網路程式設計 -- 陳啟彰

網路程式設計 --

陳啟彰Text book:

第一章 TCP/IP 網路基本概論 1-1 TCP/IP網路的發展簡史 1-2通訊協定 1-3 IP位址 1-4 DNS協定 1-5 DHCP協定 1-6網路故障偵測

TCP/IP網路發展簡史 -70年代初期

70 年代，美國國防部委託高等研究計畫機構（ Advanced Research Projects Agency ， ARPA ）發展了一套稱之為ARPAnet 的實驗性網路。

ARPAnet 網路將不同平台的電腦系統串連起來，是 TCP/IP 發展的前身。

1-1 TCP/IP 網路的發展簡史第一章 TCP/IP 網路基本概論

TCP/IP網路發展簡史 -70年代中期

70 年代中期， ARPAnet 改變為應用網路，改名為國防部委託高等研究計畫機構（ Defense Advanced Research Projects Agency ， DARPA ），並由國防部的通訊署（ Defense Communications Agency ， DCA ）來負責管理。

TCP/IP 網路於此時開始發展。

TCP/IP網路發展簡史 -80年代• 80 年代，美國國防部要求所有要與 ARPAnet

網路連線的電腦，都必須使用 ARPAnet 協定• Unix 系統與 TCP/IP 網路於此時開始結合起來。• ARPAnet 將網路依保密與否切割成兩個網路：

– 未保密： MILNET– 保密： ARPAnet

• Internet 網路結合了 MILNET 與ARPAnet ， 90 年代初期 ARPAnet 網路告別歷史，由 Internet 網路所取代。

TCP/IP 的兩個重要協定 傳輸控制協定（ Transmission Control

Protocol ， TCP ）。 網際協定（ Internet Protocol ， IP ）。

RFC 文件 所有的網路通訊協定，都是根據 RFC 文件

來制訂的。 http://www.ietf.org/

1-2 通訊協定第一章 TCP/IP 網路基本概論

OSI 網路通訊模型 OSI ： Open Systems Interconnect

Reference Model 。 由國際標準組織（ International Standard

Organization ， ISO ）所發展的一套網路通訊協定標準。

OSI 網路通訊模型之七層架構

OSI - 實體層 Physical Layer 定義網路硬體的物理特性與規格：

電壓準位 資料流量控制方法 連接介面 區域網路接線標準

OSI - 資料連結層 Data Link Layer 。 確保傳輸的資料可以被安全的遞送到對方。 由網路硬體製造商所提供的驅動程式來提

供資料連結層的服務。 MAC(Medium Access Control) 位址每個位

元組由 16 進位的數值所組成。

OSI - 網路層 Network Layer 。 管理網路的連線。 建立網路之間的主機對主機的 Connection ：

讓要傳輸的資料封包，可以傳輸至指定的 IP 位址。

允許在不同的網路之間，透過路由器的服務來進行資料的傳輸。

OSI - 傳輸層 Transport Layer 。 確保資料封包可以正確的傳輸。 TCP （傳輸控制協定， Transmission

Control Protocol ） 。 UDP （使用者資料封包協定， User

Datagram Protocol ） 。

OSI - 交談層• Session Layer 。• 管理資料傳輸發送端與接收端的網路應用

程式之彼此相關互動。• 管理各種網路應用程式的連線過程：

– FTP 伺服器或 FTP 客戶端程式– 發送 Email ：客戶端會有類似 Outlook 的電子

郵件程式，伺服端會有一個郵件伺服器。– 瀏覽網頁：前端 Internet Explorer 的瀏覽器，

伺服端會有一個 Web 伺服器。

OSI - 表現層 Presentation Layer 。 對應用層提供標準的資料呈現規則。 定義資料交換的格式：

發出需求 傳送結果

OSI - 應用層 Application Layer 。 使用網路服務的應用程式。 處理所有使用者對網路的需求，如：

瀏覽網站 收發電子郵件 下載與上傳檔案

TCP/IP 通訊協定模型 將 OSI 通訊協定整合並簡化，變成網路存取

層、網際層、傳輸層與應用層等四層架構。

TCP/IP - 網路存取層 存取實體網路的程序。 整合 OSI 通訊協定模型的實體層、資料連

結層和網路層的功能。 把資料封包傳送給網路設備。 定義資料封包的格式。 定義網路傳送的底層資料。

TCP/IP - 網際層 定義資料封包的格式，並處理資料傳送的

路徑。 IP 協定：

定義資料封包的格式。 定義 IP 位址的格式。 在下層的網路存取層與上層的傳輸層來傳輸資

料。 負責決定資料傳送的路徑與封包的分割與重組。

TCP/IP - 傳輸層 提供主機與主機之間的資料封包傳輸服務。

規劃資料封包的資料流量。 規劃資料能正確的抵達到目的地的路徑。 收到的資料封包與發送的資料封包是一致：

遺失的封包重新發送 移除重覆的資料封包 排列正確的資料封包順序

分為 TCP 與 UDP 。

TCP/IP - 應用層 網路應用程式負責的程序。 整合了 OSI 通訊協定模型的應用層、展現

層與交談層。

OSI 與 TCP/IP

IP 封包表頭的結構

TCP 封包表頭的結構

UDP 封包表頭的結構

TCP 通訊協定連線與中斷連線的流程

1-3 IP 位址第一章 TCP/IP 網路基本概論

IP 位址 IP 位址是每一個網路設備的一個編號。 目前 IP 位址是使用 IPv4版本的規格。

由四個位元組所組成。 每個位元組是一個不超過 255 （ 8 位元， 0 ～

255 ）的數值。

兩個 IP 位址是否在同一個網路？ 把 IP 位址與它的網路遮罩來進行 AND運算。 計算結果：

兩者的主機號碼若相同，就是在同一個網路。

特定用途的 IP 位址 第一組數字 127 保留給回溯（ loopback

address ）介面所使用。 私有 IP ， private IP ：

10.X.X.X 172.16.X.X ～ 172.31.X.X 192.168.1.X ～ 192.168.255.X

multicast虛擬 IP ： 224.X.X.X ～ 239.X.X.X

私有 IP 使用時的注意事項 路由資訊不可以對外散播。 傳送資料封包，不能透過網際網路來轉送。 只限於內部的區域網路所使用。

子網路遮罩（ 1/2 ）• A級網路：

– IP 位址第一個位元為 0 。– 子網路遮罩長度預設為 8 位元。

• B級網路：– IP 位址前兩個位元為 10 。– 則子網路遮罩長度預設為 16 位元。

• C級網路：– IP 位址前三個位元為 110 。– 子網路遮罩長度預設為 24 位元。

子網路遮罩（ 2/2 ） D級網路：

IP 位址前四個位元為 1110 。 子網路遮罩長度預設為 32 位元。

E級網路： IP 位址前四個位元為 1111 。 子網路遮罩長度預設為 32 位元。

網路等級與 IP 位址

網路等級 IP位址範圍 網路數目 每個網路可分配 IP數目

A級網路1 ～ 128.0.0.0 128 254×254×254

B級網路129 ～ 192.1 ～ 254.0.0 64×254 254×254

C級網路 193 ～ 223.1 ～ 254.1 ～254.0

32×254×254 254

D級網路 224 ～ 239.1 ～ 254.1 ～254.0

16×254×254 依子網路遮罩而定

E級網路 240 ～ 254.1 ～ 154.1 ～254.0

24×254×254 依子網路遮罩而定

NAT(Network Address Translation)技術

透過通訊埠的設定，可以將公開 IP 所接收的資料封包轉送至內部的私有網路的指定IP 位址。

達到一個公開 IP大家共享的目的。 解決 IP荒的問題。

路由表 電腦 A 要傳送資料封包到電腦 B ：

經由驗算得知電腦 B 不在同一個網路上 透過路由器將資料封包轉出目前的網路 從路由器找出電腦 B 的位址 再從電腦 B 的閘道器將資料封包轉進電腦 B 的位址。

繞徑（ Routing ） : 從電腦 A經由路由器連接到另一部電腦 B ，這個過程稱之為繞徑（ Routing ）。

繞徑 Routing: 從電腦 A經由路由器連接到另一部電腦 B

之過程。 指令 : (show the routing table)

netstat -r

1-4 DNS 協定第一章 TCP/IP 網路基本概論

DNS

網域名稱系統， Domain Name Service 。 透過 DNS 伺服器可以查詢網址所對應的主

機 IP 位址。

DNS 機構網域

機構網域 說明 機構網域 說明com 公司﹑企業 areo 航空工業edu 教育﹑學術單位 bit 商業組織gov 政府機關 coop 公司行號mil 軍事單位 museum 博物館

展覽單位net 網路﹑通訊單位 pro 專業人士int 國際的官方組織

半官方組織info 提供資訊的網站

org 非營利機構 idv 個人

網域階層架構

1-5 DHCP 協定第一章 TCP/IP 網路基本概論

DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol 。 可以自動完成 IP配置的協定。

伺服器端：集中管理所有網路設定的資料 客戶端：從 DHCP 伺服器取得所配置的網路設

定： IP 位址 網路遮罩 預設閘道 DNS 伺服器

DHCP運作流程

1-6 網路故障偵測第一章 TCP/IP 網路基本概論

檢視網路卡硬體是否正常驅動

檢視網路卡是否正常運作

ipconfig

檢測 loopback 是否有回應

網路卡驅動程式是否有錯誤？

測試電腦與預設閘道之間是否正常？

測試 DNS 伺服器

追蹤路由

Telnet ：偵測遠端網路服務