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TCP/IP 協定與 Internet 網路：第一章 TCP/IP 協定簡介 下一頁
翻轉工作室：粘添壽
第一章 TCP/IP 協定簡介
1-1 TCP/IP 與 Internet 網路
『網際網路』(Internet)已漸成為電腦網路的代名詞，也和人們的生活、工作、休閒，甚至政治、經濟、國防密不可分。早期電腦網路是一個嚴肅的話題，也是專業領域的特殊應用工具。自從有了 Internet 網路後，電腦網路由專業領域走入商業應用，更進而帶入日常生活裡，使電腦網路與人們各種活動緊密相連著。如果有人存心要遠離電腦網路，在目前社會環境裡已幾乎不可能。
早期在世界任何一個角落裡發生事件，由耳語相傳、飛鴿傳書、無線廣播到報紙登錄，這可能要花費一段時間，當您收到此訊息時，恐已無時效性可言。近年來由於廣播事業的發達，在任何地方發生事件，我們幾乎可以同步知曉。整個地球環境好像已變小了，歐洲、非洲、美洲、甚至南極、北極都與我們相鄰，世界不再那麼神秘莫測了，人與人之間的相依賴生活也愈來愈緊密，想要回到與世無爭的自然環境裡也愈加困難喔！
雖然廣播事業加速連結整個社會，但它還是單方向的傳播方式，對於知識傳遞還是緩慢的。世界任何地區發展出的新科技技術，要傳播到其它角落，讓各地區人們共享其成果或共同來研究發展，可要花費一段長的時間。Internet 網路彌補這個漏洞，它不但使有形的聲音、影像傳遞迅速，更可貴的是快速流通各方面的資訊。隨著資訊快速流通，知識的廣播更加細膩、廣泛，讓各地區能共同發展科技、文化，並使整個世界的科技、藝術、文明迅速緊密地結合在一起。
知識科技的洪流是無止境的，雖然 Internet 改變了整個社會的型態，也因為知識的流通快速，使 Internet 的技術更加快速發展，也更快速的帶動社會發展。許多人告訴我，她/他不願再學資訊科技了，因為無法追得上技術的發展，本人誠懇忠告，想要像過去只要學習一項技能，便能頤養終身，在目前社會裡幾乎是不可能了。不只有資訊科技發展迅速，無論化學、機械、電機、甚至法律、商學、歷史、地理等等各方領域的發展都非常快速。這是因為知識領域不再像過去那樣只侷限於某一範圍，而是要整合各方領域學習，才能符合目前環境的需求。追根究底皆拜 Internet 網路所賜，唉！Internet 網路真是讓人又愛，又恨。
1-1-1 何謂 Internet？
何謂 Internet？即是：
『利用 TCP/IP 通訊協定所構成的公眾網路』
也就是說，連結 Internet 上的電腦，都必須具有TCP/IP 協定的通訊能力。但從另一方面來講，由於 Internet 網路的風行，絕大部分的電腦都具有 TCP/IP 通訊能力，也讓絕大部分的電腦都能連接到 Internet 網路，因此要說它是整合全世界網路也不為過。Internet 今天有此成就不但要感謝 Internet 網路的工作者，更要感謝許多沒沒無聞的幕後英雄，由於他們在 Internet 網路上提供許多可貴的資源，才會讓人們願意使用它，也才能使 Internet 快速發展。由於更多的資源取得方便，也刺激 TCPIP 網路技術的發展，它們之間是相輔相成的。因此，Internet 的演進，許多人都說是偶然的、不可預測的。
欲整合全世界網路是何等的浩大工程，試想電話系統經歷百年的努力，才將全世界電話系統整合起來，但到目前為止，也沒有真正成功，還有許多地區必須透過人工的轉接，無法達到自動化環境。這牽涉到各地區的經濟、語言、政治、文化環境等等因素。再從另一個觀點來看，電話系統的發展為何如此的緩慢，主要原因電話系統是一個嚴謹、品質較高的網路環境，簡單的說，它是一種昂貴的系統，必須大型的電信公司才能完成工作。反觀 Internet 是一種便宜、而且鬆散的網路環境，任何人經由簡單的設備(數據機或路由器)便可以隨時連結或退出網路。再從另一個觀點來看，電話系統是由上而下發展而來，有了大型公司的網路系統，再延伸到各地的電話系統，甚至這些工程都由大型電信公司承攬。而 Internet 網路是由下至上，首先各地區(公司、學校、單位)依照需要建構網路，再由同一性質的單位(如，學校)將他們的網路連結成較大的網路(如，TANET)，再由此網路連結到其他網路上。Internet 網路就是如此一層一層建構而成，它的成員都是自發性而非強迫的，任一成員(電腦或網路)都可隨時選擇它要在哪一個連結網路底下。因此，Internet 網路的形成架構如圖 1-1 所示。
圖 1-1 Internet 網路架構
1-1-2 TCP/IP 網路史觀
Internet、ARPANET或 TCP/IP 網路的名稱一直困擾著許多讀者，如欲了解它們之間的關係，必須由它們之間歷史演進說起。
在 1960 年代末期，美國國防部(Department of Defense, DoD)有鑒於機構內，不同廠商之電腦充斥，各種電腦都有自己的作業系統及網路，彼此之間溝通非常困難，甚至無法互相傳送檔案，因此決定建構一個標準的通訊協定，讓不同廠商之間的電腦能夠連結在一起，並能互相通信及傳遞資料。於是在 1968 年接受若干大學和公司的建議，成立『國防部尖端研究企劃署』(Defense Advanced Research Project Agency, DARPA)負責該項工作。初期 DARPA 架設一個實驗性的分封交換網路，稱之為『ARPANET』，作為連結一般政府機關及實驗室的電腦，效果非常良好。同一個年代 Unix 也在 Bell 實驗室發展出來。
1970 年代初期，ARPANET 開始嘗試加入不同的傳輸介質，如移動式無線電、衛星連線等等。直到 1975 年，DARPA制定了標準介面，使其更容易連接一般區域性網路，例如 Ethernet 或 Token-Ring 網路等，TCP/IP 的基本雛形就因此而誕生。到了 1980 年，TCP/IP 正式問世，DARPA 為了推廣它，便以極低的價格安裝在不同電腦上，然而當時各大型廠商都有自己的網路系統，對於 TCP/IP 的發展也興趣索然，DARPA 便以提供獎學金方式，與柏克萊(Berkeley)大學合作，將 TCP/IP 植入 BSD Unix 作業系統內。隨著 Unix 作業系統漸漸普及於各大學之間，TCP/IP 也漸成為各大學和研究機構之間電腦的主要連線，當時 ARPANET 和 TCP/IP 網路幾乎成為代名詞。1983 年美國國防部為了顧及機密要求，將 ARPANET 分割成兩個網路：MILNET 和 ARPANET。ARPANET 為非機密部分；而 MILNET 為機密部分，僅供與 DoD 簽約合作之廠商使用。在同一時期，Internet 網路也漸風行於各學校與研究單位之間，當時它代表由 MILNET 和 ARPANET 所構成的整個網路。
到了 1980 年代末期，隨著 Internet 網路的普及，網路的商業化應用，也如雨後春筍般的被發展出來。Internet 也漸深入到辦公室，Internet 的應用再也不限制於學校或研究單位。因此，TCP/IP 網路由軍方發展出來，經歷電腦工程界、學術界、而到達商業界。從此以後，各電腦廠商已漸漸面臨 TCP/IP 的威力，開始在自家電腦上植入 TCP/IP 通訊協定，使 TCP/IP 不再侷限於 Unix 作業系統，不同廠商的作業系統也都可以利用 TCP/IP 來互相通訊及傳送檔案，目前全世界大部分電腦系統都已被 TCP/IP 整合成功。
1-1-3 Internet 組織與標準
Internet 是一個開放系統環境，並非如一般商業網路(如，IBM SNA 網路)那麼嚴謹，網路標準的制定也非常鬆散，一般都隨著網路環境的成長與需要而制定。早期負責監督整個 Internet 網路技術的發展組織是 Internet 活動部會(Internet Activities Board, IAB)，IAB 是 1983 年成立的，而當時 Internet 仍然屬於研發性網路，其下設有兩個工作群組：
(1) Internet Engineering Task Force(IETF)
為短期、標準導向的組織，且劃分為九個工作網域(應用程式、繞送及定址、安全性等)，IETF 研發出各種 Internet 標準規格。另外還成立一個 Internet Engineering Steering Group(IESG)來輔助 IETF。
(2) Internet Research Task Force(IRTF)
從事長期的研究計劃。 隨著 Internet 的國際化與網路上的日益複雜，國際間漸漸意識到必須建立更有公信力、非官方組織，以便整合當時現有的網路資源，因此，在 1991 年 6 月於哥本哈根(Copenhagen)舉行的一個國際性網路會議中宣佈成立 『網際網路協會』(Internet Society, ISOC)，並於 1992 年 1 月正式成立，其成員包括來自全球各地與 Internet 有關的企業、非營利機構、官方部門、甚至個人。從此之後 IAB 也成為 ISOC 下的成員。
ISOC 的功能是多方面的，包括發展並推廣 Internet 的技術及應用、收集並傳播 Internet 相關資訊、強化整個 Internet 結構、以及有關 Internet 的教育及研發。ISOC 也主導整個 Internet 上的各項活動，並協助開發中國家、地區發展 Internet 的基礎建設，最後，ISOC 也與其他相關國際機構、官方部門接觸，以利上述工作的推行。
TCP/IP通訊協定裡包含各種號碼，譬如，IP 位址、協定號碼、以及網域名稱等，為了統一管理，Internet 亦設置一個負責號碼配置機構 - IANA(Internet Assigned Numbers Authority)。IANA 專職負責 Internet 號碼的配置、登錄，並定期以 Internet 的建議文件 RFC(Request For Command)形式公佈。
Internet 大部分的文件、程式、或測試都是由感興趣的個人或團體所完成的，IAB 只負責監督，並將這些文件依照 RFC系列編號，RFC 自 1969 來 ARPANET 成立以來就不斷的增加，每份 RFC 都有一個獨立的編號。IAB 只負責 RFC 的編校及發行，如果某一個 RFC 被重新校定，為了避免混淆，必須將其重新編號，若有新版 RFC 取代某些舊版的 RFC，則會在新的 RFC 的封面上標示此事。
RFC 的編排方式並不若一般的規格文件來的嚴謹，它所涵蓋的資訊範圍也非常的廣，並不只限制在通訊協定的制定上，有關網路的其它各種應用技術也包括在裡面(如加密技術等等)，不過 Internet 相關的基礎規格大多是由 IETF 和 IESG 所定義。所有 RFC 都可以免費取得，可到國外學術網站：
ftp://nic.merit.edu
http://www.rfc-editor.org/
或到交通大學 FTP 網站擷取，其網址為：
ftp://nctuccca.edu.tw/documents/rfc
擷取時以 anonymous 作為 user ID 和個人 E-mail 為密碼進入 FTP 伺服器，再依照 RFC 編號下載。本書附錄 A 裡收集一些較常用的 RFC 編號及文件名稱，有需要其內容時，可到上列網站下載文件內容。
以下是一些較重要的 RFC：(但號碼可能隨時更新)
● RFC 1310：規範有關 RFC 的產生方式。
● RFC 1000：規範 RFC 的分類方式。
● RFC 1340：規範『分配號碼』(Assigned Number)，當 RFC 被更新時，1340 的索引表將會指出哪一個 RFC 取代了它。
● RFC 1600：規範『網際網路正式協定標準』(The Internet Official Protocol Standards)，此 RFC 詳細列出不同 Internet 協定標準化的狀態，每一個協定都會有下列表準狀態之一：標準(Standard)、草案標準(Draft Standard)、提議標準(Proposed Standard)、實驗性的(Experimental)、新聞性的(Informational)、或歷史性的(Historic)。另外，每個協定都有一個要求階層：要求(Required)、建議(Recommended)、選擇(Selective)、限制使用(Limited Use)、或是非建議(Not Recommended)。如同分配號碼 RFC，此 RFC 也是會週期性的更新，必需確定所取用的是否是最新版。
● RFC 1122 與 1123：規範『主機需求』(Host Requirement)。RFC 1122 是處理資料連結層、網路層和傳輸層，RFC 1123 則是處理應用層。這兩個 RFC 針對較早、最重要的 RFC 加以修正，在尋找叫細微的協定特徵時，通常由這兩個 RFC 開始。它們還會列出協定的應用細節，如『必須』(Must)、『應該』(Should)、『可能』(May)、『不應該』(Should Not)、或是『不必』(Must Not)。
● RFC 1009：規範『路由器需求』(Router Requirement)。和主機需求 RFC 相類似，但詳列出路由器的特有需求。