports 皆屬常見。 更大型的集線器甚至採用模組化架構, 每插入一 片類似介面卡的集線器模組, 就能擴充數十個 Port, 這種集線器又稱為 Concentrator。 集線器

橋接器 為了合理限制網路訊號的傳送, 我們會使用橋接 器 (Bridge) 適當地切割網路。 當資料送抵橋接器後, 橋接器會判斷訊號該不該 傳到另一端, 假使不需要, 就將它攔截下來, 以減 少網路的負載；只有當資料需要穿過網路到另一 端的電腦, 橋接器才會放行。 橋接器

路由器 路由器 (Router) 可以說是一種「路徑選擇器」, 因為它最主要的功用, 就是在不同的網路間選擇 一條最佳的傳輸路徑。 高檔路由器的價格不菲, 有些公司為了省錢, 會用 Unix / Linux 伺服器或 Windows NT / 2000 / 2003 伺服器來模擬。 要是對外只有一線, 頻寬也不是很大, 多以IP分享 器取代。 , , 路由器

Internet 基本上是由許多個別的網路連結而成, 也就是將網路連結成網際間 (Inter-network) 的超大型網路。 這些個別的網路包括了政府機構、學校、研究單 位、軍事組織及各大民間企業所建構的網路, 它 們彼此間以快速的骨幹網路 (Back-bone) 連接 起來。 Internet

骨幹網路 Back-bone 原意為動物的脊椎, 它與脊椎神經扮 演著同樣重要的角色, 是傳遞訊息的神經主要幹 道, 一旦有所折損就會癱瘓。 骨幹網路也是一樣, 不過, 由於大多數的骨幹網路 都是以網狀的方式相互連接, 所以即使斷了一部 份, 也可以經由其他的途徑傳送訊息, 而不會有太 大的影響。 骨幹網路

Internet 源自美國國防部尖端研究計劃機構 (ARPA, Advanced Research Project Agency) 於 1969 年提出的 ARPANET 網際網路計劃, 其 希望將當時各種不同的網路串連起來, 使網路間 能分享彼此資源。 經過多年不斷地研發, 該計畫逐步有了成果, 例如 開發出第 1 套電子郵件軟體, 並開始與其他國家 互相連結；1982 年則規範了彼此溝通的 TCP / IP 通訊協定。 Internet 的演進

Internet 的通訊協定：TCP / IP 事實上, 即使用骨幹網路將各個網路連結起來, 各網 路之間還是無法通訊, 因為每個網路當初的設計不相 同, 所以訊息還是無法在其間溝通。 這就像要讓不同國家的人能互相交談, 勢必得採用一 種彼此能了解的語言。 而要讓 Internet 上的網路之間能相互溝通, 也需要 讓每個網路採用相同的通訊方式, 由各網路共同遵守 使用, 這樣才能讓訊息在網路之間流通無礙。 這種溝通訊息的方式, 稱之為通訊協定 (Protocol)。 目前 Internet 上採用的通訊協定為 TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。 Internet 的通訊協定：TCP / IP

若想連上 Internet, 必須先向 ISP 業者申請連 線帳號, 一般在連上 ISP 時, 因頻寬及傳輸方式 的不同, 可分為撥接上網及寬頻上網 2 種。 然而, 撥接及寬頻上網都需要透過網路線來連接, 若有多台電腦要同時上網, 在佈線時就會比較麻 煩。近來無線網路的技術興起, 讓你不需要拉網 路線就能連上網路。 撥接上網 寬頻上網 無線上網 連上 Internet 的方法

寬頻上網 由於撥接上網的速度太慢, 目前幾乎被寬頻上網所取 代。 接下來為您說明目前最普遍的 2 種寬頻上網方式： ADSL 與 Cable 上網。 ADSL：ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 中文翻譯為「非對稱式數位用戶線路」, 是一種利用電話線 提供高速網路服務的技術。 平常我們所使用的電話, 只是利用其中低頻率的部分來傳送語音 資料, 而 ADSL 則是利用其高頻率區來傳遞網路資料。 Cable：由於有線電視的纜線 (Cable) 可以傳送上百個頻道, 且傳輸速度很快, 所以便發展出利用其頻寬來傳送網路資料 的技術。 若要以 Cable 上網, 除了家中必須安裝有線電視外, 該有線電視 業者也必須跟您的 Cable ISP 有合作關係才行。 寬頻上網

Internet上的應用服務

WWW 是 World Wide Web 的縮寫, 中文則稱 為全球資訊網, 是一種提供圖形、影像、聲音、 動畫…等多媒體形態的資訊服務, 而一般常說的 「逛網站」、「看網頁」, 指的正是這項服務。 要使用 WWW 服務, 只需要使用瀏覽器軟體 (如 Windows 內建的 IE 瀏覽器) 連上 WWW 網站 即可。 全球資訊網 WWW

在 Internet 上專門用來處理電子郵件收發工作 的電腦, 稱為郵件伺服器。透過郵件伺服器就可 以在 Internet 上收發電子郵件。 電子郵件 E-mail

檔案傳輸 FTP 在 Internet 上有各式各樣的檔案, 例如軟體、 文件、聲音、影像檔…等。 使用 FTP 檔案傳輸服務, 可讓您將檔案「下載」 回自己的電腦 (或「上傳」到伺服器上), 而提供 這種服務的伺服器, 就是 FTP 伺服器。 檔案傳輸 FTP

P2P (Peer to Peer) 是近幾年來快速竄起的檔 案分享方式, 透過用戶與用戶間彼此分享各式檔 案, 相關的下載工具也紛紛推出。 一般我們在網路上下載檔案, 檔案都儲存在伺服 器中, 必須連上主機才能進行下載, 如果同時要下 載的使用者太多, 可能就會出現無法下載或速度 太慢的問題。 而 P2P 技術則剛好相反, 下載的用戶越多, 分享 的人也越多, 下載速度就越快, 和傳統從伺服器下 載, 越多用戶反而越慢有很大的不同。 P2P 下載

BBS (Bulletin Board System) 服務可以說是 學生族的最愛了, 連上 BBS 伺服器, 大家可以發 表與閱讀文章、與好友互傳訊息, 甚至進入聊天 室聊天。

目前有許多新聞網站、學校圖書館網站, 甚至個 人部落格, 都會提供 RSS (Really Simple Syndication) 訂閱的服務。 訂閱者不需連線至該網路, 利用 RSS 閱讀軟體或 支援 RSS 的瀏覽器 (如 FireFox、Maxthon、 IE7), 就可以快速收取訂閱項目的最新消息。 RSS 訂閱資訊摘要

即時通訊 所謂的即時通訊, 指的是利用一些通訊軟體做 「點對點」, 或是「單點對多點」的訊息傳遞活 動。 訊息的內容主要是文字, 甚至也可以傳遞檔案、 圖片、聲音、影像…等多媒體內容。 由於它具備即時、高互動性、經濟實惠…等特性, 使近年來網路上的即時通訊活動越來越普遍, 各 種即時通訊軟體的功能也不斷推陳出新, 讓互動 更加趣味便利。 即時通訊

在 Internet 上, 每部主機都須有特定的網址, 我 們必須先知道網址, 才可以連上該主機。其中網 址分為「IP 位址」及「完整領域名稱」2 種。 除了主機要有網址之外, 每個人也可以擁有自己 的「電子郵件地址」, 以便跟其他人通信。 認識 Internet 上的各種位址

IP 位址相當於電腦主機在 Internet 上的門牌號 碼, 網路上每一部主機都必須要有自己獨一無二 的 IP 位址 (IP Adderss)。 以 140.130.81.11 這組數字來說, 代表的是嘉 義大學主機的 IP 位址；202.43.195.52 則是 Yahoo! 奇摩的 IP 位址。 IP 位址

剛剛所介紹的 IP 位址, 雖然使用數字便於輸入, 缺點是不便記憶, 也不容易看出主機的用途, 因此 便產生解決的方法—完整領域名稱 (FQDN, Fully Qualified Domain Name)。 完整領域名稱是一種比較容易被了解的網址, 其 命名方式很簡單, 例如嘉義大學WWW 主機的完 整領域名稱為「www.ncyu.edu.tw」, 便可分 解為主機名稱 (www) 及領域名稱 (ncyu.edu.tw) 等 2 個部分： 完整領域名稱

主機名稱 (host name)：通常是依主機所提供的服務種類 來命名, 例如提供 WWW 服務的主機, 其完整領域名稱開頭 常常會是 "www", 而提供 FTP 服務的主機, 其完整領域名 稱的開頭就是 "ftp"。 領域名稱 (domain name)：領域名稱又常被分為機構名稱、 類別名稱及地理名稱等 3 個部分 機構名稱：機構名稱指的是公司行號、組織機構或個人等自行設 定的英文簡稱, 例如 microsoft (微軟公司)、flag (旗標公司)、 ncku (成功大學) 等。 類別名稱：類別名稱用來判別這個單位是屬於哪類的組織, 如 edu 代表教育或學校機構, com 則為商業團體或公司行號。 地理名稱：判斷領域所在的地理位置，如tw指的是台灣，jp指 的是日本 完整領域名稱組織

名稱伺服器 由於 IP 位址並不容易看出主機的用途, 而且也不 好記, 所以我們通常是以完整領域名稱來代表主 機網址。 而名稱伺服器 (DNS, Domain Name Server) 的用途就是將我們使用的完整領域名稱, 翻譯成 電腦實際上可辨識的 IP 位址。 名稱伺服器

電子郵件地址 電子郵件地址是由主機地址, 加上收信人在該主 機上的帳號所組成的。 例如嘉義大學的學生信箱在 mail.ncyu.edu.tw 主機, 帳號名稱為 s0900001, 所以其信箱的電 子郵件可表示為： s0900001@mail.ncyu.edu.tw 其中「＠」符號的意思是「在」(英文念成 「at」), 所以上述位址所代表的意思就是「在 mail.ncyu.edu.tw 這台機器上, 使用者 s0900001 的信箱」。 電子郵件地址

網路協定與模式

OSI (Open Systems Interconnection) 是由 國際標準組織 (ISO, International Organization for Standardization) 於 1984 年所發表的網路模型。 OSI 模型以層狀 (Layer) 的方式來定義資料在 網路上傳輸的理論架構, 整個模型總共可分為 7 層。 OSI 模型

OSI 模型內容

通訊協定 簡而言之, 通訊協定就是指網路上的電腦在彼此 相互溝通時, 所使用的共同語言。 通訊協定一般都約略符合 OSI 模型的精神, 也就 是每種通訊協定負責 7 層中的一層或兩層的工作。 多種通訊協定一起合作, 才能涵蓋完整的網路功 能。亦即, 通訊協定一般是以通訊協定組合 (Protocol Suite) 的方式出現。 通訊協定

在 TCP / IP 所有的通訊協定中, 最重要的便是 TCP、UDP 與 IP 這 3 種協定。

IP 原文為 Internet Protocol, 為 TCP / IP 的 核心協定, 負責『編定位址』與『選擇路徑』。 本書後續有許多關於網路設定的部分都與 IP 有 關。 在送出訊息時, IP 主要接受上層 (TCP 或 UDP) 送來的資訊, 將之分割、封裝成大小合適的 IP 封 包 (Packet), 然後往下層傳送。接收訊息時, 則 是以相反的方向來處理資料。 IP

TCP 與 UDP 介於應用程式與 IP 之間, 負責電 腦之間點對點的通訊。TCP 可提供較為可靠的傳 輸方式, 但相對的傳輸效率較差。

最後為您介紹幾個 TCP / IP 常用的工具程式。 IPCONFIG PING TCP / IP 常用的工具程式

IPCONFIG IPCONFIG 可顯示目前所有網路卡的 TCP / IP 設定值。 請執行開始 / 所有程式 / 附屬應用程式 / 命令提 示字元, 輸入 "ipconfig" 後按 Enter 鍵後會出 現以下訊息： IPCONFIG

PING PING 工具程式可用來檢測兩台主機之間的連線 狀態。 執行 PING 時, 會傳送特別的封包 (ICMP 封包) 給遠端的電腦, 遠端電腦接到此封包就會回應。 PING 的語法很簡單, 假設您現在要檢查與 192.168.0.1 主機之間的連線是否正常, 只要輸 入 "ping 192.168.0.1" 再按 Enter 鍵, 就會得 到以下的訊息： PING

Based on 第一章與第二章 網路應用Internet導論與實作，第二版，施威銘 研究室著，台北：旗標出版公司，F7060。 reference