通訊協定堆疊是通訊協定的組合。堆疊當中的每一層指定了處理通訊過程的一個功能或子系統的不同通訊協定。每一層有其自身的一套規則。在 第5章<網路標準介紹> 中，我們討論了OSI參考模型。圖6.1顯示了OSI模型及與各層相關聯的規則。通訊協定定義了OSI模型中每一層的規則。

OSI模型中的較低層指定了製造商如何讓他們的裝置與其他製造商的裝置相互連線，例如，在同一LAN中使用來自幾個製造商的NIC。只要它們使用同一通訊協定，它們就能發送和接收彼此的資訊。較高層指定了處理通訊執行期間時（即兩台電腦保持連線時）的規則和對應用軟體的解釋。位於堆疊的層越高，它們的任務和相應的通訊協定越複雜。

綁定處理
　

綁定處理－通訊協定透過此處理，將彼此之間相互連線並與NIC建立連線，使得在設定網路時有更多的靈活性。通訊協定和NIC可以混合和符合需求的基礎。例如，第3課（NetWare通訊協定）中討論的IPX/SPX及第2課（TPC/IP）中討論的TCP/IP，這兩個通訊協定堆疊都可以捆綁在一個NIC之上。如果電腦中有多個NIC，一個通訊協定堆疊可以捆綁與一個或多個NIC上。

綁定順序決定了作業系統執行協定的順序。當很多通訊協定與一個NIC捆綁在一起時，綁定順序就是嘗試成功連線所應用的通訊協定順序。典型地，當作業系統或通訊協定在安裝或啟動時，綁定處理就開始了。例如，如果TCP/IP是綁定的第一個通訊協定，那麼，在嘗試應用其他通訊協定之前，網路作業系統會嘗試透過TCP/IP建立網路連線。如果這個網路連線失敗了，電腦會嘗試應用綁定順序中的下一個通訊協定進行連線。

綁定過程不止包括把通訊協定堆疊與NIC綁定。通訊協定堆疊需要與它的上下層級元件捆綁或相關連，使得在執行過程中資料能順利透過堆疊。例如，TCP/IP可以與其上的網路基礎I/O系統（NetBIOS）交談層捆綁，也可以與其下的NIC驅動程式捆綁。NIC驅動程式也與NIC捆綁。

標準堆疊
　

電腦產業已指定幾種堆疊作為標準通訊協定模型。硬體和軟體製造商可以開發他們的產品，以滿足這些通訊協定中的任何一個或它們的組合。最重要的模型包括：

通訊協定存在於這些堆疊的每一層，執行該層規定的任務。然而，網路需要執行的通訊任務可以歸入三種通訊協定類型之一。每種通訊協定類型由一個或多個OSI層所組成。就如圖6.2所示，這三種通訊協定類型粗略地對應到OSI模型層中（應用，傳輸和網路）。

說明

早在OSI參考模型成為公開規格之前，許多通訊協定就已經寫出。因此，發現不直接對應到OSI模型的通訊協定堆疊是常見的。

應用程式通訊協定
　

應用程式通訊協定在OSI參考模型中的最高階層發生作用。它們提供應用程式對應用程式的相互作用和資料交換。流行的應用程式通訊協定如表6.1所示。

傳輸通訊協定
　

傳輸通訊協定利於電腦間通訊執行期間，並保證資料在電腦間可靠的流動。常用的傳輸通訊協定如表6.2所示。

網路通訊協定
　

網路通訊協定提供所謂的「鏈路服務」。這些通訊協定處理位址和路由資訊、偵錯和中繼請求。網路通訊協定也定義了在特殊網路環境中的規則，例如乙太網路或記號環網路。常用的網路通訊協定如表6.3所示。

通訊協定標準
　

OSI模型用來定義各層應使用什麼通訊協定。圖6.3顯示了OSI模型及幾個常用的網路製造商如何應用他們的通訊協定。同意這個模型的不同製造商的產品可以彼此通訊。

國際標準化組織（ISO），電氣電子工程師協會（IEEE），美國國家標準化組織（ANSI），國際電話與電報顧問委員會（CCITT），現稱國際電信同盟（ITU）和其他標準組織已經開發了對應到某些OSI模型層的協定。

實體層中的IEEE協定是：

如 第5章第1課<OSI參考模型> 所述，資料鏈路層分成兩個子層（如 圖6.4）。

IEEE進一步定義了這些通訊協定以利於在媒體存取控制（MAC）子層進行的通訊活動。

MAC驅動程式被置於媒體存取控制子層，這個裝置驅動程式也叫作NIC驅動程式。透過提供資料傳輸支援和基本的介面卡管理功能，它提供對網路卡的低階層次存取。

當幾台電腦試圖同時使用網路電纜時，MAC通訊協定決定哪一台電腦能夠使用它。CSMA/CD，即802.3通訊協定，允許電腦在沒有其他電腦傳送時傳送資料。如果兩個用戶端同時傳送，則衝突產生了。這時通訊協定檢測到衝突，停止並阻止所有傳送，直到線路空閒。然後，每台電腦再等候一個隨機時間段之後重新開始傳送。

實施和刪除通訊協定
　

通訊協定的實施和刪除與驅動程式的新增刪除是很相似的。基本通訊協定是在初始作業系統安裝在電腦上時，同時自動安裝的。為了在初始安裝後安裝諸如NWLink的通訊協定，網路作業系統通常包含了一個引導系統管理員安裝的程式。例如，網路作業系統安裝程式可透過以下步驟提供一系列圖形視窗以引導系統管理員：

練習6.1（a）：與各層符合的OSI模型規則
　

這個練習設計用於幫助您加強對網路通訊協定堆疊的理解。下表包含兩個欄位。左欄列出七個OSI參考模型層。在右欄填入左欄對應層的適用規則。

練習6.1（b）：與各OSI模型層符合的通訊任務
　

因為在OSI參考模型開發前就有許多通訊協定，所以一些早先發展的通訊協定堆疊不能和OSI模型相符合；在那些堆疊當中，任務經常被集中在一起。

通訊任務可以分為三組。在這部分練習中，七層OSI模型仍被列在左欄。在右欄中寫入對應的三組名稱。

您的任務是識別左欄中的一個OSI層對應三組中的哪一組。

這三組是：

課程摘要
　

以下要點概括了本課的主要內容：

• 網路環境中的通訊協定定義了傳輸資料的規則和過程。
  　
• 在網路中成功的發送資料需要一系列獨立的、以預定順序執行的步驟。
  　
• 發送端和接收端的電腦使用通訊協定用來：
  　
  • 把資料分成若干封包。
    　
  • 給封包加入位址資訊。
    　
  • 準備發送封包。
    　
  • 從電纜中取出封包。
    　
  • 從封包中複製資料用於重組。
    　
  • 把重組資料傳入到電腦。
    　
• 有幾個堆疊用於作為標準通訊協定；最重要的標準通訊協定是建構於OSI模型層。
  　
• 通訊協定是以與驅動程式相同的方式被執行與刪除的。
  　

Internet層對應OSI模型的網路層，它使用幾種通訊協定來路由和傳送封包。在 第7章<網路連線原理> 中討論的路由器，是通訊協定的基礎。它們在模型中的這一層起作用並用來把封包從一個網路或網段轉發到另外一個。在Internet層中有幾個通訊協定運作。

網際網路協定（IP）
　

網際網路協定（IP）是封包交換協定，它執行尋址和路由選擇任務。當封包傳送時，通訊協定給封包新增一個表頭以便於透過使用動態路由表的網路來路由它的行進方相。IP是非連接導向通訊協定，它發送封包，並不期待得到接收主機的答覆。另外，IP對裝配和分解封包負責，這是OSI模型的實體和資料鏈路層要求的。每個IP封包由來源位址和目標位址、通訊協定標識符號、檢查和（一個估計值）、和TTL（代表存在時間）所組成。TTL告訴網路中來源位址和目標位址間的每個路由器，封包必須在網路上存在多長的時間。它像一個倒數記秒計時器或時鐘一樣工作。當封包透過路由器時，路由器扣除較大單位（一秒）或資訊封包等候發送的時間。例如，如果資訊封包有個128的TTL，它可在網路上待上128秒，或128個Hop（路徑中的每一站或路由器），或兩者的任意結合。TTL的目的是防止損毀或損壞的資料封包（例如缺少的e-mail資訊）在網路上無休止地徘徊。當TTL倒數計時為零時，封包即從網路上被除去。

IP增加傳送速率的另外一個方法是AND。AND的目的是確定位址是區域的還是遠端的。如果是區域位址，IP將詢問位址定位通訊協定（ARP）以得到目標機器的硬體位址。ARP通訊協定將在下一部分討論。如果位址是遠端的，IP就檢查它的路由表以得到一個到達目標的路徑。如果路徑存在，就按其發送封包。如果路徑不存在，封包發送到區域預設通訊閘道，然後發送。

說明

AND是一個邏輯性操作，它包括兩個位元（0，1）或兩個值（真，假）。如果兩個輸入值都是1（真），則返回值是1（真），否則為0（假）。

位址定位通訊協定（ARP）
　

封包被發送到另一主機之前，必須知道接收端機器的硬體位址。ARP決定一個對應IP位址的硬體位址（MAC位址）。如果ARP自己的快取記憶體當中沒有這個位址，它將廣播位址要求。網路上所有主機處理這個請求，並且如果它們有位址對應就將其傳送給請求者。然後封包就按位址發送，並將該位址儲存在路由器快取記憶體當中。

反向位址定位通訊協定（RARP）
　

RARP伺服器有一個機器編號資料庫，其形式是由系統管理員建立的ARP表（或快取記憶體器）形式。與ARP相比，RARP協定提供一個IP編號給硬體位址請求者。當RARP伺服器從網路節點上接到IP編號的請求時，它就做出回應，檢查請求節點的路由表並發回合適的IP編號給請求節點。

互連網控制信息協定（ICMP）
　

ICMP（Internet Control Message Protocol） 用於IP及更高層次通訊協定，此通訊協定發送和接收關於傳送資訊的狀態報告。通常路由器使用ICMP控制它們之間的資料流動或速率。如果資料流動對路由器來說是太快的話，它就請求其他路由器減速。

ICMP資訊的兩個基本類型是：報告錯誤和發出詢問。

通道層
　

通道層對應於OSI模型的通道層，它負責建立和維持兩台主機之間端點對端點通訊。通道層提供封包的接收答覆，流量控制，封包順序。它也控制資料封包的再次傳送。通道層可根據傳送要求使用TCP或UDP通訊協定。

傳輸控制協定（TCP）
　

TCP負責資料從一個節點到另一個節點的可靠傳輸。它是一個基於連線的協定，在任何資料傳送之前建立兩台電腦之間的連線（如交談，虛擬電路或連線）。為了建立可靠的連線，TCP使用所謂的三方交談（three-way handshake）。從傳輸的兩邊建立連接埠編號和開始序列編號。交談包括三個步驟：

1. 請求者發送一個詳細說明它要使用的連接埠編號及其初始序列編號（ISN）的資訊封包給伺服器。
2. 伺服器用它的ISN答覆，包括請求者的ISN，加1。
3. 請求者答覆伺服器ISN的答覆，加1。

   為了維持可靠連線，每個封包必須包括：

連接埠，Socket和滑動式視窗
　

通訊協定連接埠編號用來參閱每台電腦上某一應用軟體或程式的位址（在應用層）。正如IP位址識別網路上的主機位址一樣，連接埠位址識別通道的應用軟體，這樣為一個主機的應用軟體和另外一個主機的應用軟體提供完全連線。應用軟體和服務（如檔案和列印服務或遠端登入）可設定高達65336個連接埠。特別的是，TCP/IP應用軟體和服務使用前1023個連接埠。IANA已把這些作為標準的或預設的連接埠。任何用戶端機應用程式都動態地分配需要的連接埠編號。一個Socket由連接埠和節點位址所組成。

服務和應用軟體使用Scoket以便與其他主機建立連線。如果應用軟體需要確保資料發送，Socket就選擇TCP。如果應用軟體不需要確保資料的發送，Socket就選擇UDP。

在兩台主機間TCP使用滑動式視窗轉送資料。在接受端主機必須發出答覆之前，它調節透過TCP連線傳送的資訊量。每台電腦既有發送視窗又有接收視窗，用來緩衝資料的傳遞，使通訊過程更為有效率。滑動式視窗允許發送端電腦發送資料流，不需等待每個資訊回報被答覆。這就允許接收端電腦接收打亂順序的封包，並且在等待更多的封包時重組它們。發送視窗追蹤已發送資料，如果在特定時間內沒有收到答覆，將再次發送該封包。

用戶數據報協定（UDP）
　

UDP負責端點對端點的資料發送。然而，與TCP不同，UDP並不建立連線。它嘗試發送資料並核對目標主機確實接收到資料。UDP最適用於發送小量資料，因為這不需發送的保證。儘管UDP使用連接埠，但它們不同於TCP連接埠；因此，它們可以使用相同連接埠編號而不衝突。

應用層
　

應用層對應於OSI模型的交談層、展示層和應用層，應用層把應用軟體連入網路。兩個應用程式介面（API）提供通向TCP/IP傳送協定的Windows Socket和NetBIOS的存取。

Windows Socket介面
　

Windows Socket（WinSock）是個網路API，被設計使不同TCP/IP應用程式和通訊協定堆疊中的通訊更加便利。它的建立是為了讓使用TCP/IP的應用軟體能夠寫入標準介面。WinSock起源於起始Socket；該起始Socket是API為BSD UNIX作業系統所建立的。WinSock為應用軟體和通訊協定提供一個公共介面，它們存在於TCP/IP參考模型的頂部附近。用WinSock API寫的程式或應用軟體能與任何TCP/IP協定通訊，反之亦然。

練習6.2：OSI與TCP/IP層級的比較
　

練習6.2是為幫助您理解OSI模型和TCP/IP之間的聯絡而設計的。由於TCP/IP是在OSI參考模型發展之前開發的，它不完全與OSI模型的七層相符合。在這個練習當中，您要把TCP/IP的四層與OSI模型的七層相對應。

TCP/IP的四層是：

左欄列出OSI模型的七層。在右欄中填入對應的TCP/IP層的名稱。

課程摘要
　

以下要點概括了本課的主要內容：

在 第4章 中，我們學習了Novell NetWare是主要的網路結構之一。在本課當中，我們研究NetWare使用的通訊協定及其如何與OSI參考模型相關。

本課結束後，您將能夠：
　

課程估計時間：15分鐘
　

NetWare通訊協定介紹
　

與TCP/IP一樣，Novell提供了一組專門為NetWare開發的通訊協定。NetWare使用的五個主要通訊協定是：

由於這些通訊協定在OSI模型完成之前已被定義，它們與OSI不完全符合。圖6.5提供NetWare通訊協定與OSI模型的對應關係。實際上，這兩個體系的階層邊界不存在著直接的相互關係。這些通訊協定遵循一套封裝模式。更明確的說，高階通訊協定（NCP，SAP和RIP）被IPX/SPX封裝。然後，媒體存取協定的頭和尾封裝著IPX/SPX。

媒體存取通訊協定
　

媒體存取通訊協定定義了在NetWare網路上區別每個節點的位址。在硬體或NIC上實作位址，最通常的方式是：

這個通訊協定負責為封包加上表頭。每個表頭包括來源和目標程式碼。封包被傳送到媒體上之後，每個網路卡檢查位址；如果它們的位址與封包上的目標位址符合，或者如果封包是一個廣播訊息，NIC就複製這個封包並將其發送到通訊協定堆疊。

除提供位址之外，該通訊協定提供位元組CRC形式的錯誤檢查。由於有CRC加在封包上，所有的封包肯定不會損壞。

說明

CRC錯誤檢查使用複雜的計算來產生一個架構於傳輸資料的數字。發送裝置在發送之前執行這個計算，並把它包括在要發送到的接收裝置的封包裡。傳送之後，接收裝置重覆同樣的計算，如果兩台裝置獲得同樣的結果，那麼，將假定傳送是正確的。由於每個發送不僅包括資料而且包括額外的錯誤檢查值，因此這個程式被稱為容錯檢查。

IPX/SPX
　

IPX定義了NetWare使用的位址方案， SPX確保IPX通訊協定的安全性和可靠性。IPX是架構於資料段，非連結連線的，不可靠的，相當於IP的網路層通訊協定。它不要求對每個發送封包進行答覆。任何答覆控制和連線控制必須由在IPX上的協定提供。SPX提供通道層的確定連結連線和可靠伺服器。

Novell使用Xerox網路系統（XNS）Internet Datagrm Protocol，採用IPX通訊協定。IPX定義兩種位址安排：

IPX通訊協定僅在網路上與NetWare伺服器一起使用，經常與另一個通訊協定組如TCP/IP一起安裝。甚至NetWare也朝使用TCP/IP作為標準的方向發展。

RIP
　

RIP使NetWare網路上路由資訊的交換便利，如同IPX，它也是由XNS開發的。然而，在RIP當中，為了提高選擇最快到達目標的路徑的決定標準，在封包當中加入了一個額外資料區。 RIP資料封包的廣播允許出現以下情況：

SAP
　

SAP允許服務提供節點（包括檔案伺服器，列印伺服器，閘道伺服器和應用伺服器）為它們的服務和位址廣為宣告。網路用戶端能夠獲得任何它們能夠存取的伺服器的Internet網路位址。利用SAP，在網路上新增和刪除一個服務變得更靈活了。透過預設，SAP每60秒鐘就廣播一次它的存在。一個SAP包包括：

NetWare核心通訊協定（NCP）
　

NetWare核心通訊定（NCP）定義了連線控制和請求服務編碼，此編碼使用戶端和伺服器相互作用成為可能。就是這個通訊協定提供了傳送和執行期間服務。NetWare的安全性也是在這個通訊協定內提供。

練習6.3：比較OSI模型與NetWare協定
　

設計這個練習是來幫助您理解OSI參考模型與NetWare協定的關連性。NetWare的開發早於OSI模型，因此，與它的七層並不精確地符合。在這個練習中您要把NetWare通訊協定的各個元件與OSI參考模型的七個層相對應。

在下表當中，左欄列出OSI模型的七個層。右邊的空欄代表NetWare通訊協定的各個元件。在空欄寫出與NetWare通訊協定成分相對應的OSI模型。

課程摘要
　

以下要點概括了本課的主要內容：