無遠弗屆的網路世界，認識TCP／IP網路協定

文／KLEIN    圖／COVER

阿帕網的沒落　新網路的崛起

網際網路的前身「阿帕網（ARPANET）」，為1960年代美國總統艾森豪成立的「國防高等研究計畫署（ARPA）」為了應付冷戰時期的蘇聯作為軍事通訊目的而成立。阿帕網採相當簡單的「分封交換」，將資料分割成較小的資料段，並且將資料由A點傳到B點；再由B點傳到C點一直傳到目的地。

因為當時阿帕網僅能連結四台主機，無法與其他電腦網路做交流，因此在1973年，史丹佛大學的文頓．瑟夫（Vinton Gray Cerf）和美國電氣工程師羅伯特．卡恩（Robert Elliot Kahn）便開始思考如何將阿帕網和其他已有網路的電腦相互連接，並在同一年裡制定出TCP／IP（傳輸控制協定／網際網路協定），定義了電腦網路之間的資訊傳輸方式。

1982年阿帕網走入歷史，TCP／IP通訊協定成為所有電腦網路的標準，並且在1983年1月1日開始成為通用協定。

認識電腦的溝通管道：TCP／IP的四層架構

不管是人或是機器都是需要一個溝通管道，TCP／IP通訊協定便是能讓機器和機器之間相互溝通的通訊技術。該通訊協定的網路架構共有四層，分為應用層、傳輸層、網際層、網路存取層。

1.應用層：為處理應用程式提供使用者網路應用，包含FTP（電腦與電腦傳送檔案）、SMTP（伺服器之間郵件傳輸）、HTTP（瀏覽器和網頁伺服器的傳輸）、DNS（主機名稱和IP位置的轉換）等四種。

2.傳輸層：為傳輸資料及網路管理使用，包含TCP（讓不同電腦能夠連線）、UDP（即時傳輸訊息）。

3.網際層：與遠距離的電腦相互連接，包含IP（定位對方IP，使其相互連接）、ICMP（偵測網路狀況）、ARP（解析IP可查詢到對方的位置）、RARP（詢問自身的網路位置）。

4.網路存取層：制定資料傳輸的方式，並且建立規則，讓網路傳輸能夠更有效率。TCP／IP通訊協定經常為電子郵件、網頁瀏覽以及檔案傳輸等使用，使用上不僅安全且穩定，只可惜效率低且連接耗時。

TCP和IP？解密網路世界的門牌地址

TCP和IP兩者相輔相成，TCP位於傳輸層主要適用於網路間的傳輸；而IP的工作則是連接兩台距離遙遠的電腦。每台電腦都有自己的IP，也就像是我們的身分證，當訊息傳送出去會通過IP位置搜尋到指定對象，並且順利地將資料正確無誤地傳達給對方。而IP位置並不會是固定的，所以這時候就出現另一種系統「DNS（網域名稱系統）」，它會將你的網域名稱轉換為IP位置，讓使用者在任何地方都能夠在網際網路的世界暢行無阻。

TCP和IP就像是電話和分機號碼一般，撥通電話時再輸入分機後才能讓指定的人接起電話。另一方面，當IP在傳送過程中封包發生任何問題，TCP則負責檢測並要求重新發送。也因此在網路傳輸的過程中TCP和IP占了相當大的作用。

TCP和UDP：兩大協定的比較

TCP和UDP經常拿來做比較，兩者皆為網路中的常見協定，主要負責將資料傳輸到伺服器，我們經常觀看的直播以及通訊系統皆使用這兩種協定。由於TCP採用封包模式傳送資料，當封包遺失或是沒有任何回應時，將會保持沉默；UDP採用的是串流傳送，會持續不斷地向伺服器傳送封包資料，傳輸速度也比TCP要來的快，即使封包遺失，也不會導致服務中斷。

網路的世界相當深奧且奇妙，儘管只是0和1組成的世界，卻能孕育出變化多端且高深莫測的無形世界，又再次令人對網路世界充滿無窮無盡的好奇心，從ARPANET、TCP／IP至UDP，網路的世界不斷地成長、進步，不論未來網路世界進化到什麼階段，與時俱進的學習，才能跟上社會的腳步。