計算機與網路 概論

王緒溢．梁仁楷 編著

網際網路

B5 網路可以

結合課堂和書本的優點，

看書時，

你隨時能回到第十六頁，

但在課堂㆖不能，

不過課堂會有實際的呈現，

而網路㆖兩種都有。

彼得•杜拉克

概 計算機與網路 論

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網路概論篇 論 計算機與網路 概

B5-1 廣域網路

對於網路的分類，常根據網路所涵蓋的範圍來分，例如涵蓋幾公尺到

幾公里以內的房間、校園或建築物稱為區域網路，涵蓋數十公里到上千公

里的國家或大陸稱為廣域網路(Wide Area Network, WAN)，至於涵蓋地球

所有網路的則是網際網路 Internet。

B5-1.1 廣域網路基本概念

WAN 指的是跨越大範圍地理區域的網路，由許多主機(host)組成，執

行各種應用程式，主機之間由子網路 (subnet)所連結。子網路包含傳輸線

(circuits)和資料交換電腦(packet switching node)，其主要工作是在主機之間

傳遞訊息 (message)。子網路中的資料交換電腦用來連結兩條或多條傳輸

線，當資料（或稱為封包 packet）到達其中一條傳輸線時，資料交換電腦會

選擇一條出去的傳輸線，將封包往前傳送。

LANhost

LANhost

㈾料交換電腦

子網路

子網路由傳輸線與資料交換電腦組成

網際網路

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B5

子網路中的資料交換電腦都能彼此相連，若不是兩者間有傳輸線直接

連結，就是透過其它資料交換電腦來間接連結。當封包要由某台資料交換

電腦送至另一台資料交換電腦時，中間可能會經過多台資料交換電腦，這

個封包會被每台資料交換電腦完整地接收、儲存，再往前傳送，這就是點

對點 (point-to-point)子網路，也有人稱為儲存前送式 (store-and-forward)或

分封式(packet-switched)子網路。

常見的廣域網路有公共交換電話網路 (Public Switched Telephone

Network, PSTN)和分封交換數位網路 (Packet Switching Digital Network,

PSDN) 兩類：

1. PSTN：最常見的廣域網路連接方式，使用現有公共電話網路系統達成網

路相連的目的，通常為類比式 (analog)系統，因此必須使用數據機

(MODEM)以撥接的方式連上電話網路，經由交換機來傳送資料。由於連

接線路非固定，且可能遭遇線路品質不良的情形，甚至到雜訊干擾，使

得傳輸品質降低，連線速率也較慢。但其優點是利用普及的電話網路，

連接成本較低。

2. PSDN：利用分封交換 (packet switching)技術將資料以封包形式在數位

(digital)網路上傳送，主要為 X.25 網路與 Frame Relay 網路。採用 X.25

通訊協定的網路即稱之為 X.25 網路，它定義終端設備和分封交換網路連

接的標準，屬早期的數位資料交換系統。Frame Relay 為後期發展的網路

系統，強調資料傳輸的快速性。由於數位網路的可靠性較高，因此資料

傳送時不必確認完全整體內容的正確性即可往前傳送，網路整體的運作

效能較高。和 PSTN 相反的是，數位網路的建置成本較高，且需重新建

設相關基礎設施，但資料傳輸的品質則比較高。

當封包長度很小，且長度相同就稱為細胞 (cell)。

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網路概論篇 論 計算機與網路 概

B5-2 認識網際網路

網際網路(Internet)就是全球網路，它利用一個共通的通訊協定連結全球

現存的網路系統，使不同網路系統間可以進行資訊交換與溝通的工作，整

個網路主要就是規範通訊形式及設計電腦的定址方式，藉此達到資料能夠

無礙地彼此交換的目的。

B5-2.1 網際網路的沿革

Internet 源 起 於 美 國 國 防 部 所 成 立 的 尖 端 研 究 企 劃 署 (Advanced

Research Projects Agency, ARPA)，ARPA 於 1968 年架設了一個實驗性網路

ARPANet，用以連結相關的研究單位，便於研究資料與人員間的訊息交流，

其實這個 ARPANet 就是網際網路的始祖。

1972 年， ARPANet 轉交由國防部通訊署 (Defense Communications

Agency, DCA)管理，改名為 DARPA(Defense ARPA)並轉型為操作性網路，

進入實用的階段。

1975 年美國國防部開始實驗 TCP/IP 協定，並將 TCP/IP 定為 ARPANet

所採用的通訊協定。

1981 年，美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)建置

CSNet，提供全美研究單位與大學機構使用，並將 CSNet 與 ARPANet 相連，

便於資料交換。

1983 年，連接 ARPANet 的電腦都必須使用 TCP/IP，因此而確立 TCP/IP

為 後 來 網 際 網 路 的 通 訊 標 準 。 同 年 美 國 威 斯 康 辛 大 學 (University of

Wisconsin)建立領域名稱系統(Domain Name System)。

1984 年， ARPANet 分成支援軍事用途的 MILNet 與支援研究的

ARPANet 兩個子網路，CSNet 速率提升至 T1(1.5Mbps)，並改名為 NSFNet，

維持與 ARPANet 的連結。至此網際網路脫離軍事連結得以快速發展。

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台灣地區在 1990 年開始建立台灣學術網路(Taiwan Academic Network,

TANet)，發展網際網路在學術上的應用。1991 年底，TANet 以 64Kbps 數據

專線，連接美國普林斯頓大學的 JvNCNet，與 NSFNet 骨幹連通；1992 年，

連線速率提昇至 256Kbps；1994 年，提昇至 512kbps；1995 年，速率提昇至

T1(1.544Mbps)，並將美國連接點由東岸的 JvNCNet 移至西岸的 Sprintlink；

1998 年，速率提昇至 T3(45Mbps)； 2001 年，連線速率提昇至 2 條

STM1(310Mbps)。

由這個發展背景可以發現，軍事單位對於網際網路的演進扮演重要的

角色，但整個網際網路也在脫離軍事單位的連結後，才開始大幅度的

推廣應用。而台灣㆞區 Internet 應用的起步較晚，但使用量卻是成長

迅速，使得連線速率必須快速提昇才能趕㆖實際需由。

B5-2.2 網際網路運作原理

Internet 由 Inter 與 Network 兩個字組成，它所代表的意義就是網際網路

為連結許多子網路而成，無論各個子網路上的資料如何溝通、交換，透過

一個有效運作的機制設計，就可以將子網路中任何一部主機的資料傳遞給

另一個子網路中的另一部主機。因此整個網際網路的內涵包括：

1. 連結骨幹(backbone)：連結不同子網路的資料傳輸線。

2. 主機定址方式：定義網路上每一部主機的位址及其表示法，便於資料的

傳遞。

3. 共用的通訊協定：TCP/IP 是網際網路指定的通訊協定，資料須先轉換為

TCP/IP 協定格式才能在 Internet 上傳送。

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網路概論篇 論 計算機與網路 概

美國

芬蘭

日本 台灣網路骨幹

140.115.113.24

㈾料封包

17.254.0.91

網際網路建立骨幹連線，定義主機定址方式與通訊協定

連結骨幹用來連結不同的子網路，例如從台灣到美國有海底光纖電纜

連接兩地的網路系統，每一部要連上網際網路的電腦都要有一個獨一無二

的網路位址，也就是 IP 位址。當台灣地區一部位址為 140.115.113.24 的電

腦向位於美國的 17.254.0.91 位址的電腦發出服務請求時，這個請求訊息首

先必須變成符合 TCP/IP 協定的資料封包，再經由網路傳輸線透過連結骨幹

送到美國的這部電腦，無論原先 140.115.113.24 和 17.254.0.91 在它們個別

所在的網路是使用哪一種通訊協定，只要送上 Internet 前先轉換成 TCP/IP

封包，就能夠無障礙地在網路上傳送。

網際網路的連結骨幹除了可以經由有線的類比或數位通訊線路傳輸資

料外，也可以經由無線的衛星系統來通訊，這使得整個網路系統的建置超

越地理條件的限制，網際網路也才能在短時間之內形成。

Internet 早期藉助類比式的電話線路進行通訊，但隨著越來越多的數位

線路被建置完成，通訊的品質也㈰益提高。

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B5-2.3 網際網路的定址方式

定址方式是整個網際網路通訊的基礎，不管是 client 或 server，在網際

網路上都會有一個 IP 位址，它具有唯一性，就如同每一幢房子的門牌號碼

一樣，有了房屋的地址，信件才能被正確送達，同樣地，資料在網際網路

上才能被正確接收與傳送。

IP 位址由 4 個 0~255 的數字組成，數字之間以句號(.)分隔，例如：

Microsoft 公司網站的 IP 位址是 207.46.134.222，中央大學網站的 IP 位址是

140.115.17.136。

利用這四個數字， IP 位址被分成不同等級的子網路 (subnet)，分別是

Class A、Class B 和 Class C。IP 位址的第一個數字相同的子網路為 Class A，

第一和第二個數字相同的子網路為 Class B，前三個數字都相同的子網路則

為 Class C。子網路的分配方式和申請單位或組織的規模有關，一些早期申

請的組織有比較大的主機數量彈性，後期申請則可以獲得的子網路等級則

限制較大，常常是只能給幾個 Class B 或 Class C 級的子網路，而無法取得

上一等級的子網路。

子 網 路 等 級 最 大 主 機 數 量

Class A 16,777,214 Class B 65,534 Class C 254

由於網際網路發展實在太過迅速，有太多的電腦主機連接上 Internet，

產生 IP 位址嚴重不足的現象，因此衍生出應用動態 IP 位址 (dynamic IP

address)技術來解決這個問題。動態 IP 位址是指定暫時性 IP 位址給臨時連

上網路的主機，等它離線後，再將這個分配出去的 IP 位址收回，另外指定

給其它主機來使用，這使得非固定連線的電腦仍然能夠擁有合法 IP 位址來

連接網際網路。

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網路概論篇 論 計算機與網路 概

IP 位址還有另外一個使用上的問題，那就是四個數字的位址實在很難

記憶，造成使用上的不便，就如同本書有一個 ISBN 編碼，但很少有人會以

ISBN 碼來記憶書籍一樣，但其實全球對於圖書的管理，都是以 ISBN 碼來

進行。領域名稱系統(domain name system)就是用來解決 IP 位址不易記憶

的問題。

領域名稱是改用英文單字或單字縮寫的方式來表示主機在網際網路上

的位址，一個 IP 位址對應一個領域名稱，由於文字比較容易辨識，因此在

記憶上就遠比 IP 位址容易的多，例如中央大學網站首頁的 IP 位址為

140.115.17.136，但只要知道中大縮寫為 NCU(National Central University)，

就可以用 www.ncu.edu.tw 的領域名稱來連上中大網站。

領域名稱系統有一些文字縮寫代表特定的意義，主要是組織類型與主

機所在國家，例如：www.tank.com.tw 網址中，www 是全球資訊網的縮寫，

tank 是公司名稱縮寫，com 代表公司企業， tw 則是國碼縮寫，因此這個網

址就是台灣博奕科技公司的網站。

下表是組織類型及其縮寫的對照表：

組 織 類 型 縮 寫

公司企業 .com 學術教育 .edu

政府 .gov 個人 .idv

網路服務 .net 非營利機構組織 .org

軍事單位 .mil

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常見的國碼如下表：

國 碼 國 家 國 碼 國 家

.au 澳洲(Australia) .hk 香港(Hong Kong)

.ca 加拿大(Canada) .jp 日本(Japan)

.cn 中國(China) .kr 南韓(South Korea)

.de 德國(Germany) .sg 新加坡(Singapore) .fi 芬蘭(Finland) .tw 台灣(Taiwan) .fr 法國(France) .uk 英國(United Kingdom)

領域名稱和 IP 位址之間是需要經過轉換的，這項轉換工作由領域名稱

伺服器 (domain name server, DNS)負責，在網際網路上指定一個領域名

稱，就可以經由 DNS 的轉換，得到對應的 IP 位址，實際連線則是以 IP 位

址來進行。

twhk jp

root domain

gov com

tank gotop

www ftp mail

頂層網域

edu

ccTLD 的頂層網域以國碼來區分

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網路概論篇 論 計算機與網路 概

領域名稱系統是一個階層式 (hierarchy)的架構，分為根網域 (root

domain)、頂層網域(top level domain)、第二層網域(second level domain)，和

主機(host)等 4 層。根網域是 DNS 階層式架構的根部。頂層網域主要又分成

gTLD(generic Top Level Domain)和 ccTLD(country code Top Level Domain)

兩種。兩者的區分在頂層網域，ccTLD 的頂層網域以國碼來區分，gTLD 則

以組織類型來區分。

root domain

gov com

microsoft apple

www ftp mail

頂層網域edu

gTLD 的頂層網域以組織類型來區分

任何組織在申請網域時，其實都是申請第二層網域，有點類似商標申

請 一 樣 ， 第 二 層 網 域 就 是 網 際 網 路 的 商 標 名 稱 。 當 一 家 公 司 向

TWNIC(TaiWan Network Information Center, http://www.twnic.net.tw/)申請

到 abc.com.tw 的網域後，管理員就可以為公司內的每一台主機指定一個領

域 名 稱 ， 例 如 ： www.abc.com.tw 是 提 供 全 球 資 訊 網 服 務 的 主 機 、

ftp.abc.com.tw 是提供檔案傳輸服務的主機等。但是因為該領域名稱是在台

灣地區申請，因此 abc.com.uk 或 abc.com 等網域名稱和 abc.com.tw 是沒有

關聯的，也就是這些領域名稱是不屬於這家公司可以使用的範圍。

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B5-2.4 新一代網際網路 IPv6

由於連上網際網路的電腦數量不斷地大量擴增，原有四個數字組成 IP

位址的 IPv4 定址系統已經不敷實際需求，因此而有由六個數字組成 IP 位址

的新一代網際網路 IPv6 的出現。

IPv4 以四個 byte，也就是 32 位元來進行定址，其位址格式如

140.113.2.137；IPv6 則是以六個 byte，即 128 位元來定址，其位址格式如

3ffe:0507:0001:0000:0000:0001，分隔符號改以冒號 (:)來取代句號 (.)。 IPv6

位址的前 64 個位元被當作子網路，後 64 位元則是主機位址。相較於 IPv4，

IPv6 的位址應該是絕對足敷使用的，因為目前的 IPv6 位址保留給全世界使

用僅有總位址數的八分之一，未來擴增空間極大。由於位址數量足夠，每

一部 IPv6 網路上的主機都可以有一個固定的 IP 位址，因此也就不需動態位

址技術的輔助。

當網際網路的定址方式被改變之後，原有的 Internet 應用程式都必須進

行修改，才能在 IPv6 網路上正確傳送資料封包，而且原有連接 IPv4 網路的

主機，也要改變所使用的通訊協定，才能連接上 IPv6 網路。目前世界主要

國家都在建立 IPv6 網路，並逐漸將 IPv4 上的服務轉移到新的網路上來，這

需要一段滿長的過度時間。

IPv4 和 IPv6 網路並不是隔開的，而且 IPv6 網路的㈾料傳輸速率並不

見得比 IPv4 快，所不同的只是改變定址的方式，然而對於使用領域㈴

稱的㆒般使用者而言，仍然是經由 DNS 來轉換領域㈴稱與 IP 位址，

不太需要理會 IP 定址方式的變化，換言之，㆒般使用者可能也分不出

來究竟是在使用 IPv4 還是 IPv6。

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B5-3 網際網路的服務

網際網路基本上是把分散在全球各地的電腦連結起來，要讓它發揮用

處當然要有一些服務 (service)提供給使用者。在 Internet 出現的近四十年

間，出現過許多不同的服務，有些服務主宰了 Internet 的應用一段時間，但

隨著技術的演進，目前幾乎已經消聲匿跡，例如：gopher；另外還有一些服

務則是從開始到現今都受到眾多使用者的青睞，例如：E-mail、news group、

FTP，以及後來的 WWW。

B5-3.1 全球資訊網 WWW

當 今 談 起 網 際 網 路 幾 乎 就 等 同 於 全 球 資 訊 網 (World Wide Web,

WWW) ，但其實 WWW 是直到 1990 年底才首次出現在世人面前，它的發

明更完全是從需求出發，主要是一位在歐洲核子物理實驗室 (Conseil

Europeen pourle Recherche Nucleaire, CERN)服務的研究員提姆‧柏納李(Tim

Berners-Lee)，他在瑞士工作，為了整合分散在歐洲各地研究人員的研究資

料，想要可以利用 Internet 來進行。由於研究資料除了文字之外，尚還包括

一些圖片或數據表格等，因此 WWW 通訊協定才被發明出來。但是由於

WWW 能夠呈現文字、影像等多媒體內容，無意中使得一般使用者也因而接

受網際網路，使得當時 Internet 上的主要服務－小田鼠(gopher)服務相形失

色，終至完全被 WWW 所取代。

網際網路採用用戶 (client)／伺服 (server)架構，全球資訊網的資訊傳送

則是在這種架構下以超本文傳輸協定(HyperText Transfer Protocol, HTTP)

來進行。HTTP 定義了伺服器端和用戶端資訊溝通的格式，用戶端以瀏覽器

(browser)軟體和伺服器端取得聯繫，再從伺服器上逐一取得所需的文字、

影像等個別檔案，最後在瀏覽器上呈現出完整的畫面。換句話說，瀏覽器

是 WWW 上最重要的軟體。

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全球第㆒個網頁，由 Tim Berners-Lee 所撰寫（出自 http://www.w3.org/）

談到瀏覽器就不能不提馬克‧安卓森(Marc Andressen)，當他還是一名

大學學生時，領導一個團隊，開發出一種可以探索網際網路的軟體，它的

特徵在於圖形化的操作介面，使用者可以像點選文字一樣地點選圖片來連

結到其它網頁，它的名稱叫做 Mosaic，現今的瀏覽器軟體幾乎都是源自於

Mosaic。

馬克‧安卓森後來創立網景 (Netscape)公司，開發領航者 Netscape

Navigator 瀏覽器，並讓使用者自由地從 Netscape 網站免費下載使用。

Netvigator 一度主宰瀏覽器市場，接近 100%的佔有率使 Netscape 公司在股

票公開上市時受到大眾的注意，股價狂飆，開啟了達康(.com)時代，也為二

十世紀末的新經濟揭開序幕。其後，微軟(Microsoft)公司也推出了微軟探險

家 Internet Explorer 瀏覽器，並內建在 Windows 作業系統中，逐步取代

Netvigator 的地位，最終導致 Netscape 公司被其他公司購併。

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網路概論篇 論 計算機與網路 概

Netscape 瀏覽器

那麼瀏覽器軟體到底從網站伺服器上接收到什麼樣的資料呢？WWW

的 網 頁 (webpage) 是 以 超 本 文 標 註 語 言 (HyperText Markup Language,

HTML)來撰寫它的內容，它和一般程式語言不同，沒有複雜的邏輯與流程概

念，只單純的標記影像、聲音、文字等個別物件在網頁上的位置而已。當

伺服器接收到瀏覽器的開啟網頁要求(request)後，會先將 HTML 網頁檔案傳

送給瀏覽器，待瀏覽器解譯 HTML 所“描述”的內容後，再逐一向伺服器

要求下載網頁中的圖片、聲音、影片等內嵌在網頁中的檔案，並在收到所

下載檔案後立即呈現在瀏覽器上。

HTML 只能呈現靜態式的網頁畫面，對於使用越來越廣泛的網路使用

者來說，HTML 已經完全不敷使用，因此在網頁描述性語言方面，近幾年

來有很大的轉變，許多擴充的描述性語言，例如：Java Script、VBScript 等，

以及可內嵌在網頁中的程式，例如：Java，或是在伺服器端執行的程式，以

便和客戶端互動的程式，例如：ASP、PHP、JSP 等，都使得 WWW 的功能

遠超過當初的設計。在 WWW 標準制定組織 W3C(World Wide Web

Consortium)的網站上 (http://www.w3c.org/)可以查到它的最新發展，並查詢

WWW 的相關資訊。