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2023 iThome 鐵人賽

DAY 4
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雖然OCI 模型制定的七層架構相當嚴謹,是學習網路架構的好教材,但也因為太過嚴謹,導致在實作上並不容易,在發展上遇到不小的困難;因此OSI 模型通常只作為參考,變成只在制定標準時使用的概念性框架,而本篇主旨的TCP/IP 模型就是使用OSI 模型的概念,並將其簡化為四層。

網際網路協議套組(Internet Protocol Suite,IPS),它指的是在網路中進行數據交換和通訊的協議集合,而TCP/IP 是其中最核心的部分,因此通常稱為TCP/IP 協議套組,簡稱TCP/IP,它是目前最常採用的網路架構,可以說是網路世界的共通語言,由TCP 和IP 兩個協議組成。


階層劃分與功能介紹

TCP/IP 模型和OSI 模型一樣是分層結構,一樣越接近軟體越高層(Layer 4),越接近硬體越低層(Layer 1),每一層也分別具有不同的功能和協議,並會將其協議附加至資料表頭,下表整理了OSI 模型與TCP/IP 的階層對應以及各階層常用的協議。

OSI 模型 TCP/IP 主要協議
應用層、表現層、 會話層 應用層 HTTP/HTTPS、SMTP、FTP、DNS、SSH、DHCP、POP3 等
傳輸層 傳輸層 TCP、UDP
網路層 網路層 IP、ICMP、ARP、RARP 等
資料鏈結層、實體層 網路存取層 乙太網路、無限網路(Wi-Fi)、PPP 等

第四層-應用層 (Application Layer)

TCP/IP 將OSI 模型中的應用層、表現層和會話層整合成一個應用層,基本上就是把功能濃縮。

常用的協議有HTTP/HTTPS(網頁瀏覽)、FTP(檔案傳輸)、STMP(電子郵件)、DNS、SSH、DHCP、Telnet、POP3 等。

第三層-傳輸層 (Transport Layer)

傳輸層功能不變,定義通訊雙方的連線技術,如TCP、UDP,負責資料的切割與重組資料的傳送和流量控制以及傳送過程中的偵測檢查和復原重新傳送,確保資料的可靠性、完整性和順序性。

第二層-網路層 (Internet Layer)

網路層功能不變,負責資料的路由與轉發,使用IP 位址(IP address)來識別目的主機和網路並管理路由表,以確保資料封包按照最佳路徑傳送。

第一層-網路存取層 (Network Access Layer/Link Layer)

TCP/IP 將OSI 模型中的資料鏈結層和實體層整合成網路存取層,一樣是把功能濃縮,負責網路尋址、協議識別、定義硬體訊號、資訊框與位元流轉換等。


各階層資料名稱

應用程式的資料會在每個階層進行特殊處理並加上表頭(或表尾),可能是出於避免混淆或是其他原因,每個階層的資料名稱都是不一樣的。

  • 應用層:訊息(Message)
  • 傳輸層:區段(Segment)或資料包(Datagram)
    • 使用TCP 協議時稱為區段
    • 使用UDP 協議時稱為資料包
  • 網路層:封包(Packet)
  • 網路存取層:訊框(Frame)

小結

TCP/IP 模型是目前最常用的網路架構,其每一層都有對應的協議,接下來的章節會介紹TCP、IP、DNS、HTTP/HTTPS 等主要協議,當然還有其他重要的協議,如應用層的FTP、STMP、SSH、DHCP,傳輸層的UDP,網路層的ICMP、ARP;這些協議雖然礙於系列文主軸不會特別去贅述,因為寫太多直接變成網路架構系列,等鐵人賽挑戰結束後再視情況補上。


參考資料

鳥哥私房菜 - 第二章、基礎網路概念

[第六週] 網路基礎 — TCP/ IP

網際網路協議套組 - 維基百科,自由的百科全書

網際網路協定 - 維基百科,自由的百科全書

圖解網路的運作機制

圖解TCP/IP網路通訊協定(涵蓋IPv6)2021修訂版


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