网路概论课件

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1、网路概论课件1網路概論第 1 章 網路基礎网路概论课件2本章提要本章提要n1-1 網路基本概念n1-2 網路類型n1-3 對等式與主從式網路n1-4 網路作業系統n1-5 OSI 模型n1-6 DoD 模型网路概论课件31-1 網路基本概念網路基本概念n什麼是網路？網路能為我們做什麼？要回答這些問題之前,讓我們回顧一下,網路尚未普及之前,個人電腦單打獨鬥的時代。n個人電腦大約從 1980 年代開始,逐漸普及於家庭與辦公室。有了電腦之後,接著便會面臨電腦之間必須交換資訊的問題。就像在辦公室裏,同事之間總是會因職務所需,彼此交換公文、文件、便條等等,電腦與電腦之間有時也必須相互交換資訊。网路概论课

2、件4網路基本概念網路基本概念n電腦之間如何交換資訊？n在個人電腦興起的年代,其實已有網路產品問世。可是那時候一張 3Com 的網路卡將近 1000 美元,即使是財力雄厚的企業老闆也覺得有些心疼。既然不想花錢,只好打軟碟機的主意。還好那時候大部份個人電腦都有軟碟機,使用者可將資訊儲存在磁碟片上,再透過人工方式來交換磁碟片。网路概论课件5網路基本概念網路基本概念网路概论课件6網路基本概念網路基本概念n當然,這樣子的做法從現在看來相當不便。不過,彼時網路尚未普及,個人電腦所能處理的資料量也都不大,大家帶著磁碟片跑來跑去倒也怡然自得。n資訊產品的特徵之一便是買得愈早賠得愈多,網路設備自然也不例外。3C

3、om 的網路卡到了 90 年代中期已經跌到 100 美元左右的價位,台灣製造的網路卡更是物美價廉。网路概论课件7網路基本概念網路基本概念n隨著設備成本的降低,加上電腦數目不斷增加,處理的資料也愈來愈大,磁碟片網路逐漸無法滿足需求,網路時代終於宣告來臨了。n什麼是網路？簡而言之,網路便是將一群電腦透過纜線(或其他無線傳輸媒體)互相連接起來,好讓彼此可以分享資訊。网路概论课件8網路基本概念網路基本概念网路概论课件9網路基本概念網路基本概念n電腦之間透過網路可以分享檔案、裝置、甚至應用程式等等,這些統稱為網路資源。以下列出一些在網路上常分享的資源：网路概论课件10網路基本概念網路基本概念n檔案l網路

4、上最早出現,也是最常見的作業便是交換檔案。檔案交換的基本原理雖然簡單,但卻衍生出許多種應用,從 Windows 平台上的資料夾分享、到網際網路上的檔案上傳與下載,皆可視為檔案交換的應用。l由於檔案儲存在硬碟、磁碟片、光碟片等儲存媒體,因此分享檔案等於是讓其他使用者可以存取這些媒體上的檔案系統。网路概论课件11網路基本概念網路基本概念n訊息l網路上有許多種形式的訊息,但目前最流行的有：電子郵件(Electronic Mail,E-mail)、MSN、ICQ 等等。早期的電子郵件只能傳送文字,但現在大部份都可以附帶傳送影像、聲音、動畫等各類檔案,讓郵件內容更為豐富、多樣化。l由於電子郵件遠較傳統郵

5、件迅速、方便,不僅是個人,許多企業也逐漸以電子郵件來取代傳統的郵件,並透過 MSN、ICQ.之類的即時通訊軟體進行線上即時交談(或會議)。网路概论课件12網路基本概念網路基本概念n週邊裝置l網路上的電腦彼此之間除了分享儲存裝置上的檔案外,也可分享其他的週邊裝置,其中最常見的便是印表機。只要網路上有一部電腦安裝了印表機,其他電腦便可透過網路使用該印表機。l除了印表機之外,只要作業系統支援,許多週邊裝置也都能在網路上分享,例如：傳真機、掃瞄器等等。网路概论课件13網路基本概念網路基本概念n應用程式l電腦可透過網路分享彼此的應用程式。例如：A 電腦經由網路從遠端執行 B電腦上的應用程式,B 電腦再將

6、執行結果傳回 A 電腦。應用程式的分享機制通常較為複雜,作業系統與應用程式都必須支援才行。n網路資源的應用種類繁多,要具有這些功能,不僅僅是將電腦相互連線,還必須有硬體、協定、作業系統、應用程式等等的配合才行。网路概论课件141-2 網路類型網路類型n1-2-1 區域網路n1-2-2 都會網路n1-2-3 廣域網路n1-2-4 三種網路類型的比較网路概论课件151-2-1 區域網路區域網路n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。网路概论课件16區域網路區域網路n由於區域網路的範圍較小,

7、所以可使用品質較高、速度較快的傳輸纜線。此外,區域網路的設備也都比較便宜,一般小型企業甚至個人都可負擔得起。网路概论课件171-2-2 都會網路都會網路n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。n都會網路可視為是數個區域網路相連所組成,例如：一所大學內各個校區分散在整個城市各處,將這些網路相互連接起來,便形成一個都會網路。都會網路比區域網路稍慢,設備也比較昂貴。网路概论课件18都會網路都會網路网路概论课件191-2-3 廣域網路廣域網路n廣域網路(Wide Area Network,WAN)為規模最大的網路,

8、涵蓋的範圍可以跨越都市、國家甚至洲界。n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,使用的設備也都相當昂貴。网路概论课件20廣域網路廣域網路网路概论课件211-2-4 三種網路類型的比較三種網路類型的比較n下表總結區域、都會與廣域三種網路類型的特性：网路概论课件22三種網路類型的比較三種網路類型的比較n以上分類方式經常因人而異。例如：因為都會網路的規模介於區域網路與廣域網路之間,彼此的分界並不是很明確,所以有些人在區分網路類型時,只分成區域網路與廣域網路兩類,而略過都會網路。网路概论课件23

9、1-3 對等式與主從式網路對等式與主從式網路n網路依作業的方式可分為對等式(Peer-to-peer)與主從式(Client-to-server)兩種網路。主從式網路中的電腦可分為用戶端與伺服器,用戶端可對伺服器要求資源。n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。n雖然理論上可區分上述兩種網路作業方式,不過在實務上,大多數的網路系統都結合了這兩種方式,可稱為混合式網路。网路概论课件24何謂伺服器？何謂伺服器？n伺服器一詞係譯自英文的 Server,原意代表服侍者、提供服務的人,例如：旅館、餐廳裏的服務生。n若套用到電腦環境,通常是指

10、提供服務的電腦,例如：網路上有 A、B、C 三部電腦,其中 C 電腦提供自己的印表機與硬碟給 A、B 兩部電腦使用,於是 C 電腦便扮演了印表機伺服器與檔案伺服器兩種角色；至於 A、B 這兩部享受服務的電腦,則稱為用戶端(Client)。网路概论课件251-3-1 對等式網路對等式網路n最簡單的網路型態便是對等式網路。在等對式網路中,每部電腦都可以扮演用戶端與伺服器的角色。在此種網路中,沒有集中式的資源儲存系統。資料與資源分散在整個網路上,每個使用者都可將資源分享出去,供其他電腦使用。网路概论课件26對等式網路對等式網路网路概论课件27對等式網路的優點對等式網路的優點n對等式網路最大的優點在於

11、架設容易,且成本低廉。n對等式網路適合用在 10 部電腦以下的小型網路,例如：家庭辦公室或個人工作室等等。由於對等式網路不需要功能強大的專屬伺服器,所以架設這類網路的成本也較低。安裝過程相當容易。只要具備了網路卡、傳輸纜線(或其他傳輸媒介)、作業系統,將數部獨立的電腦連接起來即可架設對等式網路。网路概论课件28對等式網路的缺點對等式網路的缺點n當網路規模大於 10 部電腦時,對等式網路便會露出左支右絀的窘境。試想在一個由 20 部電腦所組成的對等式網路,若每部電腦皆分享兩、三種資源,要從這麼多的資源中找出您要的資訊,將是一件曠日費時的事情。n此外,在對等式網路中,每個使用者都必須了解分享資源的

12、方法,換言之,對使用者的要求較高。當使用者人數眾多時,教育訓練的工作勢必大為增加。网路概论课件29對等式網路的缺點對等式網路的缺點n對等式網路的管理也是一個大問題。由於資源分散在網路上的各部電腦,等於是一種無政府狀態。n對於網路管理員而言,要管理這些分散各處的資源,幾乎是不可能的任務。网路概论课件301-3-2 主從式網路主從式網路n在主從式網路中,會有一部或數部伺服器,專門提供用戶端電腦所需的資源。n這些伺服器會依其提供的服務,而配備較好的硬體設備。例如：提供檔案資源的伺服器可能配備容量較大、存取速度較快、且較耐用的硬碟等等。网路概论课件31主從式網路主從式網路网路概论课件32主從式網路的優

13、點主從式網路的優點n與對等式網路相比較,主從式網路最大的優點即是適用於較大的網路,例如：10 部以上電腦所組成的網路環境。n由於主從式網路的資源集中放在伺服器上,無論是存取或管理,都比對等式網路來得容易。對於網路管理員而言,只要設定好為數有限的伺服器,即可管理網路上所有的資源。网路概论课件33主從式網路的缺點主從式網路的缺點n主從式網路的主角是伺服器。一般而言對於伺服器的要求較高,例如：必須能長時間開機運作。因此,伺服器等級的電腦也都較為昂貴,對於許多企業來說,是一筆不小的負擔。n此外,伺服器上的作業系統或應用程式通常較為複雜,管理員必須受過相當的訓練,才能妥善地管理伺服器。网路概论课件341

14、-3-3 混合式網路混合式網路n對等式與主從式網路的區分,比較偏向於理論,在實務上通常是兩者混合使用。n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,此時將資料夾分享出來的用戶端,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。网路概论课件35混合式網路混合式網路网路概论课件361-4 網路作業系統網路作業系統n1-4-1 Netwaren1-4-2 Windows NTn1-4-3 Windows 2000n1-4-4 Windows Server 2003n

15、1-4-5 Linux网路概论课件37網路作業系統網路作業系統n個人電腦上的網路作業系統(Network Operating System,NOS)最早只是附加在既有的作業系統上,以提供網路通訊的功能。因此,早期的網路作業系統其實不能算是真正的作業系統,只是外掛在作業系統上的通訊軟體。n例如：可外掛在 DOS 或 Windows 3.x 上的 Lan Manager,算是這類網路作業系統的代表。网路概论课件38網路作業系統網路作業系統n不過,沒多久之後即出現了真正的網路作業系統,亦即網路功能與作業系統整合,成為作業系統的一部份。n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

16、業系統時,通常會有下列兩種版本：网路概论课件39網路作業系統網路作業系統n適用於用戶端的版本n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 等等。n請讀者注意,這類版本的網路作業系統通常仍具有分享資源的功能,以便在對等式網路中與其他電腦共享資源。网路概论课件40網路作業系統網路作業系統n適用於伺服器的版本n這類版本通常具有較多的網路功能,可提供許多種網路服務,價格大多比較昂貴,例如：Windows NT Server、Windows 2000 Server、Wind

17、ows Server2003 與 Linux 等等。网路概论课件41網路作業系統網路作業系統n伺服器版本的網路作業系統應該包含何種功能,完全視開發廠商的策略而定。例如：微軟的網路作業系統雖然內建 Web、FTP 等網際網路相關服務,但直到Windows Server 2003 才提供 POP3 服務,因此以往若要提供使用者完整的 E-mail 服務,就必須額外再購買其他軟體。n以下將介紹數種較常見的網路作業系統。网路概论课件421-4-1 NetwarenNovell 公司從 1985 年開始,針對當時的 IBM 相容個人電腦,搭配販售網路卡與 Netware 網路作業系統,提供分享檔案與印表

18、機等功能。Netware 可算是個人電腦上網路作業系統的先驅,推出後非常受歡迎,也讓 Novell 在這個市場獨霸多年。nNetware 目前最新的版本為 Netware 6.5,但之前的版本仍然有人使用。以下簡單說明這些版本之間的差異：网路概论课件43 NetwarenNetware 3.xl適用於大型企業,可提供服務給數百名使用者。Netware 3.x 除了個人電腦的版本外,也有其他平台的版本(例如：Unix 等等),方便整合網路中的資源。nNetware 4.xlNetware 4.x 針對 Netware 3.x 的缺點加以改善,加入了網路連接與廣域網路的相關功能。此外,Netwar

19、e 4.x 率先使用 NDS(Netware Directory Services),可算是目錄服務的先驅。网路概论课件44 NetwarenNetware 5.xlNetware 5.x 除了加強管理與目錄服務的功能之外,特別強調網際網路的應用,方便企業發展電子商務。nNetware 6.xlNetware 6.x 強化了系統安全性並支援 Clustering 與 Multiprocessing,提昇系統執行效率。到了 Netware 6.5,更整合了 Apache、MySQL 和 PHP 這些 Linux 作業系統的應用程式。网路概论课件451-4-2 Windows NTn微軟在早期並不

20、是很重視網路這個市場,因此雖然絕大部份的個人電腦都使用DOS、Windows 3.x 作業系統,但始終是維持在單機作業的模式。微軟到了 1993年才針對企業用戶推出了 Windows NT 網路作業系統,但未曾受到市場的重視。直到 1994 年的 NT 3.5 才逐漸打開市場。1996 年的 NT 4.0 終於讓微軟在商機雄厚的企業網路市場中佔到一席之地。网路概论课件46Windows NTnWindows NT 最大的優勢便是使用 Windows 圖形操作介面,讓使用者可以輕鬆地管理系統。缺點則在於 NT 本身的架構是專為中小型的企業網路所設計,無法應用在大型網路上。n此外,NT 本身的穩定

21、性不佳,作為企業內部重要的伺服器卻經常當機,的確是一件令人頭痛的事。网路概论课件47Windows NTn由於 Windows NT 是針對企業用戶所開發,因此有 Server 與 Workstation 兩種版本,分別用在伺服器與用戶端。Windows NT Server 除了基本的網路功能外,還提供 DNS、DHCP、WINS 等服務,更重要的是可提供多種網際網路服務,方便企業提供 Web 服務、FTP 服務等等。nWindows NT 總共歷經三次主要改版,以下簡單介紹這些變革。网路概论课件48Windows NTnWindows NT 3.1l這是 Windows NT 的第一個版本。

22、NT 3.1 對於記憶體的需求很高,與當時主流的 Netware 不相容,算是乏人問津的產品。nWindows NT 3.5xlNT 3.5x 針對 NT 3.1 的數項缺點進行改善,降低記憶體的需求,並可連接 Netware 網路,算是比較成熟的產品,市場接受度也比較高。网路概论课件49Windows NTnWindows NT 4.0lNT 4.0 架構上仍沿襲自 NT 3.5,但新增了 IIS(Internet Information Server),提供數項非常實用的網際網路服務。此外,NT 4.0 對於 TCP/IP 的支援度較高,可提供 DNS 與 IP 路由的服務。网路概论课件5

23、01-4-3 Windows 2000nWindows NT 4.0 在 1996 年面世,之後雖然發行多次服務套件(Service Pack),但基本架構仍維持不變。Windows NT 的下一代產品直到 2000 年才誕生,也就是 Windows 2000。nWindows 2000 針對 NT 的缺失,進行大幅度的改善,以下為 Windows 2000 較為重要的特性：网路概论课件51Windows 2000n加入目錄服務lNovell 早在 1993 年的 Netware 4 便加入目錄服務的功能。NT 4.0 雖然也號稱具有目錄服務,但功能不彰,因此不受重視,直到了 Windows

24、2000 才開始標榜完整的目錄服務功能。l由於加入了目錄服務功能,使得 Windows 2000 能夠應用在大型的企業網路上。网路概论课件52Windows 2000n降低管理需求l為了降低企業管理、維護網路的成本,Windows 2000 採用分散式管理的概念,提供更佳的管理工具,以減少網路管理員的工作負擔。n提高系統穩定性lWindows 2000 針對 NT 穩定性不足的問題加以改善。除了提高容錯能力與加強作業環境的穩定性,並大幅減少因更改設定而需要重新開機,讓整個系統能長時間穩定地運作。网路概论课件53Windows 2000nWindows 2000 承襲 NT 的慣例,針對伺服器與

25、用戶端發行不同的版本。nWindows 2000 Server、Windows 2000 Advanced Server、Windows 2000 Datacenter 是給伺服器使用的版本,Windows 2000 Professional 則是給用戶端使用的版本。网路概论课件541-4-4 Windows Server 2003nWindows Server 2003 延續 Windows Server 2000 的技術,加強安全性、穩定性與管理機制,以企業用戶為主要訴求對象。n它區分為標準版標準版、企業版企業版、Datacenter 版版與 Web 版版。比較特別的是,這些版本都是伺服器

26、版本,並沒有用戶端版本,因此微軟建議以 Windows 2000 Professional 或 Windows XP Professional 擔任用戶端,才能充分發揮 Windows Server 2003 的優點。网路概论课件55Windows Server 2003n以下為 Windows Server 2003 的重要特性：n強化 AD 服務l利用整合式的 AD 服務介面,可用來管理各種網路資源,例如：設定印表機和資料夾的使用權限、調整群組與使用者的隸屬關係等等。如此一來,不但能簡化系統管理員的例行作業,更能降低企業的維護成本。网路概论课件56Windows Server 2003n加

27、強安全性l在安全性原則(Security Policy)、稽核(Audit)、身份驗證(Authentication)、檔案加密系統(EFS,Encrypting )等等機制加以改良,一方面阻擋使用者非法存取資料,另一方面則確保萬一資料外洩,也不會被看出真正的內容。网路概论课件57Windows Server 2003n支援 XML Web Servicesl各版本的 Windows Server 2003 都支援新一代的 XML Web Services,凡是符合這種規範所開發的應用程式,都能透過網路互相溝通與整合,這使得建立易於擴充和管理的企業網站,成為一項比較簡單的工作。网路概论课件58

28、1-4-5 LinuxnLinux 的歷史最早可追溯到 1991 年。當時一位芬蘭的大學生 Linus Torvalds試圖將 Unix 系統移植到 PC 平台,其成果便是 Linux 作業系統。n由於開發者的堅持,Linux 從一開始便採取開放程式原始碼(Open Source)的作法,讓任何人都能自由取得、散佈、修改程式碼,再以同樣的方式將修改後的程式碼釋出。网路概论课件59Linuxn這種特性使得許多熱心的程式設計師,都紛紛投入開發 Linux 的行列,讓 Linux 發展迅速。此外,由於任何人皆可免費取得並使用 Linux,使得 Linux 在短短數年間佔有率扶搖直上。n大家不僅公認

29、Linux 系統非常穩定,效能極佳,且網路功能超強。各種 Linux發行版(Linux Distribution)都附上各式各樣的伺服器軟體,可提供 Web、Mail、Telnet 等多項服務。网路概论课件60Linuxn對於一般企業而言,若要另外購買上述這些伺服器軟體,勢必要一大筆預算。如今 Linux 統統免費奉送,可說是非常划算的選擇。nLinux 雖然具有上述許多優勢,但也有下列缺點：网路概论课件61Linuxn對於使用者的要求較高lLinux 的設定通常較為複雜,且有些要在文字模式下進行。因此,使用者必須充份了解各種設定背後的原理,以及指令參數的用法。l不過,近年來 Linux 套件

30、也搭配了圖形操作介面X Window,讓使用者能夠更輕鬆地執行作業。网路概论课件62Linuxn硬體支援較差l由於 Windows 作業系統目前在數量上仍佔絕對的優勢,因此大部份硬體廠商在推出產品時,一定都會撰寫 Windows 驅動程式。l相對地,Linux 的驅動程式就比較少見。不過,近年來一些大廠在推出新產品時,也會同時開發 Linux 驅動程式,對於 Linux 的支持者而言,可說是一大福音。网路概论课件63Linuxn可用的商用軟體較少l大部份的商用軟體廠商也都是西瓜靠大邊的忠實論者。影響所及,Linux 上可用的商用軟體數量少於 Windows。网路概论课件64什麼是什麼是 Lin

31、ux 發行版？發行版？nLinux 實際上只包含作業系統的核心部份,例如：檔案系統的管理、記憶體資源的分配等等,但不涵蓋應用程式的部份。對於一般使用者而言,若只有作業系統核心而無應用程式,其實非常不方便。因此,便有組織或廠商以 Linux 核心搭配各種應用程式來發行,稱為發行版(Distribution)。网路概论课件65什麼是什麼是 Linux 發行版？發行版？n最知名的發行版為 Red Hat Linux,其他還有 Fedora Core、Mandrake Linux 等等,都有許多使用者。這些發行版皆可從網路上免費下載,或是支付少許工本費直接向廠商訂購光碟。网路概论课件661-5 OSI

32、 模型模型n1-5-1 模型的用途n1-5-2 OSI 模型的 7 層架構簡介n1-5-3 OSI 模型 7 層的運作方式n1-5-4 OSI 模型的優點网路概论课件671-5-1 模型的用途模型的用途n先舉一個例子來說明模型的用途。n假設小陳是某社區開發案的專案負責人,要在發表會上說明整個專案的背景、設計理念與特色。如果,小陳僅以書面資料和口頭報告,儘管說得天花亂墜、栩栩如生,可是聽眾的反應卻很冷淡。因為小陳所講的都是看不到、摸不著、很抽象的畫面,而且每個人所想像的畫面可能大相逕庭,自然激不起共同、熱烈的迴響。网路概论课件68模型的用途模型的用途n反之小陳若將社區的設計尺寸按等比例縮小,製作

33、一個栩栩如生的模型。在發表會上,利用該模型逐項講解。由於聽眾能夠具體地看到各種設施的外觀、位置,因此能充分了解整個設計的優點,必然給予較正面的回應。网路概论课件69模型的用途模型的用途n由上例觀之,一個適當的模型能將複雜的事情具體化、簡單化。而網路上的工作錯綜複雜,倘若能利用一個好的模型來說明,肯定能對學習有正面的幫助。n然而網路模型的設計,實無定法,各家的模型皆有所長。以下所要介紹的模型,是被公認為最著名、最具影響力的網路參考模型OSI 模型。网路概论课件701-5-2 OSI 模型的模型的 7 層架構簡介層架構簡介nInternational Organization for Standa

34、rdization(ISO,國際標準組織)於 1984年發表了 OSI 模型,將整個網路系統分成 7 層(Layer),每層各自負責特定的工作,如下圖：网路概论课件71OSI 模型的模型的 7 層架構簡介層架構簡介网路概论课件72第第 1 層：實體層層：實體層n此層主要包含以下 3 項：l傳輸資訊的介質規格。l將資料以實體呈現並傳輸的規格。l接頭之規格。n無論何種通訊,雙方最終得透過實體的傳輸介質來連接,例如：同軸電纜、雙絞線、無線電波、紅外線等等(要記得無線電波、光波也是實體的)。网路概论课件73第第 1 層：實體層層：實體層n不同的介質有不同的特性,所以 0 與 1 的數位資料在傳送之前,

35、可能會經過轉換,將數位資料轉變為光脈衝或電脈衝以利傳輸,這些轉換及傳輸工作便是由實體層負責。此外,決定傳輸頻寬、工作時脈、電壓高低、相位.等等細節,也都是在此層規定。n例如：在個人電腦上廣泛運用的 RS-232(正式名稱應為 EIA-232),及討論數據機時必談的 V.90、V.92 等等,皆是此層著名的通訊協定。网路概论课件74第第 2 層：鏈結層層：鏈結層n此層的主要工作包含以下 3 項：l同步同步：網路上可能包含五花八門、不同廠牌的裝置,沒人敢肯定所有裝置都能同步作業。因此鏈結層協定會在傳送資料時,同時進行連線同步化,期使傳送與接收雙方達到同步,確保資料傳輸的正確性。网路概论课件75第第

36、 2 層：鏈結層層：鏈結層l偵錯偵錯：接收端收到資料之後,會先檢查該資料的正確性,才決定是否繼續處理。檢查錯誤的方法有許多種,在鏈結層最常用的是：傳送端對於即將送出的資料,先經過特殊運算產生一個 CRC(Cyclic Redundancy Check)碼,並將這個 CRC碼隨著資料一起傳過去。网路概论课件76第第 2 層：鏈結層層：鏈結層l而接收端也將收到的資料經過相同的運算,得到另一個 CRC 碼,將這個 CRC 碼與對方傳過來的 CRC 碼相比較,即可判定收到的資料是否完整無誤。l其實接收端在許多層都會做偵錯工作,但鏈結層是把守第一關,若是過不了這一關,通常這份資料就直接被捨棄掉。至於是否

37、通知對方再重送一份,則是每種鏈結層協定的作法不同,有的自己做,有的交給上層的協定來處理。网路概论课件77第第 2 層：鏈結層層：鏈結層l制定媒體存取控制的方法制定媒體存取控制的方法：當網路上的多個裝置都同時要傳輸資料時,如何決定其優先順序？是讓大家公平競爭、先搶先贏？或是賦予每個裝置不同的優先等級？這套管理辦法通稱為媒體存取控制方法(Media Access Control Method,MAC Method),我們在第4、5 章會詳細說明目前區域網路最普遍採用的媒體存取控制方法。网路概论课件78第第 3 層：網路層層：網路層n此層的主要工作包含以下兩項：l定址定址：在現實生活中,每棟房子都會

38、有一個唯一的地址,以方便郵差遞送信件,或是外地訪客找到位置。在網路世界裡,所有網路裝置都必須有一個獨一無二的名稱或位址,才能相互找到對方並傳送資料。至於究竟採用名稱或位址？命名時有何限制？如何分配位址？這些工作都是在網路層決定。有關定址的介紹,請參閱第 8 章。网路概论课件79第第 3 層：網路層層：網路層l選擇傳送路徑選擇傳送路徑：若從傳送端到接收端有許多條路徑,要如何決定走哪一條呢？我們以下圖為例：网路概论课件80第第 3 層：網路層層：網路層n從 A 傳資料到 D 有多達 5 條路徑：网路概论课件81第第 3 層：網路層層：網路層n乍看之下似乎以第 1 號路徑距離最短,因為它沒經過其它節

39、點,所以傳輸速率最快。然而實際上卻未必如此,還應該考慮線路品質、可靠度、使用率、頻寬、成本等因素,才能選出最佳路徑。n我們會在第 11 章,詳細說明路徑選擇的運作方式。网路概论课件82第第 4 層：傳輸層層：傳輸層n此層的主要工作包含以下 3 項：l編定序號編定序號：當所要傳送的資料長度很大時,便會將其切割成多段較小的資料,而每段傳送出去的資料,未必能遵循先傳先到的原則,有可能先傳後到,因此必須為每段資料編上序號,以利接收端收到後能組回原貌。网路概论课件83第第 4 層：傳輸層層：傳輸層l控制資料流量控制資料流量：如同日常生活中難免遇到塞車,網路傳輸也會遇到壅塞(Congestion)情形。此

40、時傳輸層協定便負責通知傳送端：這裡塞住了,請暫停傳送資料！等到恢復順暢後,再告知傳送端繼續傳送資料。換言之,就像交通指揮員,控制資料流(Data Flow)的順暢。网路概论课件84第第 4 層：傳輸層層：傳輸層l偵錯與錯誤處理偵錯與錯誤處理：這裡所用的偵錯方式,可以和鏈結層相同或不同,兩者完全獨立。一旦發現錯誤,也未必要求對方重送。例如：TCP 協定會要求對方重送,但 UDP 協定則不要求對方重送(詳見第 12 章)。网路概论课件85第第 5 層：會議層層：會議層n負責通訊的雙方在正式開始傳輸前的溝通,目的在於建立傳輸時所遵循的規則,使傳輸更順暢、有效率。溝通的議題包括：使用全雙工模式或半雙工

41、模式？如何發起傳輸？如何結束傳輸？如何設定傳輸參數？.等等。n就像兩國元首在見面會商之前,總會先派人談好議事規則,正式談判時就依據這套規則進行,才不至於擦槍走火、場面失控。网路概论课件86第第 6 層：表達層層：表達層n此層的主要工作包含以下 3 項：l內碼轉換內碼轉換：我們在鍵盤上輸入的任何資料,到了電腦內部都會轉換為代碼,這種內部用的代碼稱為內碼。現今絕大多數的電腦都是以 ASCII（American StandardCode for Information Interchange）碼為內碼,可是早期的電腦卻可能採用 EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal

42、 Interchange Code)碼為內碼,於是這部電腦的 0 可能變成另一部電腦的 9,如此勢必天下大亂。网路概论课件87第第 6 層：表達層層：表達層l遇到這種情形,表達層協定就可以在傳輸前或接收後,將資料轉換為接收端所用的內碼系統,以免解讀有誤。l壓縮與解壓縮壓縮與解壓縮：為了提升傳輸效率,傳送端可在傳輸前將資料壓縮,而接收端則在收到後予以解壓縮,恢復為原來資料,這個壓縮、解壓縮工作可由表達層協定來做。但是在實作上,有鑒於許多應用層軟體這方面的表現又快又好,廣受大眾青睞。因此壓縮、解壓縮的工作反而較少由表達層協定來做。网路概论课件88第第 6 層：表達層層：表達層l加密與解密加密與解密

43、：網路安全一直是令人頭疼的問題,沒人敢擔保在線上傳輸的資料不會被竊取。因此在傳輸敏感性資料前,應該予以加密。如此一來即使駭客截取到該資料,也未必能看懂真正的內容。理論上來說,加密的次數愈多、加密的方法愈複雜,被破解的機率愈低,可是這樣也會耗費較多的時間,所以效率會下降。一種好的表達層協定,便能在安全與效率之間取得平衡,可靠又快速地執行加密任務。网路概论课件89第第 7 層：應用層層：應用層n直接提供檔案傳輸、電子郵件、網頁瀏覽等服務給使用者。在實作上,大多是化身為成套的應用程式,例如：Internet Explorer、Mozilla Firefox、Outlook Expresss 等等。n

44、有些功能強大的應用程式,甚至涵蓋了會議層與表達層的功能,因此有人認為 OSI 模型上 3 層(第 5、6、7 層)的分界已然模糊,很難精確地將產品歸類於某一層。网路概论课件90小結小結n在以上 7 層中,應用層是最接近使用者的層級,屬於此層的都是使用者較熟悉、可直接操作的軟體。而愈往下層則距離使用者的操作愈遠,反而與硬體的關聯愈大。例如：鏈結層所負責的工作,幾乎都是由網路卡控制晶片和驅動程式來做；至於實體層的工作,那更是由硬體設備一手掌控,使用者完全無法干涉。网路概论课件91小結小結n但是,OSI 模型只是定義出原則。這些原則說明了總共分成幾層？各層應該做哪些事情？並未規定各層必須採用哪種通訊

45、協定與產品。n所以縱然同是遵循OSI 模型所開發的產品,卻未必會採用相同的通訊協定。网路概论课件921-5-3 OSI 模型模型 7 層的運作方式層的運作方式n請讀者首先要明白資料在這 7 層之間的傳遞方式。如果不明白這個道理,那無異是入寶山而空手歸來。n以下,我們先說明這 7 層的運作方式。网路概论课件93OSI 模型模型 7 層的運作方式層的運作方式n資料由傳送端的最上層(通常是指應用程式)產生,由上層往下層傳送。每經過一層,都會在前端增加一些該層專用的資訊,這些資訊稱為表頭(Header),然後才傳給下一層,讀者不妨將加上表頭想像為套上一層信封。因此到了最底層時,原本的資料已經套上了 7

46、 層信封。而後透過網路線、電話線、光纖等媒介,傳送到接收端。网路概论课件94OSI 模型模型 7 層的運作方式層的運作方式n接收端收到資料後,會從最底層向上層傳送,每經過一層就拆掉一層信封(亦即去除該層所認識的表頭),直到了最上層,資料便恢復成當初從傳送端最上層產生時的原貌。网路概论课件95OSI 模型模型 7 層的運作方式層的運作方式网路概论课件96OSI 模型模型 7 層的運作方式層的運作方式n若以網路的術語來說,這種每一層將原始資料加上表頭的動作,便是資料的封裝(Encapsulation),而封裝前的原始資料則稱為 Payload(資料承載)。n在傳送端,上層將資料傳給下層,下層將上層

47、傳過來的資料當成 Payload,再將 Payload 封裝成新的資料,繼續傳給更下一層去封裝,直到最底層為止。网路概论课件97OSI 模型模型 7 層的運作方式層的運作方式n其實上述的封裝動作中,在鏈結層除了加上表頭之外,還會在資料的尾部加上一些資訊,這些資訊稱為表尾(Trailer)。由於表頭與表尾的運作原理相同,故只以前者為例說明。网路概论课件981-5-4 OSI 模型的優點模型的優點n綜觀整個 OSI 模型的設計,可以歸納出以下優點：l分工合作,責任明確l對等交談l逐層處理,層層負責l如何制訂標準？网路概论课件99分工合作分工合作,責任明確責任明確n性質相似的工作劃分在同一層,性質迴

48、異的工作則劃分到不同層。如此一來,每一層所負責的工作範圍,都區分地很清楚,彼此不會重疊。萬一出了問題,很容易判斷是哪一層沒做好,就應該先改善該層的工作,不至於無從著手。网路概论课件100對等交談對等交談n所謂對等是指所處的層級相同,對等交談意即同一層找同一層談,例如：第 3 層找第 3 層談、第 4 層找第 4 層談.,依此類推。n所以我方的第 N 層只要操心對方的第 N 層,是否收到、解讀自己所送出的訊息就好,完全不必操心對方的第 N-1 層或第 N+1 層會怎麼做？因為那是我方的第 N-1 層與第 N+1 層會處理、擺平的事。网路概论课件101對等交談對等交談n其實,仔細想想,平常在企業管

49、理上不也是合乎同樣的精神嗎？總經理找總經理密談、經理找經理研究、秘書找秘書協調,雙方都是對等身分。這樣的最大好處是簡化了每個層級所負責的事情。因為總經理不必處理秘書層的行政庶務,經理不必涉入總經理層級的運籌帷幄,而秘書也省得參與上層的闢室密談。网路概论课件102對等交談對等交談n有人會特別強調：通訊協定應該說是對等個體通訊時的一切約定。以下圖為例：网路概论课件103對等交談對等交談nTCP 通訊協定用來聯繫用戶端與伺服器端的同一層(TCP 層),IP 通訊協定則用來聯繫用戶端與伺服器端的同一層(IP 層),依此類推。對於不同端、相同層的溝通約定,我們才稱之為協定；至於在同一端、不同層的溝通程序

50、,那不叫做通訊協定,而是稱為介面(Interface)。但是 OSI 模型不是用介面這個名詞,而是用SAP(Service Access Point,服務存取點)代替。換言之,各層之間都是透過 SAP 對上、對下溝通。网路概论课件104逐層處理逐層處理,層層負責層層負責n既然層級分的很清楚,處理事情時當然應該按部就班、逐層處理,決不允許越過上一層；或是越過下一層。因此,第 N 層收到第 N-1 層傳上來的資料後,一定先把該辦的事辦得妥妥當當,才會將資料向上送給第 N+1 層；倘若它收到第 N+1 層傳下來的資料,也是處理無誤後才向下傳給第 N-1 層。任何一層收到資料時,都可以相信上一層或下一

51、層已經做完它們該做的事。网路概论课件105逐層處理逐層處理,層層負責層層負責n既然區分層級有這些優點,為何不多分幾層呢？n要明白層級的多寡還要考慮效率與實作的難易,層級越多會導致轉換協調動作越多,因此效率變差、實作也更複雜,所以並非分愈多層愈好。网路概论课件106如何制訂標準？如何制訂標準？n 標準(Standard)的制訂方式一般可分成以下兩類：n 具有公信力的國際性機構所制訂的國際標準(International Standard)。1.有些廠商自訂的規格,在歷經市場競爭後,廣為業界普遍採用,雖然未經國際性機構認可,卻儼然也形成一種標準,這種標準便稱為業界標準(De facto Stand

52、ard)。网路概论课件107如何制訂標準？如何制訂標準？n事實上,很多國際標準都是源自於業界標準,往往在業界標準已經稱霸市場、一統江山後,那些國際性機構眼見生米既然煮成了熟飯,便順水推舟,將業界標準略加修改後成為國際標準。网路概论课件1081-6 DoD 模型模型nOSI 模型雖然廣受支持,但是部份網路系統並未參考它,例如目前當紅的網際網路就是典型的例子。因為網際網路採用 TCP/IP 協定,而 TCP/IP 協定的誕生早於 OSI 模型,所以自然無法參考 OSI 模型囉。n因此,我們還要介紹 TCP/IP 協定獨特的網路模型DoD 模型(Department of Defense Model

53、)。网路概论课件1091-6-1 TCP/IP 協定組合協定組合n在許多文件中,時常會提到 TCP/IP 協定組合(TCP/IP Suite)這個名詞。n它除了代表 TCP 與 IP 這兩種通訊協定外,更包含了與 TCP/IP 相關的數十種通訊協定,例如：SMTP、DNS、ICMP、POP、FTP、Telnet.等等。其實我們平常口語所謂的 TCP/IP 通訊協定,其背後真正的意義就是指 TCP/IP 協定組合,而非單指 TCP 和 IP 兩種通訊協定。网路概论课件110TCP/IP 協定組合協定組合n為何 TCP/IP 協定組合會走紅,儼然成為目前網路族必修的學分呢？n因為當年網際網路的前身

54、ARPANet 選中 TCP/IP 協定組合為其通訊協定,整個網路架構便沿襲迄今。以目前趨勢來看,恐怕很難有其它通訊協定,能取代 TCP/IP 協定組合在網際網路上的霸主地位。网路概论课件1111-6-2 DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介nDoD 模型所定的架構,分工不像 OSI 模型那麼精細,而只是簡單地分為下列 4 層：网路概论课件112DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介n這 4 層的功用簡述如下：l應用層應用層：定義應用程式如何提供服務,例如：瀏覽程式如何與 WWW 伺服器溝通、郵件軟體如何從郵件伺服器下載郵件等等。l傳輸層傳輸層：又稱為主機對主機(Host-To-Host)層

55、,負責傳輸過程的流量控制、錯誤處理、資料重送等工作,TCP 和 UDP 為此層最具代表性的通訊協定。网路概论课件113DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介l網路層網路層：又稱為網際網路(Internet)層,決定資料如何傳送到目的地,例如：編訂位址、選擇路徑等等。IP 便是此層最著名的通訊協定。l連結層連結層：又稱為網路介面(Network Interface)層,負責對硬體的溝通。例如網路卡的驅動程式或廣域網路的 Frame Relay便屬於此層。网路概论课件114DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介n由於網際網路最初起源於軍事用途,因此這個模型便以美國國防部(DoD,D e p a r

56、 tment Of Defense)來命名,稱為 DoD 模型,但是也有文件直接稱為 TCP/IP 模型。n而雖然 DoD模型與 OSI 模型各有自己的架構,但是大體上兩者仍能互相對應,如右圖：网路概论课件115DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介网路概论课件116DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介n由前圖可以看出,DoD 模型與 OSI 模型有以下兩點主要差異：lDoD 模型的應用層對應到 OSI 模型的第 5、6、7 三層。lDoD 模型的連結層對應到 OSI 模型的第 1、2 層。n畢竟 DoD 模型的分工比較粗略,不像 OSI 模型那麼精密與周延。网路概论课件117DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介n在實作上,DoD 模型比較簡單和有效率；在學習上,則以參考 OSI 模型較容易釐清各層的職責。兩者可說是各有千秋。n從表面上來看,既然網際網路採用 TCP/IP 協定組合,而 DoD 模型就是為TCP/IP 協定組合而量身訂做,那麼以 DoD 模型來說明網際網路的運作,自然是順理成章、天經地義的事。网路概论课件118DoD 模型的模型的 4 層簡介層簡介n但是從學習的角度來看,OSI 模型是一個優良的範本,在整個網路界佔有舉足輕重、不可忽視的地位,因此讀者也應該明瞭其架構。