相關網路協定與介面介紹

2.1.1 實體與資料連結層 : 乙太網路(Ethernet)

乙太網路(Ethernet)源自於 1973 年 Xerox 公司 Palo Alto Research Center 帕 羅奧托研究中心研發設計，起初速度僅 2.49Mbps 並只運用於 Xerox 公司內部。

直到 1982 年, DEC, Intel 和 Xerox 等三家公司共同發表了 Ethernet Version 2 規格 (EV2)，此時頻寬已可達 10Mbps，與一般台灣現今家用網路相去不遠，Ethernet 也正式被投入市場，之後 IEEE 也根據 EV2 的內容略加修改後在 1983 年正式通 過了 802.3 CSMA/CD 規格。

乙太網路使用 CSMA/CD(載波感應多重存取及衝突偵測)方式來存取介質上 資料，在此方式中，每個節點在傳送資料前會先確認是否有其他節點正在傳送資 料，如果沒有的話，此節點即可將資料傳送到網路上，如果遇到網路上有許多節 點同時要傳送資料的情況，就會造成資料的碰撞，因此所有節點必須對網路狀態 進行”監聽”的動作，確認安全後再進行資料的傳送，但是意外也有可能會發生，

例如兩個節點同時決定要開始傳送資料，此時資料碰撞發生，所有節點即會放棄

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接收到的資料，而原先欲傳送資料的節點會等待一隨機決定的時間(避免再次資 料碰撞)後再進行傳送資料動作。

而乙太網路的連結方式可以匯流排或是星狀方式連接，所有乙太網路的阻態 在邏輯上是一種匯流排。每個訊息框架(Frame)可由網路中任一節點傳送到網路 的另一節點中，特定的節點在確認標頭框架後(header)進行資料接受動作。而目 前使用最多的乙太網路實現方式為 10BASE-T(雙絞線乙太網路)，10BASE-T 使 用星狀網路連接，速度為 10Mbps，最長傳輸距離為 100 公尺。除此之外另外有 10BASE5(粗纜乙太網路)與 10BASE2(細纜乙太網路)，皆使用匯流排傳輸方式連 接。

目前使用最廣泛的為快速乙太網路(Fast Ethernet)，於 1995 年由 IEEE 提出，

由於提高了最高速率與碰撞區間的大小，碰撞區間也比傳統 Ethernet 降低十倍。

Fast Ethernet 中定義了三種 100Mbps Ethernet 規格：100BASE-T4、100BASE-XT 與 100BASE-FX，其差別在於使用傳輸介質的不同與所需要傳輸線的數目。

2.1.2 網路與傳輸層 : TCP / IP 通訊協定[11]

TCP/IP 為連結網路上電腦主機之通訊協定，此協定最早發源於美國國防部 ARPA 網項目，TCP 全名為傳輸控制協定(transmission control protocol)，而 IP 代 表網際網路協定(internet protocol)。TCP 在 OSI 的分類模型中屬於傳輸層，提供 了完整的傳輸服務給所需的應用程式；IP 則屬於網路層，對於每個在網路中的 主機給予一特定位址。以下針對細節部分做相關簡介：

(1)網際網路協定(IP)

在 TCP/IP 模型中，IP 屬於非可靠性、非預接式的資料封包協定，將資 料分割成許多較小的封包後進行傳送。封包傳送可以透過不同分割封包、不 同路徑，也可以不按順序到達甚至重複到達，當封包到達時，也沒有提供方 法將資料封包正確還原，這些問題都由上層協定負責，也就是 TCP 或 UDP，

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而由於 UP 提供骨幹傳輸的功能，並且讓使用者自由加入所需要的功能，所 以這些限制並不應被視為缺點。

(2)傳輸控制協定(TCP)

TCP 為一種連結導向的、可靠的、基於位元組串流的傳送層通訊協定，

提供完整的傳輸服務給所需的應用程式，並且在應用層與網路層之間提供應 用程式與網路運作的中介服務。與 IP 最大的不同之處為，TCP 在傳送資料 時會要求對方在接收資料後回傳確認訊號，如果在某個時限內 TCP 沒有接 收到此訊號，即會開始重新進行封包的傳送，並且接收端如果接收到排序錯 誤的資料封包，TCP 會將其重新排序。而 TCP 也會使用滑動窗口(sliding window)的協定來做流量控制，TCP 總是告知對方它能夠接收資料的位元組 數。建立一個 TCP 連線，需要經過以下步驟：

1. 伺服器準備接收連線

2. 客戶端發起連線請求並傳送一 SYN 訊號給伺服器端

3. 伺服器確認 SYN 訊號後，同時回傳一個 SYN 訊號，並進行確認動作 4. 客戶端確認伺服器送來的 SYN 訊號

而中止連線時一般需要四個步驟：

1. 其中一方執行關閉，並由 TCP 向另一方傳送 FIN(結束)訊號 2. 接收方接收到結束訊號，並且由 TCP 回傳確認訊號

3. 接收方也執行關閉，此時同樣的也由 TCP 傳送一結束訊號 4. 原傳送方接收到此結束訊號後，也由 TCP 回傳確認訊號

2.1.3 傳輸層到應用層之通訊界面 : Windows Sockets

Windows Sockets 是由 Microsoft 公司聯合 Intel、Sun、Informix、Novell 等公 司共同制定的一套開放的、支援多種協定並於 Windows 作業系統下的網路編程 介面。Windows Sockets 在 OSI 模型中，介於網路通訊協定(TCP/IP)與應用層之

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間，應用程式透過呼叫 Windows Sockets API(application programming interface)來 實作資料通訊，利用下層的網路通訊協定、作業系統與實體介質完成了資料的傳 輸。Socket 即為應用層到傳輸層的介面，由於 TCP 或 UDP 可同時對多個應用程 式提供服務，而有時候可能會使用同一個 TCP 協定埠傳輸資料，為了區別不同 的連線和應用程式的行程，Socket 則為應用程式與 TCP/IP 協定交互的介面。使 用 TCP Socket 編程的流程圖如圖 2-1 所示：

圖 2-1 TCP Socket 客戶端/伺服器

首先客戶端在得知伺服器 IP 位址的前提下，伺服器首先進行 Windows Socket 的初始化，建立 Socket 後將伺服器綁訂(Bind)到一個已知的名字上，接下來進入 監聽(Listen)狀態，等待客戶端連線請求，收到客戶端連線請求後，伺服器透過 accept()函式接受此連線請求，即可開始進行資料通訊。對客戶端而言，首先發 出連線請求後，如果伺服器端接受了該請求並回傳確認訊號，就可以進行資料通 訊。

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