TCP/IP通訊協定及網路架構研析

一、TCP/IP整體架構概述

　　一般而言，網路通訊協定是一種層級式（Layering）的結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的服務，來完成自己的需求。而TCP/IP通訊協定，可以分為以下四層：
圖TCP/IP協定架構的層次

　　（一） 應用層（Application Layer）：應用程式間溝通的協定，如簡易電子郵件傳送（SMTP, Simple Mail Transfer Protocol）、檔案傳輸協定（FTP, File Transfer Protocol）、網路終端機模擬協定（TELNET）等。

　　（二） 主機傳輸層（Transport Layer）：提供端點間的資料傳送服務，如傳輸控制協定（TCP, Transmission Control Protocol）、使用者資料協定（UDP, User Datagram Protocol）等，負責傳送資料，並且確定資料已被送達並接收。

　　（三） 網際層（Internet Layer）：負責提供基本的封包傳送功能，讓每一塊資料封包，都能夠到達目的端主機（但不檢查是否被正確接收），如網際協定（IP, Internet Protocol）。

　　（四）網路存取層（Network Access Layer）：實質網路媒體的管理協定，定義如何使用實際網路（如Ethernet, Serial Line等）來傳送資料。

　　舉例而言，當我們要寄一封電子郵件（E-mail）的時候，首先我們啟動收發郵件的程式，指定這封郵件的收件人、及寄件人姓名及地址，以及郵件的內容。以上這些資料格式，都定義在電子郵件協定中。而電子郵件協定，又利用TCP模組，將整份郵件訊息，由本地送到收件人的信箱去。

　　在TCP中，定義了如何將訊息，正確無誤地送抵目的端主機，TCP模組，先將訊息切割成一塊塊，方便傳輸的資料包（datagram），藉由記錄及追蹤送出的資料包，可以得知哪些資料包，已經到達目的端主機。

而那些沒有到達目的端主機的資料包，就必須再送一次，直到對方確定收到為止。這些資料包，將會在網際網路中穿梭奔馳，經過各種不同類型的網路及主機，才能到達目的端，而IP就負責幫我們做這件事。

　　首先，當資料包經過不同類型的網路時，由於每一種網路所能傳輸的單元大小不同，所以連接不同網路的閘道（gateway）主機內的IP模組，可能需要把資料包再分成較小塊的資料塊（fragment），然後才能在下一個網路中繼續旅程。

另外，IP 也定義了在網際網路上，每一台主機的位址格式，有了這些可唯一辦認每一台主機的位址，每一塊包含IP位址的資料塊，才能夠正確地抵達目的端主機。

　　到達目的端之後，目的端主機的IP模組，會設法將所有的資料塊組合起來，TCP模組再將資料包組合成訊息，並要求來源端主機，重送遺失的資料包。目的端主機上的TCP模組，確定資料包已經組合成為完整無缺的訊息之後，就通知來源端主機的TCP模組，完成訊息傳送。

最後，目的端主機上的郵件傳輸協定（SMTP），負責將訊息轉成，收件人看得懂的郵件，正如寄件人所發出的原件一般。

由以上介紹可知，網際協定（IP），是TCP/IP的心臟，也是網際層中，最重要的協定。IP提供基本的封包傳送服務，而這正是TCP/IP網路賴以建立的基礎。本研究報告將詳細討論IP運作的原理以及在網路中實際的運用情形。