第⼀章
⼀、
資料在網路中傳送的⽅式分為 3 種：
1.Circuit Switching( 線路交換)
在兩個通訊的端點之間建立實體線路連線。⼀旦建立兩端之間的連線後， 佔⽤線路並傳輸資料 (即他⼈
無法使⽤)。直到通信結束之後，這條專⽤路徑才停⽌使⽤，並讓出供他⼈繼續使⽤。⽬前的電話與電
報交換系統就是使⽤這種技術。
特⾊：在傳輸過程中，傳輸線路不能分享給其它節點 (node) 使⽤，即頻寬不共⽤。
優點： 傳輸速度快延遲⼩。 不會產⽣線路衝突，錯誤率低。
缺點： 需花時建立線路連線。 因需等待傳輸完成才會釋放線路，容易形成佔線⽽浪費資源。
2.訊息交換 (Message Switching)
可視線路的忙碌狀況選擇不同的路徑來傳送資料，不⽤建立專⽤線路。其中傳遞的資料包含來源位址
與⽬的地位址，網路中間裝置會將訊息先儲存再傳送出去。
優點： 每個節點都會檢查資料是否完整，可降低傳 輸的錯誤率。 整體線路的使⽤率提升。
缺點： 當傳輸的資料量龐⼤時，會長時間佔⽤所選擇的傳輸路徑，造成該段線路出現壅塞情形。
3.分封交換 (Packet Switching)
先將欲傳遞的訊息分割成許多⼤⼩固定的⼩封包，其中包含⽬的地的「位址」。 網路節點可依封包所
指定的⽬的位址來決定傳輸路徑，傳送⾄⽬的地後重新組合， 是世界上網際網路通訊、數據和語⾳通
訊中最重要的基礎。
再舉個例⼦，好比今天在⼀條網路的⾼速公路 (共⽤的頻寬) 上，⼀個⼀個的 packet 可以同時在網路上
進⾏傳輸。
優點： 封包資料量⼩，傳輸快速可避免壅塞，具有 Message Switching 與 Circuit Switching 技術的優
點。
缺點： 封包不會計算所有路徑的節點 (node)，只管傳遞給下⼀個節點，故不會按順序送達，接收端需
花時間重整資料。
⼆、
私⼈網路：您的電腦可在網路上被其他裝置找到，您也可以將您的電腦⽤於檔案及印表機共⽤，不安
全比較容易被駭客入侵。
公⽤網路：您在外⾯時，例如咖啡館的 Wi-Fi 網路，您的電腦不會顯⽰給網路上的其他裝置，您也無
法將您的電腦⽤於檔案及印表機共⽤，安全不容易被駭客入侵。
私⼈網路分為四種：consumer,SOHO,SMB,Large Enterprise
三、與網際網路協議⼀起使⽤的分層模型 (TCP/IP)
1.實體層：關於底層硬體通訊的細節
2.連接層：關於軟體和硬體通訊的細節
3. 網路層：解決網路上傳送封包的問題，並選擇路徑將封包有效傳輸
4. 傳輸層：提供端對端應⽤程式的傳輸，且確保資料以正確順序接收
5. 應⽤層：指定應⽤程式間，傳輸資料的格式
Dcs：max{NF/Us,F/Dmin}
Dp2p：max{F/Us,F/Dmin,NF/Us+all u}
第三章
⼀、網際網路⽀援兩種基本的通訊正規化：
Stream Paradigm
Message Paradigm
連接導向式通訊（虛擬傳送，要先 無連接式通訊（⼀⽅準備好就可以
傳送資料，不需要事先建立路徑）
與對⽅⼀起建立路徑，才可以傳送
資料，ex：連線）
多對多溝通
1對 1溝通（封包出去只給⼀個
⼈，其他⼈會收到，但不會接收）
單個位元組的順序（有連續性，⼀ 單個訊息的順序（各⾃獨立）
個沒傳送到要從頭傳送）
任意長度傳送
每條訊息最⼤為 64kbytes
⼤多數應⽤程式使⽤
⽤於多媒體應⽤
建立在 TCP 層上
建立在 UDP 層上
Unicast (1-1)
Unicast,Multicast(1many),broadcast(many-many)
影片播放
Http
⼆、TCP 與 UDP 差異
TCP 傳輸資料前，會先將資料分割成較⼩封包，再將這些封包加上編號，然後送出。在接收端收到資
料後，TCP 會開始檢查資料是否已經全部收到?或是有錯誤或漏掉的?如果都沒有問題，才會將封包依
序組合起來，還原成原本的資料。
⽽ UDP 對接收到的封包不會做任何回應，因此封包可能會在傳輸過程中遺失、重複、或不依照順序送
收，抵達速度也可能比接收端的處理速度快。對於某些訊息量較⼤的傳輸，像是語⾳或影像，可容忍
⼀些遺失的封包⽽感覺不出來。
三、The Client-Server Model Of Interaction：
Server ApplicationServer
Application
先啟動
Client ApplicationClient
Application
第⼆個啟動
不需要知道哪個 client會聯絡它
被動等待 client聯絡的時間任意長
需要知道聯絡哪個 server
在需要溝通時，發起聯絡
透過傳送和接收資料與 client通訊
透過傳送和接收資料與 server通訊
在為⼀個 client提供服務後保持運
⾏，並等待另⼀個
與 server互動後可能會終⽌
IP(32bit)：運⾏ server 的電腦的識別碼
Port number(16bit)：電腦上特定 server 的識別碼
threads(server 的分⾝)：假設 N 個 client ，則 threads 有 N+1 個
迴圈依賴：⼀個或多個物件例項之間存在直接或間接的依賴關係，這種依賴關係構成了⼀個環形呼
叫。
DoS attack（阻斷服務攻擊）：⽬的為透過特殊的攻擊⽅式來耗盡提供服務伺服器的資源或是頻寬，
以達到讓其他的使⽤者無法使⽤到服務，當這項攻擊是透過兩台以上的電腦或是殭屍網路來執⾏時則
稱為 DDoS attack（分散式阻斷服務攻擊）
第四章
⼀、應⽤程式層協議指定了互動的兩個⽅⾯：
Aspect
Description
Data Representation（資料表⽰） 在電腦之間，資料利⽤不同形式呈
現於電腦螢幕上
Data Transfer（資料傳輸）
在 server和 client之間，確定資料
是否從 server成功傳送到 client
⼆、主要的 WWW 標準：
Standard
HTML
URL
HTTP
Purpose
⽤於指定網⾴內容和佈局的表⽰標
準
指定網⾴識別符號的格式和含義的
表⽰標準
指定瀏覽器如何與 Web 伺服器互
動以傳輸資料的傳輸協議
URL 格式：
[協定類型]://[伺服器位址]:[埠號]/[檔名]?[查詢]
ex：http://www.netbook.edu/example.html
HTTP can be characterized as follows：
1.使⽤⽂字控制訊息
2. 傳輸⼆進制資料檔案
3. 可以下載或上傳資料
4. 包含快取
三、使⽤ HTTP 獲取網⾴
當⽤⼾單擊超連結時，瀏覽器會執⾏⼀系列步驟來獲取所需的⾴⾯。
1）瀏覽器確定 URL。
2）瀏覽器向 DNS 索要伺服器 www.nutn.edu.tw 的 IP 地址。
3）DNS 回覆 140.133.2.7（使⽤ DNS 查詢⼯具）。
4）瀏覽器在埠 80 上連線到 140.133.2.7。
5）它透過⾴⾯ /index.html 傳送 HTTP 請求。
6）www.nutn.edu.tw 伺服器將⾴⾯（index.html）作為 HTTP 響應傳送。
7）如果⾴⾯包含顯⽰所需的 URL，瀏覽器將使⽤相同的過程獲取其他 URL。
8）瀏覽器顯⽰⾴⾯（/index.html）。
9）如果在短時間內對同⼀伺服器沒有其他請求，TCP 連線將被釋放。
四、四種主要請求型別：
Request
GET
Description
請求檔案，有內容
HEAD
請求狀態資料，只有標頭
POST
將資料傳送到伺服器，新增資料
PUT
將資料傳送到伺服器，更新資料
（可能會被管理員關閉權限）
GET 請求格式：
GET/item version CRLF
ex：GET/index.him HTTP/1.1 \r\n
五、使⽤ HTTP 傳輸 Web ⽂件
Status Code
Corresponding Status String
200
OK
400
Bad Request
404
Not Found
HTTP 包括長度、上次修改、內容型別
HTTP 請求各式：
HTTP/1.0 status_code status_string CRLF
ex：HTTP/1.1 200 OK
六、Caching
1. 為網路訪問提供了重要的最佳化
2. 給定網站的⼤部分內容由⼤影象組成（GIF、JPEG）
3. 使⽤快取副本來減少下載時間
七、⽤於減少下載時間的瀏覽器中快取
Given：
網⾴上專案的 URL
Obtain：
A copy of the page
Method：
if(專案不在本地快取中){ 發出 GET 請求，從 server 獲得“GET”回覆，顯⽰在瀏覽器上，並在快取中放
置 copy；}
else{ 向 server 發出 HEAD 請求；
獲得“head”回覆，將本地與最後修改進⾏比較；
If(快取專案是最新的){ 從 server 上丟棄“head”回覆，並使⽤快取專案；}
else{ 發出 GET 請求，從 server 獲得“GET”回覆，顯⽰在瀏覽器上，並在快取中放置 copy；}}
Web 由基本的 HTML 檔案組成，包括幾個參考物件，每個物件都可以透過 URL 處理。
八、HTTP communication ：
1.non-persistent HTTP：
最多只傳 1 個 object
response time=(N+1)*2RTT
圖1
2. persistent HTTP：
在⼀次 TCP 連線中，傳遞數個 objects
response time= (N+2)RTT
圖2
九、HTTP Cookie：是 Server 傳送給 Client 的⼀⼩片段資料，並請 Client 保存起來，以便往後向相同
的 Server 發送請求時，附上這 Cookie 的資料。
Cookie 常⾒⽤途：
1. 儲存和追蹤使⽤者⾏為
2. 儲存⽤⼾登入、購物⾞等 Server 所需的資訊
3. 儲存使⽤者設定和偏好等
⼗、FTP
1. 任意檔案內容：可以傳輸任何型別的資料
2. 雙向傳輸：可以下載或上傳檔案
3. ⽀援⾝份驗證和所有權：允許每個檔案擁有所有權和訪問限制
4. 瀏覽資料夾：允許 client 獲取⽬錄的內容
5. ⽂字控制訊息：server 與 client 交換控制訊息要以 ASCII 碼進⾏傳送
6. 適應異質性：可以在任意⼀對電腦間傳輸檔案的副本
7. FTP 是架構在 TCP 上⾯
8. FTP 反轉資料連線的 client-server 關係
9. FTP 有“out-of-band”傳送控制資訊，是因爲 FTP 使⽤兩種不同的並⾏連線來傳輸檔案
10. 在 FTP 連線期間，控制連線隨時都保持暢通狀態，但資料傳輸只有在傳輸檔案時才臨時建立起來，
傳送完就會中斷資料連線。控制連線埠號與資料連接埠號相差 1。
圖3圖4
Given：
FTP 控制連線
Achieve：
透過 TCP 連結⽅法傳輸⽂件
Method：
client 通過控制連線發送特定⽂件的請求
client 分配⼀個本地協議端⼝（X），並綁定它
client 通過控制連線向 server 發送 port x
client 在 port x 等待接受資料連結
Server 收到 port 命令並提取 x
server 暫時當 client，創建到 client 電腦上 port x 的資料連線
client 暫時當 server，client 接受資料連線
Server 通過資料連線發送請求的⽂件
Server 關閉資料連線
⼗⼀、關於 mail
base64 編碼：將原始⽂件轉成 ASCII 碼，再轉成 2 進制，並將 2 進制以 6 個 bit 為單位，去對應
base64 中的號碼轉成字⺟
MIME 標準需要 base64 編碼：因為 SMTP 只能傳送⽂字訊息，⽽ MIME 提供 email 可以傳送圖片及 2 進
位檔，所以如果要傳送 base64 編碼後的資料，就需要 MIME 標準
Transfer（傳輸）：將 mail copy 從⼀台電腦移動到另⼀台電腦的協議—SMTP
Access（訪問）：允許使⽤者訪問郵箱，並檢視或傳送 mail 的協議—POP3、IMAP
Representation（表⽰）：儲存在磁碟上的 mail 格式的協議—RFC2822、MIME
圖5
⼗⼆、DNS（網域名稱系統）：它將⼈們可讀取的網域名稱 (www.amazon.com) 轉換為機器可讀取的
IP 地址 (192.0.2.44)
Domain name
Assigned To
gov
net
政府
營利機構
org
非營利機構
圖6圖7
構成快取基礎的參考原則的區域性性以兩種⽅式適⽤於 DNS：
1. 空間：使⽤者傾向於查詢本地計算機的名稱，⽽不是遠端計算機的名稱
2. 暫時：使⽤者傾向於反覆查詢同⼀組域名
利⽤空間位置：名稱解析器⾸先聯絡本地伺服器
利⽤時間地點：DNS 伺服器快取所有查詢
Given:
來⾃ DNS 名稱解析器的請求訊息
Provide:
包含地址的回覆訊息
Method:
從請求中提取名稱 N；
if ( server 是 N 的許可權) {Form 並向請求者傳送回覆；
else if ( N 的答案在快取中 ) {Form 並向請求者傳送回覆；
else { /* 需要查詢答案 */
if ( N 的權限 server 是已知的 ){ 向權限 server 傳送請求；}
else { 向 root server 傳送請求；}
接收回覆並放置在快取中；
Form 並向請求者傳送回覆；}}}
DNS 資料庫中的每個條⽬由三個專案組成：
域名、記錄型別、價值
Types Of DNS Entries：
1.SOA：⽤於查詢管理名稱的伺服器管理資訊
nutn.edu.tw （DNS）14400 IN SOA dns1.nutn.edu.tw（DNS server）
2.NS：DNS 伺服器的主機名稱
nutn.edu.tw. 14400 IN NS dns1.nutn.edu.tw.where
3. A：網域名稱對應到 IPv4
dns1.nutn.edu.tw 14400 IN A 140.133.1.2
4. CNAME：同⼀台主機的多個別名
www.nutn.edu.tw IN CNAME dns.nutn.edu.tw
5. MX：在該區域中擔任郵件伺服器的主機
nutn.edu.tw 14400 IN MX 0 mail.nutn.edu.tw
所有 mail@ nutn.edu.tw 都應該路由到 mail.nutn.edu.tw 的郵件伺服器
圖1
圖2
圖3
圖5
圖6
圖4
圖7
第六章
1. Data Communication：適⽤於下層⽅⾯，如硬體相關問題
2. Computer Networks：適⽤於⾼層次⽅⾯，如網路協議、應⽤程式、軟體相關問題
3. 與正弦波相關的訊號的重要特徵：
頻率：每單位時間的振盪數（秒）
振幅：最⼤和最⼩訊號⾼度之間的差異
相位：弦波的起始距離參考時間移動多遠
波長：訊號在介質上傳播的週期長度
4. Composite Signals（複雜訊號）：指兩個或兩個以上的正弦波組合在⼀起
5. 利⽤傅立葉轉換可以將複雜訊號分解成簡單訊號
6. 類比訊號頻寬：最⾼頻率與最低頻率之間的差異
數位訊號頻寬：無限⼤
7. ⼀個數位訊號使⽤ 2 個級別，則每個級別可以對應 1 個資料位；⼀個數位訊號使⽤ 4 個級別，則每個
級別可以對應 2 個資料位
8.baud： 如果系統要求訊號保持在給定⽔準在.001 秒內，則 baud 為 1000
9. bits per second = band X log2 (levels)
10. Line Coding：透過上升的⾼度去分辨是 0 或 1
11. Manchester Encoding Used in Computer Networks：看在間隔中變化幾次，變化 1 次為 1，變化 2
次為 0，不論⾼到低或低到⾼，都⼀樣
12. 將類比訊號轉換為數位，有兩種⽅法：脈衝程式調製（PCM）、三⾓洲調製（DM）
13. PCM 編碼器：類比訊號—>取樣—>量⼦化—>編碼—>數位資料
14. PCM 為取每個時間的量⼦，DM 為這個時間與前⼀個時間的量⼦差
15. 如果取樣太少會失真，如果取樣太多會有不必要的 data，所以 sampling rate=2*fmax（fmax：頻
率最⾼量）
16. digitized voice call = 8000 samples/second * 8 bits/sample = 64000 bits/second
第八章
1. 傳輸錯誤有三⼤類：
（1）⼲涉：電磁輻射會引起噪⾳，從⽽⼲擾無線電傳輸和跨電線傳播的訊號
（2）失真：所有物理系統都會扭曲訊號
（3）衰減：當訊號穿過介質時，電線或光纖上的訊號會變弱，就像無線電訊號會隨著距離⽽變弱
2. Shannon 定理提出了⼀種減少錯誤的⽅法：增加信噪比（增加訊號或降低噪⾳）
3. 資料通訊系統中的三種資料錯誤：
Type Of Error
Description
Single Bit Error
只有 1個 bit錯誤
Burst Error
⼀長串 bit不斷發⽣錯誤
訊號無法辨認是不是錯誤
Erasure (模糊)
4. channel coding（通道編碼）分為兩⼤類：FEC、ARQ
5. FEC：在資料中新增其他資訊，允許接收者驗證資料正確到達並糾正錯誤
6. ARQ：需要發件⼈的合作，發件⼈和收件⼈交換訊息，以確保所有資料都能正確到達
7. 兩種型別的 FEC 技術滿⾜了不同的需求：
（1）Block Error Codes：將 data 切割成⼀組⼀組的 block，每組 block 會多加 bits 去保護它，每個
block 都是獨立的（無記憶）
（2）Convolutional Error Codes：把⼀些 data 想像成⼀串的 bit，前⾯編碼的結果會留下來，往下遞
給下⼀次編碼（有記憶）
8. SPC(Even parity , Odd parity)：
8bits+1bit=9bits=2^9 種可能
只能偵測有沒有錯，無法得知錯哪⼀個
只能有奇數個錯（歸類為無效），偶數個錯偵測不到（歸類為有效）
data word（原始的資料）：8 bit
code word（編碼過的資料）：9 bit
9. 漢明碼距離：將兩個有效的 code word 做 xor 後，計算有幾個 1，就為漢明碼距離。ex：110 xor 011
= 101，漢明碼距離為 2
10. 最⼤可以檢測到多少錯誤：e = dmin - 1
11. RAC：
使⽤ even parity，外加 8 個 bit，可以偵測有沒有錯，且得知錯哪⼀個（僅限 1 個錯誤）
只能有奇數個錯，偶數個錯偵測不到
12. checksum：
互聯網協議中使⽤的 16 位元 checksum 算法：
把 M ⽤零補滿到 16 位元的整數倍
將 32 位元 checksum integer C 設置為 0
for（M 中的每個 16 位元組）｛
把這 16 位當成⼀個整數加到 C｝
提取 C 的⾼階 16 位加到 C 中；
C 的低階 16 位取 1’s 就是 checksum；
13. CRCs：任意長度訊息、出⾊的錯誤檢測能⼒、通過硬體以極快的速度執⾏
第⼗章
1. carrier：頻率⾼的電磁波（載波）
2. 電磁能量的頻率決定了能量的傳播⽅式
3. modulation 是兩個輸入相加：carrier and signal
4. modulation 有三種主要技術
類比訊號：AM(振幅調變)、FM(頻率調變)、PM(相位調變)
數位訊號：ASK(振幅調變)、FSK(頻率調變）、PSK(相位調變)
5. constellation(星象圖)：
QASK/QAM：相位 + 振幅
第⼗⼀章
1. multiplexing(多⼯器)：
多個資訊流的組合，⽤於共享介質上傳輸（實現概念的機制）
2. demultiplexing(解多⼯器)：
將組合分解回單個資訊流（實現分離的機制）
3. 多⼯器的四種基本⽅法：
FDM：被廣泛運⽤（頻率切割）
WDM：光的波長，只適⽤於光纖網路（時間切割）
TDM：被廣泛運⽤（波長切割）
CDM：⽤於⼿機的⽅法（數學）
4. carrier frequency(載波頻率)：⼀組廣播電台可以同時傳輸電磁波，幾乎沒有⼲擾，它們各⾃使⽤
⼀個單獨的頻道
5. FDM 優點：可以同時好幾對傳送資訊
缺點：容易受到噪聲和失真的影響
6. 實⽤的 FDM 系統有⼀些限制：
(1) 兩個頻率很接近會有⼲擾
(2) 接受組合訊號的解多⼯器必須能將信號分成單獨的載波
(3) 美國的 FCC 對電台進⾏監管，以確保運營商之間有⾜夠的間距
7. guard band(保護頻帶)：每個頻寬保持的適當距離，這樣才不會互相⼲擾
8. spread spectrum(展頻)：為了增加對外界⼲擾的免疫⼒
9. FDM：利⽤濾波器將頻帶切割成不同的頻率，接受者再根據頻率接收資料
10. FDM 多⼯器中的層次結構：每個多⼯器將其輸入對映到更⼤的連續頻段（TDM 的階層也是如此）
11. WDM：是 FDM 在光纖中的應⽤，利⽤光的不同波長分割出不同 channel，再以個別的 channel 傳
送資料 ，Ex：菱鏡⽤於組合或分離各個波長的光
12. TDM：利⽤時間作為區隔，依序傳送資料
13. 同步 TDM：
(1) 在整個網際網路上被廣泛使⽤，是以輪流的⽅式傳送資料
(2) 不會有差距出現
(3) 會產⽣ unfilled slots(沒有 data 的插槽），降低傳輸的速度
(4)framing bit：為了讓解多⼯器知道從哪裡開始，且保持多⼯器與解多⼯器同步
14. 統計 TDM：跳過沒有 data 的插槽，讓傳輸數據的時間減少
15. CDM：⽤於電話系統跟⼀些衛星通訊
16. CDM 步驟：
(1) 將 0 變-1
(2) 相乘（正交）
(3) 相加
(4) 點乘積
(5) 將-2 變 0，2 變 1
(6) 取得 data value