第2章 網路的通訊

學習目標 在學習本章之後，讀者將可以回答下列的問題： 網路的結構為何？是否包括通訊所需的設備和媒體？ 在網路通訊中，通訊協定執行哪些功能？ 利用階層模型來描述網路功能的優點為何？ 在OSI網路模型和TCP/IP網路模式中，每一階層的角色為何？ 定址和命名機制在網路通訊中的重要性？

本書將重點放在下列的資訊網路領域： 網路的組成設備 連接設備的媒體 在網路上運載的訊息 管理網路通訊的規則和程序 建構及維護網路的工具和命令

通訊的平台 通訊的元素 訊息的傳遞 網路元件 網路上的終端設備及其角色 網路上的中繼設備及其角色 網路媒體

通訊的元素 訊息的來源端或傳送端 訊息的目的端或接收端 通道 圖2-1　網路通訊的元件

訊息的傳遞 電腦網路可以運載小型或大型的訊息 分割訊息的兩個主要優點包括： 多工（multiplexing） 提高網路通訊的效率

訊息的傳遞（續） 圖2-2　網路上訊息的多工

網路元件 設備和媒體都是網路的實體元件或硬體 硬體通常是指網路平台中可見的元件 無線媒體 在網路設備上執行的服務和程序，皆為通訊程式（軟體）

網路上的終端設備及其角色 終端設備指的是傳送訊息的來源端或目的端設備 電腦：包括工作站、筆記型電腦、檔案伺服器、及網路伺服器 網路印表機 VoIP電話 網路攝影機：包括網頁攝影機（WebCam）和安全監控攝影機 手持式設備，例如無線條碼掃描器和PDA 觀測氣象的遠端監控工作站

網路上的中繼設備及其角色 中繼設備可以將每部主機連接到網路，也可以將多個網路連接，形成一個互連網路 表2-1　中繼設備

網路上的中繼設備及其角色（續） 圖2-3　利用路由器連接區域網路

網路媒體 銅線 光纖纜線 無線電波 表2-2　網路媒體

網路媒體（續） 圖2-4　網路媒體

LAN、WAN和互連網路 廣域網路 網際網路：連接網路的網路 網路的表示

LAN、WAN和互連網路（續） 各類網路間的基本差異： 涵蓋區域的大小 使用者的連線數量 可用服務的數目和類型 區域網路：一群的終端設備和使用者是受到一個共同的管理機制所控制

廣域網路 連接相距甚遠之區域網路的一種網路

網際網路：連接網路的網路 互連網路（internetwork） 「企業內部網路」（Intranet） 「網際網路服務提供者」（ISP）

網際網路：連接網路的網路（續） 圖2-6　LAN和WAN所組成的互連網路

網路的表示 網路介面卡（NIC）：NIC或LAN介面卡提供實體連線，將電腦或其他主機設備連接到網路 實體連接埠：實體連接埠即為網路設備上的連接頭或是插座 介面：互連設備上可連接至其他網路的特殊連接埠

網路的表示（續） 圖2-7　網路設備與媒體符號

通訊協定 所有的通訊都會受到預先定義的規則（稱之為通訊協定）所監督 監督通訊的規則 網路協定 通訊協定套件與產業標準 通訊協定的互動 與技術不相關的通訊協定

監督通訊的規則 通訊協定是人與人間溝通的法則 類似的協定也適用於網路設備 這些規則或協定會協同作業，以確保成功的通訊，這些規則和協定的組合，即為所謂的通訊協定套件（protocol suite）

網路協定 訊息的格式，例如每個資料段（segment）可以包含多少的資料 中繼設備共享路徑資訊的方式 處理中繼設備間更新訊息的方法 啟始和終止主機間通訊的程序

通訊協定套件與產業標準 TCP/IP協定 電子電機工程師協會（IEEE）和網際網路工程任務推動小組（IETF）

通訊協定的互動 超文字傳輸通訊協定（HTTP） 傳輸通訊協定 互連網路通訊協定 網路存取通訊協定

與技術不相關的通訊協定 有一些運用於網路通訊上的協定，與執行此項工作的特定技術並沒有直接的關係 網路通訊協定是指出必須完成什麼事情，但不是如何完成它們

使用階層模型 階層模型的優點 通訊協定與參考模型 TCP/IP模型 通訊程序 通訊協定的資料單元與封裝 傳送與接收程序 OSI模型 OSI模型與TCP/IP模型的比較

階層模型的優點 訂定共同的術語來描述網路的功能，將可對運作有更深入了解且可更順利的協同運作 分割程序，讓每一項技術只執行一項功能，以使各項技術可以分別發展。例如，無線媒體技術的發展，不是因路由器的發展才跟著進步 促進競爭，因為不同供應商的產品都可以協同運作，沒有任何一種產品是獨一無二 提供了一個共同的語言，來描述網路的功能和機制。 輔助協定的設計，因為特定階層的協定會定義其本身的規範，以及與上層和下層之間的介面

通訊協定與參考模型 TCP/IP模型是一種通訊協定的模型，它可以描述TCP/IP套件（TCP/IP suite）中，每一階層通訊協定的功能 參考模型（reference model）可以提供一個共同的參考基準 開放系統互連（OSI）

圖2-8　OSI與TCP/IP模型

TCP/IP模型 TCP/IP模型是一種開放的標準，具備四項的通訊功能 表2-3　TCP/IP模型

通訊程序 來源端的應用階層建立資料 當沿著通訊協定的堆疊向下傳遞資料時，會進行分割（segmentation）和封裝（encapsulation）的動作 所產生的資料會經由網路存取層傳遞到媒體上

通訊程序（續） 透過一些媒體及中繼設備，將資料傳輸到目的端 目的端的網路存取階層接收資料 當資料在目的端的堆疊向上傳遞時，會進行解封裝（decapsulation）和重組（reassembly）的動作 將此資料傳遞至目的端的相關應用程式

通訊協定的資料單元與封裝 表2-4　協定資料單元的名稱

通訊協定的資料單元與封裝（續） 圖2-9　封裝

傳送與接收程序 圖2-10　通訊程序的步驟

OSI模型 「開放系統互連」模型亦稱之為OSI模型，它提供了一個抽象的概念來描述通訊網路的程序

表2-5　OSI模型

OSI模型與TCP/IP模型的比較 圖2-11　TCP/IP模型與OSI模型的比較

網路位址 如果要成功地進行通訊，傳送端和接收端都必須了解如何相互傳遞訊息 數值的網路位址

網路位址（續） 網路的位址 將資料送達終端設備 讓資料穿越互連網路 將資料送至正確的應用程式

網路的位址 圖2-12　每一階層的不同位址資訊

將資料送達終端設備 第2層是專注於區域網路的訊息傳遞

讓資料穿越互連網路 第3層通訊協定可以將資料從一個區域網路傳遞至另一個區域網路

讓資料穿越互連網路（續） 圖2-13　IP位址

將資料送至正確的應用程式 在第4層中，可以處理PDU資料的特定程序或服務 埠號（port number）

將資料送至正確的應用程式（續） 圖2-14　埠號位址

摘要 有一個來源設備和一個目的設備 處理訊息的設備和運載訊息的媒體必須遵守一套通訊規則，稱之為協定 階層模型可以描述成功通訊的各項步驟 應用資料必須依照協定堆疊的結構，以向下的順序來進行傳送