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四、常見的網路架構

1. 星狀架構

　　架構最簡易，可靠度最高架構。網路工作站集中連接於網路集線器，任何一台主機出了問題會自動隔離，不會影響網路其它工作站運作。由於架構簡單，易於維護與管理，是目前使用最多的網路架構。

　　網路集線器 (HUB)將網路各個節點連結起來，轉介網路訊號的裝置。市面上常見的 HUB廠排眾多，有提供 4 個埠，8 個埠，12 個埠，16 個埠，24 個埠甚至高達 48 個埠。所 謂 埠 (port)即為訊號進入或發出點，類似網路協定層中所談的資料存取點(access point)。目前技術已進步到能提供 100-155 mbps 速度之交換式集線器 (switching HUB)。

2. 環狀架構

　　有工作站主機連接成環狀 (Ring)， 透過所謂網路權杖 (Token)或稱為圖騰循環網路，以決定那一台工作站主機擁有網路權利。此種架構為 IEEE 所訂定的標準，即 IEEE 802.4 的圖騰巴士 (Token Bus) 或稱為圖騰匯流排 與 IEEE 802.5 圖騰環 (Token Ring) 網路。

3. 匯流排架構

　　透過網路同軸電纜線將分散各個位置電腦主機串接成網路系統。其最主要缺點是網路可靠性問題。萬一網路上任何主機故障或是電纜線斷裂，或是網路連接器與接頭鬆脫或損換，均會造成網路運作失靈。巴士型的架構又稱為匯流排架構。

五、OSI

　　有好幾個主要電腦廠家，如 IBM、DEC、Burroughs 等，都有設計它們各自的網路結構和通訊協定，如果採用這些設計的機器，在其各自的網路上面運作良好，但卻不能在不同廠家的機器之間進行溝通。為了解決這個問題，International Standardization Organisation (ISO) 於 1978 年開始開發一套標準架構，終於成功推出 Reference Model for Open System Interconnection (OSI) 作為其標準，它提供了一個很有用的模型去解釋各個不同層面的網路協定。

1.           實體層

　　在這層裡面您必須作出一些機械和電子方面的決定，也就是要定義出在終端和網絡之間要使用的設備。同時，採用何種佈線也要在這裡決定出來。

2.           資料連接層

　　在這層指定了要採用的信息單元(message unit)是什麼，通常在 LAN 上面的信息單元被稱為 frame 。以及它們的格式、和如何穿越網路。每一個 packet 都會被賦予一個位址碼和偵錯監測值(checksum)。有一個 Binary synchronous communications 協定，會判定出一個封包如果在丟失的情況下，要等待多久會被重新發送，這個協定也是在這層裡面定義。

　　總體來說，這層的工作就是保證一個無錯誤的物理上的數據傳輸。

3.           網路層

　　這層就好比是一個中間人界乎於網絡功能和使用者功能之間。它會定義出封包在網路中移動的路由和其處理過程，這層還決定了網路是如何進行管理功能的，比如，發送狀態信息給接點和規範封包的流動等。

　　一個有趣的事情是，網路層還能將底層協定(網路功能)對上層協定(使用者功能)隱藏起來。這樣，在網路的使用者就可以使用不同種類的硬體了。假如您用來建置網的材料都不盡相同的話，這是非常好的事情。

　　在底下的三層之上，還有四層是屬于使用者功能範圍的，不過它們也常常會被整合在一起。您要記住的一點是：無論程式設計者如何定義這些協定，(例如，把它們分為兩層或四層)，這四層在實際上都會被執行的。

4.           傳送層

　　在這層，將會設定節點位址的傳達，還有錯誤檢測和修正的方法。

5.           會談層

　　這層定義了如何連接和掛斷連接，和在網路上面的數據如何交換。

6.           表現層

　　在這層，定義了數據的語法(syntax)、變更、和格式。當應用程式的語法和格式都不同的時候，這層還將定義了如何翻譯這些不同。

7.           應用層

　　這是最後一層了，它定義了應用程式是如何進入 OSI 模式進行傳送。它自己並不屬於應用程式，但它支持使用者的應用程式，如：檔案傳送、密碼驗證、和網路工具等。

六、TCP/IP

　　若說起歷史，TCP/IP 也算得上是個冷戰時代的產物，它是應美國國防部的戰爭考量而提出開發的。TCP/IP 當初是用來配合 ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) 來處理不同硬體之間的連接問題的，比如 Sun 系統和 Mainframe、Mainframe 和個人電腦之間的連接。 事實上，TCP/IP 所指的是一整套龐大的通訊協定家族，其中以 Transmission Control Protocol(TCP) 及 Internet Protocol (IP) 這兩套協定最具代表性。IP 協定工作於網路層(以後會繼續和大家探討 OSI 的網路層級)，它提供了一套標準讓不同的網路有規則可循。當然，前提是您想使用 IP 從一個網路將封包路由到另一個網路。IP 在設計上可用來在 LAN-LAN 及 PC-PC 之間進行傳輸的。 您可以把 IP 看成是游戲規則，而 TCP 則用來詮釋這些規則的。雖然 TCP/IP 原先是專門為幾所大學和機構的使用而設計的，但現在 TCP/IP 已經成為最流行的通訊協定了，我們使用的 Internet 就是用 TCP/IP 來傳送封包的了。下面就讓我們看看 TCP/IP 是怎樣工作的： 假如您的公司在好些地方都有分公司，各自都有著自己的本地網路(LAN)，在總公司跑的是 PC 網路，但分公司大部份都是用麥金塔電腦。當 Mac 有數據要傳送給 PC 的時候將會如何呢？ 首先，TCP 會在這兩個平臺建立起一個可以提供全雙工檢錯(對雙向的數據都進行錯誤檢測)的連接。 接著，IP 制定好 Mac 和 PC 之間的溝通規則，TCP 與上層協定制定用以連接的埠( port )。到這裡為止，Mac 端已經準備好數據了，如果數據太大，就將之分拆成幾份較小的封包，並且在封包上面加上一個新的 header (內含轉送位址)，確保封包會被正確傳送。TCP/IP 還會加上標籤說明數據的種類及其長度。 再下來，IP 協定將負責將封包傳送給 PC。 最後，在 PC 上面的 TCP 將封包解碼並翻譯成 PC 能夠懂的格式，也就是它自己所使用的網路協定。

IP 封包表頭格式

　　在上圖中，括號之內的數字就是各部件的長度 (bit)，如果您夠細心，就會計算得出每一行的總長度都是 32bit。事實上，真正的封包是有連續的位元依序排列在一起的，之所以分行，完全是因為排版的關係。下面，我們分別對各部件名稱解釋一下

ü   Version

版本 (VER)。表示的是 IP 規格版本，目前的 IP 規格多為版本 4 (version 4)，所以這裡的數值通常為 0x4 (注意：封包使用的數字通常都是十六進位的)。

ü   Internet Header Length

標頭長度 (IHL)。我們從 IP 封包規格中看到前面的 6 行為 header ，如果 Options 和 Padding沒有設定的話，也就只有5 行的長度﹔我們知道每行有 32bit ，也就是 4byt e﹔那麼， 5 列就是 20byte 了。20 這個數值換成 16 進位就成了 0x14，所以，當封包標頭長度為最短的時候，這裡數值會被換算為 0x14 。

ü   Type of Service

服務類型 (TOS)。這裡指的是 IP 封包在傳送過程中要求的服務類型，其中一共由 8 個 bit 組成，每組 bit 組合分別代表不同的意思：

ü   Total Length

封包總長 (TL)。通常以 byte 做單位來表示該封包的總長度，此數值包括標頭和數據的總和。

ü   Identification

識別碼 (ID)。每一個IP封包都有一個 16bit 的唯一識別碼。我們從 OSI 和 TCP/IP 的網路層級知識裡面知道：當程式產生的數據要通過網路傳送時，都會在傳送層被拆散成封包形式發送，當封包要進行重組的時候，這個 ID 就是依據了。

ü   Flag

旗標 (FL)。這是當封包在傳輸過程中進行最佳組合時使用的 3 個 bit 的識別記號。

ü   Fragment Offset

分割定位 (FO)。當一個大封包在經過一些傳輸單位(MTU)較小的路徑時，會被被切割成碎片(fragment) 再進行傳送(這個切割和傳送層的打包有所不同，它是由網路層決定的)。由於網路情況或其它因素影響，其抵達順序並不會和當初切割順序一至的。所以當封包進行切割的時候，會為各片段做好定位記錄，所以在重組的時候，就能夠依號入座了。如果封包沒有被切割，那麼 FO 的值為“0”。

ü   Time To Live

存活時間 (TTL)。這個 TTL 的概念，在許多網路協定中都會碰到。當一個封包被賦予 TTL 值(以秒或跳站數目(hop)為單位)，之後就會進行倒數計時。在 IP 協定中，TTL 是以 hop 為單位，每經過一個 router 就減一)，如果封包 TTL 值被降為 0 的時候，就會被丟棄。這樣，當封包在傳遞過程中由於某些原因而未能抵達目的地的時候，就可以避免其一直充斥在網路上面。有隻叫做 traceroute 的程式，就是一個上佳的 TTL 利用實作，我們會在後面的章節裡面討論。 

ü   Protocol

協定(PROT)。這裡指的是該封包所使用的網路協定類型，例如：ICMP 或 TCP/UDP 等等。

ü   Header Checksum

標頭檢驗值(HC)。這個數值主要用來檢錯用的，用以確保封包被正確無誤的接收到。當封包開始進行傳送後，接收端主機會利用這個檢驗值會來檢驗餘下的封包，如果一切看來無誤，就會發出確認信息，表示接收正常。

ü   Source IP Address

來源位址(SA)。相信這個不用多解釋了，就是發送端的 IP 位址是也，長度為 32 bit。

ü   Destination IP Address

目的地位址(SA)。也就是接收端的 IP 位址，長度為 32 bit。

ü   SOptions & Padding

這兩個選項甚少使用，只有某些特殊的封包需要特定的控制，才會利用到。

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