1-2-1 區域網路

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班級：四電機二B

學號：4980J112

姓名：張殷齊

本章重點本章重點 本章重點本章重點

1-1 網路的功用

1-2 以規模大小區分網路

1-3 以作業方式區分網路

1-4 網路作業系統

1-5 OSI 模型

1-1 網路的功用

什麼是網路？網路能為我們做什麼？在回答這些 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。

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。

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

電腦之間如何交換資訊？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。

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

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。3Com 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。

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。

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

什麼是網路？簡而言之, 網路便是將一群電腦透過 纜線 (或無線傳輸媒體) 互相連接起來, 好讓彼此 可以分享資訊。

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

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。

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

•檔案

網路上最早出現, 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。

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透過網路來

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

•訊息

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, Email)、MSN 、Yahoo!

Messenger 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。

由於電子郵件遠較傳統郵件迅速、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 、Yahoo! Messenger ... 之類的即時 通訊軟體進行線上即時交談 (或會議)。

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

•週邊裝置

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。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。

網路的功用 網路的功用 網路的功用 網路的功用

•應用程式

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。

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。

1-2 以規模大小區分網路

網路依規模大小可區分成三種類型：區域、都會 與廣域網路。

1-2-1 區域網路

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。

區域網路區域網路 區域網路區域網路

由於區域網路的範圍較小, 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。

1-2-2 都會網路

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。

都會網路都會網路 都會網路都會網路

1-2-3 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, 使用的設備也都相當昂貴。

廣域網路廣域網路 廣域網路廣域網路

1-2-4 三種網路類型的比較

下表總結區域、都會與廣域三種網路類型的特 性：

三種網路類型的比較 三種網路類型的比較 三種網路類型的比較 三種網路類型的比較

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。

1-3 以作業方式區分網路

依作業的方式可將網路區分為對等式 (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 (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。

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。

何謂伺服器 何謂伺服器 何謂伺服器

何謂伺服器？？？？

在網路上常提到『伺服器』這個古怪的名詞, 許多 人卻搞不清它究竟是何意義？且讓我們先釐清這 個重要的概念吧！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。

若套用到電腦環境, 通常是指提供服務的電腦, 例 如：網路上有 A 、B 、C三部電腦, 其中 C 電腦

自己的印表機與硬碟給 A 、B 兩部電腦使用,

1-3-1 對等式網路

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。

對等式網路 對等式網路 對等式網路 對等式網路

對等式網路的優點 對等式網路的優點 對等式網路的優點 對等式網路的優點

對等式網路最大的優點在於架設容易, 且成本低 廉。

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、網路線 (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。

對等式網路的缺點 對等式網路的缺點 對等式網路的缺點 對等式網路的缺點

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中, 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。

此外, 在對等式網路中, 每個使用者都必須了解分 享資源的方法, 換言之, 對使用者的要求較高。當

對等式網路的缺點 對等式網路的缺點 對等式網路的缺點 對等式網路的缺點

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』。

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。

1-3-2 主從式網路

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。

這些伺服器會以其提供的服務為依據, 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。

主從式網路 主從式網路 主從式網路 主從式網路

主從式網路的優點 主從式網路的優點 主從式網路的優點 主從式網路的優點

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。

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, 即可妥善管理網路上所有的資源。

主從式網路的缺點 主從式網路的缺點 主從式網路的缺點 主從式網路的缺點

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。

此外, 伺服器上的作業系統或應用程式通常較為複 雜, 管理員必須受過專業的訓練, 才能妥善地管理 伺服器。

1-3-3 混合式網路

上述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

在實務上通常是兩者混合使用在實務上通常是兩者混合使用 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, 此時將資料夾分享出來的用戶端, 也同時扮演

混合式網路 混合式網路 混合式網路 混合式網路

1-4 網路作業系統

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。

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。

網路作業系統 網路作業系統 網路作業系統 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。

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。

網路作業系統 網路作業系統 網路作業系統 網路作業系統

•適用於伺服器的版本

這類版本通常具有較多的網路功能, 可提供許多種 網路服務, 價格大多比較昂貴,例如：Windows NT Server、Windows 2000 Server、Windows Server 2003、Windows Server 2008 與 Linux (免費) 等 等。

網路作業系統 網路作業系統 網路作業系統 網路作業系統

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, 但只有Windows Server 2003 才提供 POP3 服務 (POP3 是一種與 E-mail 有關的服務,後文會再詳 述), 因此使用其它版本時, 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。

以下將介紹數種常見的網路作業系統。

1-4-1 Netware

Novell 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。

Netware 目前最新的版本為 Netware 6.5, 但之前

Netware

•Netware 3.x

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。

•Netware 4.x

Netware 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,

Netware 4.x 率先使用 NDS (Netware Directory Services,Netware 目錄服務), 可算是目錄服務的先 驅。

Netware

目錄服務是指可用來尋找、管理網路資源的工

具。由於電腦網路的規模日益龐大, 其上的資源也 愈來愈多。為了有效管理與使用這些資源, 必須仰 賴目錄服務。

•Netware 5.x

Netware 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。

1-4-2 Windows NT

微軟在早期並不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。

Netware

•Netware 5.x

Netware 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。

•Netware 6.x

Netware 6.x 強化了系統安全性並支援叢集

(Clustering) 與多元處理(Multiprocessing), 提昇系 統執行效率。到了 Netware 6.5, 更整合了

Netware

Netware 隨著時間的演變, 架構與功能也都不斷進 步。

不過, 由於網路市場逐漸龐大, 後起的對手陸續加 入競爭行列, 使得 Netware 的佔有率節節下滑。

Windows NT

Windows 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。

此外, NT 本身的穩定性不佳, 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。

Windows NT

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。

Windows NT

Windows NT 總共歷經三次主要改版, 以下簡單介 紹這些變革。

•Windows NT 3.1

這是 Windows NT 的第一個版本。為了配合當時 的 Windows 3.1 版本, 因此Windows NT 一開始便 從 3.1 開始起跳。NT 3.1 對於記憶體的需求很高, 與當時主流的 Netware 也不相容, 可算是乏人問津 的產品。

Windows NT

•Windows NT 3.5x

NT 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。NT 3.5x 可 算是比較成熟的產品, 市場接受度也比較高。

•Windows NT 4.0

NT 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。

1-4-3 Windows 2000

Windows 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 。

Windows 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。

Windows 2000

•加入目錄服務

Novell 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 2000 才開 始標榜完整的目錄服務功能。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。

•降低管理需求

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,並提供更佳的管理工 具, 以減少網路管理員的工作負擔。

Windows 2000

•提高系統穩定性

Windows 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的機會, 讓 整個系統能夠長時間穩定地運作。

Windows 2000 承襲 NT 的慣例, 針對伺服器與用 戶端發行不同的版本。Windows 2000 Server 、 Windows 2000 Advanced Server 、Windows

1-4-4 Windows Server 2003

Windows Server 2003 延續 Windows 2000

Server 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。它區分為『標準

版』、『企業版』、『 Datacenter 版』與

『 Web 版』。

比較特別的是, 這些版本都是伺服器版本, 並沒有 類似 Windows NT Workstation 或 Windows 2000 Professional 的用戶端版本,因此微軟微軟微軟微軟建議以

Windows 2000 Professional 或 Windows XP

Professional 擔任用戶端, 才能充分發揮 Windows

Windows Server 2003

以下為 Windows Server 2003 的重要特性：

•強化 AD 服務

利用整合式的 AD (Active Directory) 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。

Windows Server 2003

•加強安全性

將安全性原則 （Security Policy）、稽核

（Audit）、身份驗證 （Authentication）、檔案加 密系統（EFS, Encrypting File System）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。

Windows Server 2003

•支援 XML Web Services

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。

1-4-5 Windows Server 2008

微軟在 2008 年推出了 Windows Server 2008, 它 也延續了 Windows Server 2003 的技術, 同時增 加了下列 3 項優點：

•加強加強加強加強 Web 功能功能功能功能：使用 IIS 7 來簡化 Web 伺服器的 管理, 並與 .Net Framework3.0 結合, 讓使用者可 以開發網頁應用程式提供網站服務。

•虛擬化虛擬化虛擬化虛擬化：本身內建虛擬機器, 使用者可以在

Windows Server 2008 上安裝其他的作業系統, 像 是 Windows XP、Linux ...等作業系統。

Windows Server 2008

•加強安全性加強安全性加強安全性加強安全性：提供了網路存取保護、聯盟權限管 理、唯讀網域控制站等新技術,讓使用者的網路環 境與 Windows Server 2008 更加安全。

Windows Server 2008 與 Windows Server 2003 一樣分多個版本, 計有 『標準版』、『企業

版』、『Datacenter』、『Web』 與 『HPC』

版。微軟建議在用戶端要使用 Windows Vista, 才 能發揮 Windows Server 2008 的優點。

1-4-6 Linux

Linux 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。

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。

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

Linux

大家不僅公認 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。

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。

什麼是 什麼是

什麼是什麼是 Linux 發行版發行版發行版發行版？？？？

Linux 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)。

目前最知名的發行版廠商為 Red Hat 公司, 其他 還有 Fedora 、Ubuntu 、Debian 等等發行版都有 許多使用者。大部分發行版皆可從網路上免費下

Linux

Linux 雖然具有上述許多優勢, 但也有下列缺點：

•對於使用者的要求較高

Linux 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。

不過, 近年來 Linux 套件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。

Linux

•硬體支援的程度較差

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 會附上 Windows 驅動程式。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。

Linux

•可用的商用軟體較少

大部份的商用軟體廠商也都是西瓜靠大邊的擁護 者。而且為了保護利益, 不太可能公佈軟體的原始 碼或移植到 Linux 上。影響所及, Linux 上可用的 商用軟體數量少於 Windows 。

1-5 OSI 模型

相信許多人在學習網路知識的過程中, 或多或少都 聽過 OSI 模型 (Open Systems

Interconnection Model, OSI Model)。可是筆者更 相信有不少人是『鴨子聽雷』、『有聽沒有懂』, 甚至到了課程結束、考試過關, 還始終搞不懂：

『究竟模型有啥用途？模型跟網路有什麼關 係？』。

1-5-1 模型的用途

且讓我們先舉一個例子來說明模型的用途。

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, 聽眾的反應可能還是會很冷淡。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

模型的用途 模型的用途 模型的用途 模型的用途

反之小陳若將社區的設計尺寸按等比例縮小, 製作 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。

模型的用途 模型的用途 模型的用途 模型的用途

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。

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、

最具影響力的網路模型－OSI 模型。

1-5-2 OSI 模型的

International Organization for Standardization

(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。

OSI 模型的

第 第

第第 1 層層層層：：：：實體層實體層實體層實體層

此層主要包含以下 3 項規格：

•傳輸資訊的介質規格。

•將資料以實體呈現並傳輸的規格。

•接頭之規格。

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)。

第 第

第第 1 層層層層：：：：實體層實體層實體層實體層

而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, 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。

例如：在個人電腦上廣泛運用的 RS-232 (正式名 為 EIA-232), 及討論數據機時必談的 V.90 、

第 第

第第 2 層層層層：：：：鏈結層鏈結層鏈結層鏈結層

此層的主要工作包含以下 3 項：

•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。

第 第

第第 2 層層層層：：：：鏈結層鏈結層鏈結層鏈結層

•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。

而接收端也將收到的資料經過相同的運算, 得到另

第 第

第第 2 層層層層：：：：鏈結層鏈結層鏈結層鏈結層

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。

第 第

第第 2 層層層層：：：：鏈結層鏈結層鏈結層鏈結層

•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媒體存取控制方法媒體存取控制方法媒體存取控制方法 (Media Access Control

Method, MAC Method), 我們在第 4 章會詳細說明 目前最普遍的區域網路－乙太網路－所採用的媒體 存取控制方法。

第 第

第第 3 層層層層：：：：網路層網路層網路層網路層

此層的主要工作包含以下兩項：

•定址

在現實生活中, 每棟房子都會有一個唯一的地址, 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。

第 第

第第 3 層層層層：：：：網路層網路層網路層網路層

•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：

第 第

第第 3 層層層層：：：：網路層網路層網路層網路層

從 A 傳資料到 D 有多達 5 條路徑：

第 第

第第 3 層層層層：：：：網路層網路層網路層網路層

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。我們會在 第 10 章說明路徑選擇的運作方式。

第 第

第第 4 層層層層：：：：傳輸層傳輸層傳輸層傳輸層

此層的主要工作包含以下 3 項：

•切割資料並編定序號

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。

第 第

第第 4 層層層層：：：：傳輸層傳輸層傳輸層傳輸層

•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。

第 第

第第 4 層層層層：：：：傳輸層傳輸層傳輸層傳輸層

•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)。

第 第

第第 5 層層層層：：：：會議層會議層會議層會議層

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 模式 (詳見第2-6 節)？如何發起傳輸？如何結束傳 輸？如何設定傳輸參數？...等等。

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。

第 第

第第 6 層層層層：：：：表達層表達層表達層表達層

此層的主要工作包含以下 3 項：

•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

Standard Code for Information Interchange） 碼 為內碼, 可是早期的電腦卻可能採用 EBCDIC

(Extended Binary Coded Decimal 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。

第 第

第第 6 層層層層：：：：表達層表達層表達層表達層

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。

•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在這方面的表現

第 第

第第 6 層層層層：：：：表達層表達層表達層表達層

•加密與解密

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, 要能在安 全與效率之間取得平衡, 可靠又快速地執行加密任 務。

第 第

第第 7 層層層層：：：：應用層應用層應用層應用層

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 Express 等等。

而且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, 往往很難精 確地將產品歸類於某一層。

小結小結 小結小結

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。

小結小結 小結小結

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協定與產品。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。

1-5-3 OSI 模型

我們雖然簡介了 OSI 模型, 但是並不要求讀者死 背這 7 層的名稱, 而是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。以下, 先說明這 7 層的運 作方式。

OSI 模型

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 層信 封。而後透過網路線、電話線、光纖等媒介, 傳送 到接收端。

OSI 模型

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。

OSI 模型

OSI 模型

若以網路的術語來說, 這種每一層將原始資料加上這種每一層將原始資料加上這種每一層將原始資料加上這種每一層將原始資料加上 表頭的動作

表頭的動作表頭的動作

表頭的動作, 便是資料的封裝便是資料的封裝便是資料的封裝 (Encapsulation), 便是資料的封裝 而封裝前的原始資料則稱為資料承載

而封裝前的原始資料則稱為資料承載而封裝前的原始資料則稱為資料承載 而封裝前的原始資料則稱為資料承載 (Payload)。

在傳送端,上層將資料傳給下層, 下層將上層傳過 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。

OSI 模型

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。

1-5-4 OSI 模型的優點

綜觀整個 OSI 模型的設計, 可以歸納出以下優 點。

分工合作 分工合作

分工合作分工合作, 責任明確責任明確責任明確責任明確

性質相似的工作劃分在同一層, 性質迴異的工作則 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。

對等交談對等交談 對等交談對等交談

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。

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。

對等交談對等交談 對等交談對等交談

其實, 仔細想想, 平常在企業管理上不也是合乎同 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。這樣這樣這樣這樣 的最大好處是簡化了每個層級所負責的事情

的最大好處是簡化了每個層級所負責的事情的最大好處是簡化了每個層級所負責的事情 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。

對等交談對等交談 對等交談對等交談

因此, 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：

對等交談對等交談 對等交談對等交談

TCP 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。

對於不同端對於不同端、對於不同端對於不同端、、相同層的溝通約定、相同層的溝通約定相同層的溝通約定, 我們才稱之為相同層的溝通約定 我們才稱之為我們才稱之為我們才稱之為

『『『

『協定協定協定』協定』』；』；；至於在同一端；至於在同一端至於在同一端、至於在同一端、、不同層的溝通程序、不同層的溝通程序不同層的溝通程序, 那不同層的溝通程序 那那那 不叫做通訊協定

不叫做通訊協定不叫做通訊協定

不叫做通訊協定, 而是稱為而是稱為而是稱為而是稱為『『『『介面介面介面介面』』』』 (Interface)。

逐層處理 逐層處理

逐層處理逐層處理, 分層負責分層負責分層負責分層負責

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, 直接『面奏 聖上』；或是越過下一層, 直接調度指揮。

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層 已經做完它們該做的事,毋需自己操心。

逐層處理 逐層處理

逐層處理逐層處理, 分層負責分層負責分層負責分層負責

讀者或許會問：「既然區分層級有這些優點, 為何 不多分幾層呢？」然而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。

如何制訂標準 如何制訂標準 如何制訂標準

如何制訂標準？？？？

標準( Standar d)的制訂方式一般可分成以下兩 類：

1. 具有公信力的國際性機構所制訂的『國際標準』

（International Standard, 又稱 dejure standard）。

2. 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 Standard）。

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如何制訂標準？？？？

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。