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Internet: TCP/IP 協定是什麼

當使用者輸入網址後按下 enter 鍵後，實際上發生了什麼事情呢？ 在網路基礎的面試題當中，這一題真的是必須要會的題目！ 當使用者在瀏覽器中輸入網址並按下 Enter 鍵時： Step 1. 使用者輸入 URL：使用者在瀏覽器中輸入網站的 URL，例如 https://www.example.com...

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當使用者輸入網址後按下 enter 鍵後，實際上發生了什麼事情呢？

在網路基礎的面試題當中，這一題真的是必須要會的題目！

當使用者在瀏覽器中輸入網址並按下 Enter 鍵時：

Step 1. 使用者輸入 URL：使用者在瀏覽器中輸入網站的 URL，例如 https://www.example.com

Step 2. 域名解析：瀏覽器將 URL 中的域名 www.example.com 解析為對應的 IP 地址。 通常涉及到 DNS（域名系統）查詢，瀏覽器向 DNS 伺服器發送請求以獲取目標網站的 IP 地址。 更詳細的介紹可以參考：DNS 的運作流程！

Step 3. 建立 TCP 連接：瀏覽器使用目標網站的 IP 地址和 HTTP 或 HTTPS port（通常是 80 或 443）建立一個 TCP 連接。這是通過使用 TCP/IP 協定的三次握手過程來實現的，確保了客戶端和伺服器之間的可靠通信。

Step 4. 發送 HTTP Request：瀏覽器向伺服器發送一個 HTTP GET 請求，該請求包含瀏覽器所需的網頁資源的資訊，例如網頁文件、圖像、腳本等。

Step 5. 伺服器處理 Request：伺服器接收 HTTP 請求，然後根據請求的內容和資源位置，處理請求並準備要返回給瀏覽器的數據。

Step 6. 伺服器發送 HTTP Response：伺服器將處理後的資源打包成一個 HTTP Response，並將其發送回到瀏覽器。

Step 7. 瀏覽器接收 Response：瀏覽器接收伺服器的 HTTP Response，該 Response 包含網頁的 HTML 內容以及可能的其他資源，如圖片、CSS 和 JavaScript 文件。

Step 8. 解析和渲染，完成頁面載入：瀏覽器解析 HTML 和其他資源，並根據這些資源渲染出網頁。

以上是一個簡化的描述，實際上還有更多細節和機制，如緩存、SSL/TLS加密等，涉及到瀏覽器、伺服器和網絡基礎設施的多方互動。

回歸本章主題：TCP/IP 協定

在上述了解簡單的背後運作邏輯之後，我們要接著聊聊 TCP/IP 協定 (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)。

Protocols 透過一些制定好的規則，定義資訊在不同設備和系統之間如何進行交換，確保傳輸與接收雙方收發正常。網路通訊協定是一種層級式（Layering）的架構，每一層呼叫下一層提供的服務來完成自己的需求。

TCP/IP 協定的四個層級

# 應用層（Application Layer）

使用特定的應用層協議來處理應用程序特定的通信，並向用戶提供服務。 使用特定的應用層協議的常見例子：

  • HTTP（Hypertext Transfer Protocol） 使用瀏覽器訪問網站時，實際上是使用 HTTP 協議來檢索和顯示網頁內容。
  • SMTP（Simple Mail Transfer Protocol） 發送電子郵件時，郵件客戶端使用 SMTP 將郵件發送到郵件伺服器，以供傳遞到接收方郵件伺服器。
  • FTP（File Transfer Protocol） 用於文件傳輸的協議。FTP 允許上傳和下載文件到和從遠程伺服器，這在網站維護和文件共享方面非常常見。
  • POP3（Post Office Protocol version 3）和 IMAP（Internet Message Access Protocol） 這兩種協議用於檢索電子郵件。POP3 下載郵件到你的電子郵件客戶端，而 IMAP 則在郵件伺服器上保留郵件的副本，以便可以從多個設備讀取郵件。
  • DNS（Domain Name System） 用於域名解析的協議。在瀏覽器中輸入網址時，DNS 協議將域名轉換為 IP 地址，以定位和訪問相應的伺服器。
  • Telnet 用於遠程訪問伺服器或設備的協議。通過 Telnet，可以遠程登錄到伺服器或設備，並通過命令行界面進行操作和管理。
  • SNMP（Simple Network Management Protocol） 用於管理和監控網絡設備的協議。SNMP 允許管理者收集關於路由器、交換機、伺服器等設備的性能和狀態信息。

# 傳輸層（Transport Layer）

這一層負責端到端的數據傳輸，確保數據的可靠傳遞。使用協議如 TCP（Transmission Control Protocol）和 UDP（User Datagram Protocol）來分段、重組數據，並提供錯誤檢測和恢復功能。

  • TCP（Transmission Control Protocol） TCP 提供可靠的數據傳輸，確保數據在傳輸過程中不丟失、不重複和按順序到達目的地。 主要用於應用程序需要可靠傳輸的情況，如網頁瀏覽、文件下載、電子郵件等。 TCP 使用三次握手建立連接，並使用流控制和錯誤檢測和恢復功能，以確保數據完整性和可靠性。

  • UDP（User Datagram Protocol） UDP 是一種無連接的協議，提供一種簡單的數據傳輸機制，但不提供可靠性保證。 主要用於需要快速傳輸和不需要可靠性的應用，如音頻/視頻流媒體、遊戲、DNS 等。 UDP 不建立連接，也不提供流控制、錯誤檢測和恢復，因此數據包可能丟失、重複或無序到達目的地。

    | 特點 | TCP | UDP | |-------------------------------------|-------------------------------------------|------------------------------------------| | 連接 | 使用三次握手建立連接 | 無連接，無需建立連接 | | 可靠性 | 提供可靠的數據傳輸，確保數據完整性 | 不提供可靠性保證，數據可能丟失或重複 | | 錯誤檢測和恢復 | 提供錯誤檢測和恢復功能 | 不提供錯誤檢測和恢復功能 | | 數據順序 | 確保數據包按順序到達目的地 | 不確保數據包按順序到達目的地 | | 數據包頭部大小 | 較大，包含順序號、確認號、控制位等 | 較小，僅包含源和目的端口號 | | 使用場景 | 用於需要可靠傳輸的應用，如文件傳輸 | 用於快速數據傳輸的應用，如流媒體 | | 例子應用 | HTTP、FTP、SMTP 等 | DNS、VoIP、遊戲等 |

# 網絡層（Internet Layer）

將資料從源網路傳輸到目的網路，並選擇路徑，網絡層協議包括IP、ICMP（互聯網控制消息協議）等。

# 網絡接口層（Network Access Layer）

位於最底層，負責實際的硬體設備和媒體的操作，包括網絡卡、網絡纜線、以太網等。 這一層也被稱為鏈路層，通常包括與硬體相關的協議和技術，如以太網、Wi-Fi、PPP（點對點協議）等。

這四個層次組成了 TCP/IP 協定，是網路上資料通信的基礎，並允許不同設備和操作系統之間的網路通信。不過，需要注意的是，這個分層模型與 OSI 模型有些不同，但 TCP/IP 協定是更廣泛使用的且更符合實際情況的模型。

OSI vs TCP/IP

參考資料

OSI Model vs TCP/IP Model OSI七層架構 和 TCP/IP通訊協定 的比較 《 網路架構 》TCP/IP 四層架構 & OSI七層架構 從傳紙條輕鬆學習基本網路概念 [知識篇]TCP/IP [第六週] 網路基礎 — TCP/ IP

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