3.1 通訊協定 3.2 開放系統參考模式（OSI） 3.3 公眾數據網路 3.4 TCP/IP通訊協定

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1 3.1 通訊協定 3.2 開放系統參考模式（OSI） 3.3 公眾數據網路 3.4 TCP/IP通訊協定
電腦網路的通訊協定 Teacher：黃 鎮 淇 (Huang Jen-Chi) 國立屏東大學 電腦與通訊學系 3.1 通訊協定 3.2 開放系統參考模式（OSI） 3.3 公眾數據網路 3.4 TCP/IP通訊協定

2 3.1 通訊協定 通訊協定係一組負責控制資訊在網路中的相對應的兩層間的傳送規定，其內容包括：
1. 語法（Syntax）：包含資料格式、編碼、及信號準位等。 2. 語意（Semantics）：包含控制資訊、錯誤處理等。 3. 時序（Timing）：包含速度匹配、順序等。

3 3.2 開放系統參考模式（OSI） 開放系統網路連接 參考模型簡介 1.實體層Physical Layer
2.資料鏈結層Data-Link Layer 3.網路層Network Layer 4.傳輸層Transport Layer 5.會議層Session Layer 6.表識層Presentation Layer 7.應用層Application Layer

4 3.2 開放系統參考模式（OSI） ISO國際標準組織所制定的OSI模式的目標有下列幾項： 1. 提供通訊系統之間的標準。
2. 除去通訊系統之間的技術障礙。 3. 除去在單一系統中內部運作的描述。 4. 定義在系統之間的交換點。 5. 增加通訊之間的能力，但不需要增加不同產品之間轉換的花費。 6. 在標準無法適應每一種需求時，提供一個合理的平衡點。

5 3.2 開放系統參考模式（OSI） 開放系統網路連接參考模型七層架構 一、實體層Physical Layer
在各電腦間透過實際的連線，來傳送資料位元(bits)，也就是處理在傳輸媒體上傳送的位元 定義需要負載數據傳輸訊號的硬體特性，如電壓準位、介面接腳的數目及位置等 二、資料鏈結層Data-Link Layer 處理一群在網路中傳送由位元所組成的框結構(frame) 保證框結構可以安全的在網路上傳送接收，如果需要的話必須重新傳送該框結構 乙太網路(Ethernet)和權杖環(Token Ring)都定義在此 本層分為邏輯鏈結控制 LLC (Logical Link Control)和媒體存取層MAC (Media Access Control) MAC層的作用是處理與實體層的交談溝通 LLC層則負責與上一層(網路層)交談

6 3.2 開放系統參考模式（OSI） 開放系統網路連接參考模型七層架構 三、網路層Network Layer 處理的對象是封包(packet)
封包如果大於框結構，傳送端會切割封包成框結構大小，接收端在組合成原來的封包 網路層決定封包在網路的各主機(host)間的傳送路徑(route)，並可調整封包傳送路徑以避開擁塞情況 例如：X.25的第三層、TCP/IP的IP (Internet Protocol)協定、Novell公司的NetWare的IPX協定 四、傳輸層Transport Layer 處理的對象是訊息(Message) 保證訊息在主機間傳送而沒有資料的流失，如果需要的話，可以重新安排再傳送 例如：TCP/IP的TCP (Transmission Control Protocol) 、 Novell公司的NetWare的SPX協定、Microsoft的NetBEUI

7 3.2 開放系統參考模式（OSI） 開放系統網路連接參考模型七層架構 五、交談層Session Layer 交談層又稱為會議層
負責建立與維護一個介於不同機器上執行的應用程式的溝通連線 在TCP/IP中，插座(Socket)及埠(Port)屬於交談層，用以描述互相通訊的應用程式溝通的途徑 六、表識層Presentation Layer 表識層又稱為呈現層 提供不同應用程式資料壓縮(text compression)、加密 (encryption)、解密 (decryption)、重新格式化 (reformatting)、與標準格式轉換 (PC的ACSII碼轉換成IBM的EBCDIC碼)等服務

8 3.2 開放系統參考模式（OSI） 開放系統網路連接參考模型七層架構 七、應用層Application Layer 提供應用程式的服務
常見的通訊協定有：超文件傳輸協定 (Hyper Text Transfer Protocol)、檔案傳輸協定 (File Transfer Protocol)、電子郵件傳輸協定(Simple Mail Transfer Protocol : SMTP) 及遠端簽入協定 (Telnet)等

9 3.3 公眾數據網路

10 3.3 公眾數據網路 公眾數據網路交換技術方式： 一、電路交換網路（Circuit Switching Network；CSN）：
節點之間是先建立實體通道，然後再傳送資料。 如圖3.3中，終端機A連接終端機E，A-> N2-> N3-> N6 -> E 優點：通道由連線的雙方獨佔，頻寬固定，不與其他使用者分享頻寬，可加快傳輸速度。 缺點：因為節點間的通道有限，一旦某節點間的通道皆配置出去後，就無法再接受額外的連線。

11 3.3 公眾數據網路 圖3.3 交換網路

12 3.3 公眾數據網路 二、分封交換網路（Packet Switching Network；PSN）：
封包由來源節點出發，每經過一個節點，該節點根據其目標位址自動選擇合適的下一個節點傳送 如圖3.3中，終端機A欲傳送封包給終端機E，A-> N2-> N3-> N6 -> E 封包的交換不會獨佔一通道。 優點：通道由許多連線共享，可達通道最高效率。 缺點：過多連線佔用同一通訊通道時，將發生傳輸率降低，甚至阻塞的情況。

13 3.3 公眾數據網路 三、訊息交換網路（Message Switching Network；MSN）： 傳送的單位稱為訊息(Message)
使用儲存後再向前傳送(store-and-forward)的技術 訊息由來源節點出發，每至一個節點被儲存起來，經過一段時間的等候再往下一個節點傳送，等候的原因可能是連線不穩定或是有高優先權先傳送。 優點：彈性佳，當線路流量大時，系統可稍候再傳送，由於建立在應用層的非即時性服務，故每一節點皆可提供除了轉遞之外更多的服務。 缺點：因為是主從式架構，所以當交換節點故障時，整個網路便會停頓下來，而且對於線路的利用率比分封交換技術略遜一籌。

14 3.4 TCP/IP通訊協定 TCP/IP 在1969年美國國防部DARPA訂定一套成為ARPANET實驗性封包網路 是目前網際網路的標準
傳輸控制協定（Transmission Control Protocol；TCP） 網路協定（Internet Protocol；IP） TCP/IP的特點： 1. 開放式的協定標準(不受硬體規格或軟體的限制) 2. 唯一的位址標準 3. 各種標準化的高階服務協定(FTP、TELNET、SMTP) 4. 網路硬體的自由化(Ethernet、Token Ring、X.25)

15 3.4 TCP/IP通訊協定 TCP/IP與ISO/OSI Internet Layer : IP層
Process/Application Layer Host to Host Layer:TCP層 Internet Layer : IP層 Network Access Layer

16 3.4 TCP/IP通訊協定 ISO/OSI七層 TCP/IP四層 1.網路存取層 (對應OSI 1~2) 與網路實體直接連接的介面
定義資料片(datagram)封包、處理資料的遞送及路徑選擇(routing)、定址的機制(IP addressing) 3. TCP層 (對應OSI 4) 提供可靠的傳輸服務、錯誤偵測、及流量控制 4.應用層 (對應OSI 5~7) 包含資源分享及遠端存取的協定

17 3.4 TCP/IP通訊協定 第一層：網路存取層 (Network Access Layer)
提供資料傳送的方法，使資料在直接連線的網路上能傳給其他裝置，而不影響到較高層的協定。 此外也將IP資料包封裝入網路傳送的框架（frame）中，及將IP位址轉換對應到實體硬體位址。

18 3.4 TCP/IP通訊協定 第二層：交互網路層 (Internet Layer : IP層)
網際協定（IP）提供基本的封包傳送服務，其他協定都須靠IP來傳輸資料，它的功能包括： 1. 定義資料片（datagram）的結構，資料片是網際網路中基本的傳送單位。 2. 定義網際網路定址的機制（IP address）。 3. 執行資料片的分解與重組。 4. 決定資料片到遠地主機的路徑（routing）。 5. 在網路存取層與交互網路層之間傳輸資料。

19 3.4 TCP/IP通訊協定 IP位址 IP位址是32位元長度的定義，一般將之分為四段，每一段有8個位元以十進位數值表示，再以句點隔開，所以又稱為點標記法（dotted notation） 四個數字的範圍都是0到255，也就是一個位元組的十進位值。 實際上IP只包含兩項資訊，網路號碼（network number）及主機號碼（host number）：xxx.xxx.xxx.xxx或 [網路號碼，主機號碼]。

20 3.4 TCP/IP通訊協定 IP位址分級 分為ABC三級 D級位址目前為實驗性多點投射(multicast)位址
E級位址則保留作為未來發展之用 主機位元數越大，可容納的主機數目越多

21 3.4 TCP/IP通訊協定 IP選徑（IP Routing） [ 網路號碼 ， 主機號碼 ]

22 3.4 TCP/IP通訊協定 第三層：主機對應層 (Host to Host Layer : TCP層)
協定為傳輸控制協定（TCP）及使用者資料協定（UDP） 一、傳輸控制協定(TCP協定Transmission Control Protocol)特性： 提供連線導向式及可靠的端點對端點的資料傳輸服務。 三段式交握（three way handshake）建立連線。 1.發送端發出SYN訊息建立連結 2.接收端接受時則回傳SYN/ACK訊息 3.發送端收到之後再回應ACK訊息，然後開始傳送資料 高可靠性、長時間的連線，也就是大量資料傳輸的服務。 大量資料可以分成多個部分而且分開傳輸。

23 3.4 TCP/IP通訊協定 二、UDP協定(User Datagram Protocol)的特性：
1. 非連線性（connectionless）的協定，沒有交握及錯誤控制，是不可靠的傳輸協定。 2. 利用來源埠（source port）及目的埠（destination port）號碼，傳送資料給對應的應用程式。 3. 傳送小量的資料連線服務時UDP效率較高，因可減少建立連線及保證傳輸可靠的負擔。 4. 適合「詢問/回應」模式的應用程式，因回應可以確定詢問是否收到，一段時間沒回應再詢問。 5. 適合上層應用程序可自行驗證資料正確性的服務。

24 3.4 TCP/IP通訊協定 第四層：應用層 (Process/Application Layer)
TELNET/SSH（網路終端協定） FTP（檔案傳輸協定） SMTP（簡易郵件傳輸協定） DNS（網域名稱服務） RIP（路徑資訊協定） NFS（網路檔案系統）