什麼是 TCP/IP？

早期網路剛開始萌芽時，
由於不同公司的硬體產品開發的網路技術，
彼此的連網技術並不相通，
導致不同公司的產品無法互相連線，
為了解決這個問題，
一個統一的協議套組──網際網路協議套組
IPS（Internet Protocol Suite）因此誕生。

在整個網際網路協議套組中
TCP（傳輸控制協定）和 IP（網際網路協定）
是最早制定也最具代表性的協定，
因此 TCP/IP 也漸漸成為
網路通訊協定的代名詞沿用至今。

網路分層

由於網路從實體層（0 與1 的電壓訊號）
到應用層（應用程式接收／傳送資料）
的技術十分複雜，
為了減少開發與維護的成本，
網路技術被分為多個層級，
讓每個層級各自運行、不互相干擾，
當某個環節出問題時，
只要修正該層的問題就好。
如此一來要撰寫、維護程式都變得更容易，
網路的架構概念也因此更加清晰。

目前標準架構被稱為 OSI 七層協定
（開放式系統互連，Open System Interconnection）
TCP/IP 協定將其簡化為四層。

從底層到高層分別為：

• 網路存取／連結層（Network Access Layer）：
  • 負責處理實體網路的介面，如：資料格式化、實體層的資料定址等
  • 如 Tunnels（L2TP）、MAC......
• 網際網路層（Internet Layer）：
  • 負責邏輯位址（即 IP 位址）的資料傳輸
  • 如 IP (IPv4、IPv6)、ICMPv6......
• 傳輸層（Transport Layer）：
  • 負責流程控制、錯誤檢查等
  • 如 TCP、TLS／SSL......
• 應用層（Application Layer）：
  • 負責應用的介面，如檔案傳輸、遠端控制等
  • 如 DNS、FTP、HTTP／HTTPS、SSH......

TCP/IP 對應 OSI 層級

網頁的旅程

使用網路傳輸資料時，
最初的資料首先會從 A 電腦的
應用程式端口傳入應用層，
之後逐級往下傳，經過網路每層的處理
到最底層變成電子訊號。

接著藉由電線電纜的實體運送，
抵達 B 電腦的實體層後，
反向重複一開始的過程，
一層層往上傳遞，
將 0 與 1 的電子訊號轉換回應用層，
這樣應用程式就能顯示剛才收到的資料了。

網路的分層

在網路技術複雜的多層架構中，
由於分層讓不同層級的行為不互相干擾，
同時也表示，不同層級的資料是完全不相干的。

比方說如果應用層收到實體層的資料，
就好像果汁機被放進一堆蘋果種子，
兩邊都只能默默無言的看著彼此，
等再久也無法完成一杯蘋果汁。

因此，不同層級網路系統，
都只能認得跟自己同層的資訊。

不過有另一個問題是，
資料在傳送時會被壓縮，
等同於將貨物全部壓平方便運送，
但不同的電腦彼此又無法通靈，
這樣一來當對方收到時，
要如何回復原狀呢？

拆封說明書：Header

如果送出後怕資料對方不會拆，
不知道正確解讀方式是什麼，
那就附上一份拆封說明書吧。

這時候表頭（header）就出馬了，
要傳送資料時，每層在打包好資料後，
都會在資料最前端附上自己的 header，
讓對方在收到時，知道該如何正確打開。

像這樣，網頁就完成一場旅行
藉由 TCP/IP 協定從 A 電腦抵達 B 電腦囉。

參考資料

• TCP/IP | 網際網路名詞介紹
• 第二章、基礎網路概念 | 鳥哥的 Linux 私房菜
• IPS 網際網路協議套組 | 維基百科