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網路概論與實習

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網路概論與實習

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  1. 網路概論與實習 廖文淵 資圖中心 401辦公室 校內分機: 520 E-mail: andres@sitc.edu.tw http://student.sitc.edu.tw/~andres

  2. 課程大綱 • 網路基本介紹 • 網路模型 • 網路傳輸技術與架構 • 區域網路 • 廣域網路 • 網際網路 • 網頁設計與網站架設

  3. 網路模型 2-1 網路協定與模型 2-2

  4. 2-1 網路協定與模型 • 在企業資料通訊網路中的成員,彼此間可能使用不同的網路硬體與軟體,要讓彼此可以進行溝通,必須先定義出一套雙方都能夠瞭解的語言,這種語言便稱作協定(Protocol)。 • 網路設備彼此溝通時的約定, 都算是通訊協定。必須採用相同的通訊協定, 網路設備才能夠互相交換資訊。 • 由於在資料傳遞的過程中,其所遇到的的狀況非常複雜,因此必須要有一完整的標準來規範整個資料通訊網路。

  5. OSI參考模型 (Open System Interconnect ) • 國際標準組織(ISO)於1984年為資料通訊網路建立一標準的通訊模型,稱為開放系統互連模型。 • 此模型僅對各運作層建立基本的規範而不是細部的建立各運作層的通訊協定,各運作層的的通訊協定則開放由各廠商或組織去進行標準化的制定。 • OSI模型利用分層的觀念,將網路運作分成實體層到應用層共七個運作層,各運作層各自擁有不同的標準協定,各自定義資訊傳遞的方式,以完成網路傳輸時所需的功能。 • 分層的目的是為了要每個運作層只需專注於它這層所需的工作與技術,而不需顧及它層是如何做的。上下層間的溝通只需透過預定好的介面(API)就可以做溝通。

  6. OSI參考模式 • OSI 模型是被公認為最著名、最具影響力的網路參考模型。 • 主要的目的有如下幾種: • 模組化通訊架構 • 標準化介面 • 降低複雜度 • 增進技術交流 • 加速研究發展 • 簡化教育與學習

  7. OSI 七層模式 • 按不同的功能將網路的軟硬體架構分為七個層次 第七層 Application Layer 應用層 第六層 Presentation Layer 表達層 第五層 Session Layer 交談層 第四層 Transport Layer 傳輸層 第三層 Network Layer 網路層 第二層 Data Link Layer 資料鏈結層 第一層 Physical Layer 實體層

  8. 通訊協定與OSI七層架構的對應圖

  9. OSI 模型的運作方式 • 表頭(Header) : • 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, 稱為表頭。 • 封裝(Encapsulation) : • 每一層將原始資料加上表頭的動作, 便稱為資料的封裝。 • 資料承載(Payload): • 封裝前的原始資料。

  10. 封裝與資料承載 • 每一層都會將其上層傳來的資料當成 Payload, 再將 Payload 封裝成新的資料, 繼續傳給更下一層去封裝。 • 接收端收到資料後, 會從最底層向上層傳送, 每經過一層就去除該層所認識的表頭, 到了最上層便恢復成當初從傳送端最上層產生時的原貌。

  11. 資料處理的基本單位 • 協定資料單元( PDU, Protocol Data Unit) • OSI 每一層封裝完畢後形成的新資料, 稱為 『協定資料單元』。 • 每一層的資料處理基本單位都叫 PDU, 但不同層的 PDU 代表不同的內容。 • 封包(Packet): • 一般都用『封包』來代替PDU 術語。

  12. 封包 應用層 應用層 表頭 資料 表達層 表達層 表頭 資料 交談層 交談層 表頭 資料 傳輸層 傳輸層 表頭 資料 網路層 網路層 表頭 資料 鏈結層 鏈結層 表頭 資料 實體層 實體層 1100111010 位元資料 10100001000 A 主機 B 主機 Network 12

  13. 水平通訊 • 為了讓網路上的電腦能夠通訊,接收端系統必須擁有傳送端系統的 OSI 模型中每一層所使用的協定。當封包到達目的地時,便以相反的順序重複來源端附加表頭的過程:封包在協定堆疊中向上傳遞,再由相對的協定解開表頭並進行處理。 • 基本上,運作於各層的協定是以水平的方式和另一個系統中相對應的協定進行通訊。圖中的水平連線只是邏輯上的表示,彼此間實際並未直接通訊,然而,來源端系統在協定表頭中附加的資訊便是訊息,會傳送給目的地系統中的相同協定。

  14. 垂直通訊 • 各種協定所附加的表頭實作了這些協定的特定功能。除了和另一個系統中的相同協定進行水平通訊外,表頭資訊也讓相鄰的上下層可以進行通訊 。 • 例如,當系統接收封包並在封包堆疊中向上傳遞時,資料鏈結層協定表頭中含有一個欄位,可判別系統用來處理封包的網路層協定。同樣的,網路層協定表頭指定必須使用的傳輸層協定,而傳輸層協定則判別資料的最終目的地應用程式。垂直通訊讓電腦得以同時支援位於每一層的多種協定。只要封包的表頭中包含正確的資訊,即可依循正確的路徑透過堆疊而將封包傳送到目的地。

  15. 協定與服務存取點 • 協定: • 不同端、相同層的溝通約定, 才稱之為『協定』 • 介面(Interface) : • 在同一端、不同層的溝通程序, 則稱為『介面』。 • 服務存取點(SAP, Service Access Point): • OSI 模型不是用『介面』這個名詞, 而是用『SAP』代替。

  16. 傳送端 接收端 Application Application Presentation Presentation Session Session 電腦 2 電腦 1 Transport Transport Network Network Network Network Data Link Data Link Data Link Data Link Physical Physical Physical Physical 資料在網路間傳遞 17

  17. OSI 模型的優點 • 分工合作,責任明確 • 對等交談 • 逐層處理,層層負責

  18. 分工合作,責任明確 • 性質相似的工作劃分在同一層,性質迥異的工作則劃分到不同層。 • 萬一出了問題,很容易判斷是哪一層沒做好, 清楚知道應先改善哪層的工作。

  19. 對等交談 • 例如 TCP 通訊協定用來聯繫用戶端與伺服器端的同一層 ( TCP 層), IP 協定則只聯繫 IP 層。 同一層找同一層談,不必操心對方的其它層會怎麼做

  20. 逐層處理,層層負責 • 第 N 層收到資料後,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。 • 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。

  21. 實體層 • 負責讓資料能夠在兩個相連接的機器間經由傳輸線路做資料傳送

  22. 資料鏈結層 • 提供與實體網路間可靠之資料傳送與接收 • 資料框的建立、錯誤偵測及同步傳輸

  23. 網路層 • 提供不同網路系統間的通訊機制 • 透過路由器或閘道器進行網路節點定址與路徑選擇 • 封包切割與組合

  24. 傳輸層 • 點對點間資料的傳送 • 確保封包能按照依序送達接收端 • 流量控制

  25. 交談層 • 通訊電腦機連線模式的建立、管理及終止 • 確認連線雙方的通訊協定與通訊模式 • 提供資料同步與檢查功能

  26. 表達層 應用層 • 處理通訊雙方使用者與電腦溝通上資料格式的轉換 • 提供了資料加密、解密、壓縮、解壓縮的機制 • 為不同機器上的應用程式提供網路的連接 • 使用者或使用者程式與網路溝通的介面

  27. Summary • 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。 • 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。 • OSI 模型只是定義出『原則』。並未規定各層必須採用哪種通訊協定與產品。