Transcript 17. 第SB-6章

網路服務
Networking for Home and Small Businesses –
Chapter 6
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Chapter 1
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1
課程目標
 比較用戶端和伺服器之間的異同，及其如何透過網路進
行互動
 了解網際網路應用系統的互動類型
 了解網路分層模型的用途
 了解各種通訊協定的互動
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用戶端與伺服器的關係
伺服器Server
用戶端Client
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常見的伺服器
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用戶端與伺服器間的通訊協定
伺服器和 Web 用戶端在交換資訊的過程中使用特定
的通訊協定與標準來確保正確接收和解讀交換的訊息
 Web
 這些通訊協定包括：應用程式、傳輸、網際網路和網路存取等協
定
 應用程式協定:
超文字傳輸協定 (HTTP) 控制了 Web 伺服
器和用戶端進行傳輸的方式
 傳輸協定:傳輸控制協定
(TCP) 是用於管理 Web 伺服器與
用戶端之間的傳輸通訊協定
 網際網路協定:網際網路協定
(IP)負責從 TCP 取得格式化
資料段(Segment)、指定邏輯定址並將其封裝成封包以便
路由到目的主機
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用戶端與伺服器間的通訊協定
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用戶端與伺服器間的通訊協定
 網路存取協定
乙太網路是區域網路最常用的網路存取協定
網路存取協定執行資料鏈結管理和實體網路傳輸兩項
主要功能。
 資料鏈結管理協定接收來自
IP 的封包並將其封裝為區域網路
適用的訊框格式。這些協定為訊框指定實體位址並對其加以
處理，使之能夠透過網路進行傳送
 實體媒體的標準和協定規定了位元在媒體上的表示方式、透
過媒體傳送訊號的方式以及接收者主機解讀訊號的方式
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TCP與UDP
 每一種網路服務都會在伺服器和用戶端分別執行自己的
應用程式協定
 除了應用程式協定之外，常用的網際網路服務都使用網
際網路協定 (IP) 為來源主機和目的主機之間的訊息指定
位址和路由。
 IP
只負責封包的結構、定址和路由
 傳輸層協定指定主機之間傳輸訊息的方式
 最常用的兩種傳輸協定是傳輸控制協定
(TCP) 與使用者資料元協
定 (UDP)
 IP
協定使用這些傳輸協定來處理主機的資料通訊和傳輸。
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TCP與UDP
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TCP的傳送確認
 當應用程式需要確認訊息是否已傳送時，它會使
用 TCP
將訊息分割為較小的片段，稱為資料段(Segment)
資料段按順序編號並傳到 IP 進行處理，封裝為封包
TCP
TCP會追蹤由應用程式傳送到某主機的資料段的數量
。如果傳送者在規定時間內未收到確認
(Acknowledgement)，則會認為資料段已遺失並重新傳
送
重新傳送的只是遺失部份而不是整個訊息。
在接收者主機上，TCP
負責重組訊息的資料段並將其
傳送到應用程式
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UDP
 在某些情況下，並不需要
TCP的確認，而且該協
定會降低資訊傳輸速度
在這些情況下，可能適合使用
UDP協定
UDP
不需要接收確認，是效率較高的傳送機制
UDP
是串流資料和網路電話 (VoIP) 之類應用的首選
 確認機制會降低傳送速度，而且在這些情況下沒有必要重新
傳送。
UDP
的典型應用場合是網際網路廣播
 如果有些訊息在網路傳輸過程中遺失，並不會重新傳送。遺
失少量封包時，使用者會聽到輕微的聲音中斷
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TCP/IP連接埠
 使用
TCP 或 UDP 傳送訊息時，所需的應用層協
定和服務由連接埠號識別
 連接埠是每個資料段內用於追蹤特定會談與所應
用標服務的識別碼
 主機傳送的每個訊息都包含來源連接埠和目的連
接埠資訊
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TCP/IP連接埠
 目的連接埠
 用戶端將目的連接埠號放到資料段內，以此通知目的伺服器請求
的是什麼服務
 來源連接埠
 來源連接埠號由傳送端隨機生成，用於識別兩台設備之間的會談
 來源連接埠和目的連接埠都被放入資料段內，然後資料
段封裝於 IP 封包內
 IP
封包中含有來源 IP 位址和目的 IP 位址
 來源
IP 位址、目的 IP 位址、來源連接埠號及目的連接
埠號的組合稱為 Socket
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TCP/IP連接埠
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網域名稱服務DNS
 每台伺服器都指定有唯一的
IP 位址，作為在區域網路中
的識別。
 要記住在網際網路中提供服務的所有伺服器的全部
IP 位
址根本是不可能的
 人們採用了一種相對較容易的方法，透過將名稱與
IP 位址關聯
來定位伺服器
 這就是網域名稱系統
(DNS)
 主機可以使用網域名稱來請求特定伺服器的
IP 位址。DNS 名稱
是由網際網路中的上層網域或群組來註冊和組織的。網際網路中
最常用的一些進階網域是 .com、.edu 和 .net
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網域名稱服務DNS
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網域名稱服務DNS
伺服器包含一個對應表格來確立網域內的
主機名稱與相應的 IP 位址的關聯關係
 DNS
 如果用戶端知道伺服器的網域名稱並需要尋找其
IP 位址時，它會向連接埠為 53 的 DNS 伺服器傳
送請求
需要在用戶端主機
IP 設定的 DNS 設定中事先設定
DNS 伺服器的 IP 位址
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網域名稱服務DNS
當
DNS 伺服器收到請求時，它會檢查自己的對
應表，尋找與該 Web 伺服器相關聯的 IP 位址
如果本地
DNS 伺服器沒有任何項目與請求的名稱相
符時，它會向其他 DNS 伺服器查詢
DNS
伺服器查出IP位址後，會將資訊傳送回用戶端
如果
DNS 伺服器無法查出IP位址，該請求將會逾時，
用戶端便無法與 Web 伺服器連接
 用戶端軟體以對使用者透通的方式使用
DNS 協
定以獲取 IP 位址
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Web用戶端與伺服器
當
Web 用戶端 (瀏覽器) 收到 Web 伺服器的 IP
位址後，透過瀏覽器使用該 IP 位址和連接埠 80
來請求 Web 服務
在向伺服器傳送此請求時，使用的是超文字傳輸協定
(HTTP)。
 伺服器收到連接埠
80 的請求後，需對用戶端的
請求做出回應，並向該用戶端傳送網頁
網頁的資訊內容使用了專門的「標記」語言進行編碼
。HTML（超文字標記語言）是最常用的一種，但
XML 和 XHTML 等其他語言也日益普及。
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Web用戶端與伺服器
 HTTP
協定並非安全的協定
透過網路傳送時，其資訊很容易被其他使用者截取
為了提供資料安全性，HTTP
可以與安全的傳輸協定
(SSL) 配合使用
對安全的HTTP
服務的請求將傳送到連接埠 443
 此類請求需要在瀏覽器的URL位址中使用
https: 而不是 http:
 市面上目前有許多種不同的
Web 伺服器和 Web
用戶端。HTTP 通訊協定和 HTML 使這些來自許
多不同製造商的伺服器和用戶端能夠互通
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FTP用戶端與伺服器
 檔案傳輸協定
(FTP) 為電腦之間的檔案傳輸提供
了便捷的途徑
執行
FTP 用戶端軟體的主機可以存取 FTP 伺服器，執
行各種檔案管理功能，如檔案上傳和下載等。
服務使用兩個不同連接埠在用戶端和伺服器
之間通訊。
 FTP

FTP 會談的請求會透過目的連接埠 21 傳送到伺服器
會談開始後，伺服器將轉到連接埠
20 來傳輸資料檔
案
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電子郵件用戶端與伺服器
 使用者在郵件伺服器中設定了信箱後，郵件伺服
器便會為其接收和儲存郵件
 擁有信箱的使用者需要利用電子郵件用戶端來存
取郵件伺服器和閱讀接收的郵件。
 電子郵件格式為
使用者帳號名稱@公司.網域。
 處理電子郵件會使用了多種的應用程式協定，包
括 SMTP、POP3 和 IMAP4。
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電子郵件用戶端與伺服器
 簡易郵件傳輸協定
(SMTP)
電子郵件用戶端使用
SMTP 向其所屬電子郵件伺服器
傳送郵件，然後由所屬伺服器確定該郵件是以本地信
箱為目的地還是應將該郵件傳送到另一台伺服器上的
信箱。
如果伺服器必須將郵件傳送到其他伺服器，在伺服器
之間同樣要使用 SMTP
SMTP
請求將傳送到連接埠 25
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電子郵件用戶端與伺服器
 郵局通訊協定
(POP3)
支援
POP 用戶端的伺服器負責接收和儲存向其使用者
傳送的郵件
當用戶端連接到電子郵件伺服器時，郵件將下載到用
戶端中。在預設情況下，用戶端存取訊息後，伺服器
將不再保留該訊息
用戶端透過連接埠
110 聯絡 POP3 伺服器
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電子郵件用戶端與伺服器
 網際網路訊息存取協定
(IMAP4)
支援
IMAP 用戶端的伺服器同樣接收和儲存向其使用
者傳送的郵件。不過，它會一直將郵件儲存在伺服器
的信箱中，直至使用者刪除這些郵件
的最新版本是 IMAP4，它可以偵聽連接埠 143
上的用戶端請求。
IMAP
目前存在許多不同的電子郵件伺服器，它們適用於各
種網路作業系統平台
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電子郵件用戶端與伺服器
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電子郵件用戶端與伺服器
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IM用戶端與伺服器
 每台電腦執行即時訊息(IM)軟體，並允許使用者透過網
際網路即時通訊或聊天
 多家公司提供了許多不同的即時訊息應用程式。每種即
時訊息服務可能會使用不同的協定和目的連接埠。因此
，兩台主機必須安裝互相相容的即時訊息軟體才能通訊
 即時訊息應用程式只需極少的設定即可工作。下載用戶
端程式後，只需要輸入使用者名稱和密碼資訊
 除文字訊息外，即時訊息還支援視訊、音樂和語音檔案
的傳輸。即時訊息用戶端可能還具備電話功能，供使用
者透過網際網路進行電話呼叫。此外，還可進行其他設
定，自訂即時訊息用戶端的「好友清單」和個性化外觀
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IM用戶端與伺服器
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語音用戶端與伺服器
 透過網際網路進行電話呼叫正日益普及。網際網路電話
用戶端使用點對點技術，與即時訊息使用的技術類似。
IP 電話採用的是 IP 語音 (VoIP) 技術，使用 IP 封包來傳
送數位化的語音資料。
 使用者安裝軟體後必須選擇唯一的使用者名稱，才能接
聽其他使用者呼入的電話。此外，還需要內建或獨立的
喇叭和麥克風。通常將頭戴式耳機插入電腦中充當電話
 從清單中選擇使用者名稱可以呼叫網際網路上使用相同
服務的其他使用者。如果呼叫普通電話（座機或行動電
話），則需要透過閘道存取公共交換電話網 (PSTN)
 網際網路電話應用程式使用的協定和目的連接埠依所用
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軟體而異
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語音用戶端與伺服器
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語音用戶端與伺服器
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連接埠號
 在用戶端/伺服器系統透過網際網路提供的眾多服務中，
DNS、Web、Email、FTP、IM 和 VoIP 只是其中一部份
。這些服務可以由一台或多台伺服器提供
 無論是哪種情況，伺服器都必須知道用戶端請求的是哪
項服務。之所以能識別用戶端請求，原因在於這些請求
都傳送到特定的目的連接埠。用戶端預先設定了每項服
務在網際網路中註冊的目的連接埠
 連接埠劃分為三個類別，其範圍介于
1 到 65,535 之間。
負責分配和管理連接埠的組織名為 「網域名稱與數字位
址分配機構 (ICANN)」
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連接埠號
 公認連接埠
與通用網路應用程式相關聯的目的連接埠稱為公認連
接埠。這些連接埠的範圍從 1 到 1023。
 註冊連接埠
連接埠
1024 到 49151 可作為來源連接埠或目的連接
埠使用。 組織可使用這些連接埠註冊即時訊息等應用
程式。
 私用連接埠
連接埠
49152 到 65535 通常作為來源連接埠使用。任
何應用程式均可使用這些連接埠。
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連接埠號
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通訊協定互動
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通訊協定互動

要形像地顯示各種協定之間的互動，通常會使用分層模型。分層模
型形像地說明了各層內協定的工作方式，及其與上下層之間的互動
。

分層模型有許多優點：
 有助於通訊協定設計，因為對於在特定層工作的通訊協定而言，它們的
工作方式及其與上下層之間的介面都已經確定。
 促進競爭，因為可以同時使用不同廠商的產品。
 避免一個通訊協定層的技術或功能性變化影響相鄰的其他層。
 提供了說明網路功能和能力的通用語言。

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網際通訊的首個分層參考模型建立於二十世紀七十年代，稱為 網際
網路模型。它定義了四個功能類別，必須實現這些功能，通訊方可
成功。TCP/IP 協定的體系結構遵循了此模型的結構。因此，網際網
路模型通常被稱為 TCP/IP 模型。
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通訊協定互動
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傳送與接收訊息的協定工作方式

在網路中傳送訊息時，主機中的通訊協定堆疊自上而下工作。以
Web 為例，用戶端瀏覽器透過目的連接埠 80 向 Web 伺服器請求
Web 網頁

隨著網頁沿著 Web 伺服器通訊協定堆疊向下傳送，應用程式資料被
分割為多個 TCP 資料段 (Segment)。每個 TCP 資料段都新增了包含
來源連接埠和目的連接埠的標頭

TCP 資料段封裝 HTTP 協定和網頁 HTML 使用者資料後，便將其傳
送到下一個通訊協定層，即 IP 層。在這裏，TCP 資料段被封裝到新
增了 IP 標頭的 IP 封包內。IP 標頭包含來源 IP 位址和目的 IP 位址

隨後，會將 IP 封包傳送到乙太網路協定。在這裏，會將封包封裝到
訊框標頭和結尾中。每個乙太網路訊框標頭都包含來源 MAC 位址
和目的 MAC 位址。結尾則包含錯誤檢查資訊。最後，伺服器網路
介面卡在乙太網路媒體（銅纜或光纜）將資料編碼為位元
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傳送與接收訊息的協定工作方式
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傳送與接收訊息的協定工作方式

從網路接收訊息時，主機中的通訊協定堆疊自下而上工作

用戶端網路介面卡收到位元流後，即對其解讀，而且用戶端會將目
的 MAC 位址識別是否為自己的位址

訊框沿著 Web 用戶端通訊協定堆疊向上傳送，乙太網路標頭（來源
MAC 位址和目的 MAC 位址）和結尾則被刪除（解封裝）。剩下的
IP 封包和內容向上傳送到 IP 層。

在 IP 層會刪除 IP 標頭（來源 IP 位址和目的 IP 位址）並將內容向上
載送到 TCP 層。

在 TCP 層則刪除 TCP 標頭（來源連接埠和目的連接埠）並將網頁使
用者資料內容向上傳送到使用 HTTP 的瀏覽器應用程式。瀏覽器收
到 TCP 資料段後，會對其進行重組以產生網頁
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OSI七層參考模型
 國際標準組織
(ISO) 於 1984 年制定了開放式系統互聯
(OSI) 模型。與 TCP/IP 通訊協定不同，它並未規定任何
具體通訊協定的互動。它作為供開發人員遵循的體系結
構而建立，用於設計網路通訊的協定。儘管只有極少的
通訊協定堆疊會真正實現 OSI 模型的所有七層，但它目
前仍被視為電腦間通訊的主要參考模型。
模型包括與網際通訊相關的所有功能或工作，而不
僅限於 TCP/IP 通訊協定的相關功能。與只有四層的
TCP/IP 模型不同，OSI 模型將工作群組織為更加具體的
七組，然後將工作或工作群組指定給七個 OSI 層中的每
一層
 OSI
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OSI七層參考模型
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OSI七層參考模型
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總結
 本章討論常用網路服務（如
HTTP、FTP、DNS、
DHCP 和電子郵件）的用戶端/伺服器關係
網域名稱伺服器
DNS
動態主機設定協定 DHCP
檔案傳輸協定 FTP
電子郵件伺服器 SMTP, POP3, IMAP4
Web 伺服器
 分層的通訊協定堆疊
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