網路層 (Internet Layer)

網際網路層是 TCP/IP 網路協定堆疊中的核心元件，負責於網路中傳輸封包資料，使其能跨越異質實體網路進行端對端通訊。這一層作為底層網路接入層與上層傳輸層之間的橋樑，主要功能包含透過 IP（網際網路協定）執行邏輯位址分配、路由選擇和封包轉送。在區塊鏈技術領域，網際網路層提供節點間通訊的基礎設施。這使分散式區塊鏈網路中的各節點可以順利交換交易資訊和區塊資料，不論節點位於何種網路環境。

背景：網際網路層的起源

網際網路層的概念起源於 20 世紀 70 年代，由 DARPA（美國國防高級研究計畫局）資助的 TCP/IP 協定開發計畫。設計目的是讓資料能夠自由跨越不同類型網路傳輸，連接異質網路系統。

網際網路層自 IPv4（網際網路協定第 4 版）發展至 IPv6（網際網路協定第 6 版）。IPv4 於 1981 年首次標準化，採用 32 位元位址空間；IPv6 則於 1998 年標準化，採用 128 位元位址空間，旨在解決 IPv4 位址枯竭問題並擴充功能。

在區塊鏈技術興起之前，網際網路層已是全球網路通訊的基石。區塊鏈網路在建構初期，便沿用現有的網際網路基礎設施。這讓點對點通訊能夠跨越全球網路邊界順利運作。

工作機制：網際網路層如何運作

網際網路層的主要運作機制以 IP 協定為核心，具體包含：

1. 邏輯位址分配：網際網路層利用 IP 位址，為網路中的每台裝置分配唯一識別碼，確保封包資料能精確定位目標裝置。
2. 封包封裝：上層資料被封裝為 IP 封包，其中包含來源位址、目的位址、服務類型及其他控制資訊。
3. 路徑選擇：透過路由協定（例如 BGP、OSPF）決定封包資料自來源至目的地的最佳路徑。
4. 分段與重組：當封包資料穿越不同網路時，會依據最大傳輸單元（MTU）進行分段，並於目的地重新組裝。
5. 錯誤處理：藉由 ICMP（網際網路控制訊息協定）回報網路錯誤並提供診斷資訊。

在區塊鏈網路中，節點會透過網際網路層發現其他節點並建立連線。例如，比特幣網路中的節點採用 TCP/IP 協定堆疊進行通訊，這一層確保封包資料能被精準路由到目標節點，不受網路環境限制。

網際網路層的風險與挑戰

網際網路層在支援區塊鏈通訊時，會面臨多項風險與挑戰：

1. 網路分割攻擊：攻擊者可能試圖隔離特定區塊鏈節點，造成網路分裂或共識失效。
2. IP 位址暴露：區塊鏈節點的 IP 位址可能成為定位用戶的依據，威脅匿名性與隱私。
3. 路由劫持：攻擊者可透過 BGP（邊界網關協定）劫持，重導區塊鏈網路流量，造成雙重支付或其他安全問題。
4. DDoS 攻擊：分散式阻斷服務攻擊可能利用網際網路層的弱點，使區塊鏈節點離線。
5. 網路中立性挑戰：部分地區的網際網路服務商可能限制或降低區塊鏈流量，影響網路效能。
6. IPv4 向 IPv6 過渡：許多區塊鏈應用仍以 IPv4 為主，但全球網路正逐步邁向 IPv6，可能引發相容性問題。

因應這些挑戰，區塊鏈開發者正積極推動多元解決方案，例如洋蔥路由技術（例如 Tor 網路）的整合、激勵機制的優化，以及強化型點對點通訊協定設計。

網際網路層是區塊鏈網路實現去中心化運作的關鍵基礎設施。它讓全球分散節點能夠互相發現，並交換資料。隨著區塊鏈技術持續發展，對這一層的依賴及其限制的理解也愈加重要。這也促使業界與研究人員投入探索更安全且重視隱私的網路通訊替代方案，以支援下一代分散式應用。