第 7 章電腦網路

第7章電腦網路

章節大綱 • 7-1　電腦網路的用途 • 7-2　電腦網路的類型 • 7-3　OSI參考模型 • 7-4　網路拓樸 • 7-5　網路傳輸媒介 • 7-6　媒介存取控制 • 7-7　常見的網路設備 • 7-8　常見的區域網路標準

7-1　電腦網路的用途 • 企業用戶 • 資源分享 • 通訊 • 電子商務 (B2C、B2B、B2G) • 家庭用戶(E-mail, Web, VoIP, GPS) • 行動用戶(PDA,Smart Card) 回章節大綱

7-2　電腦網路的類型 • 以圖為例，這是連接兩部電腦的網路，也是最單純的網路，圖7.3(a)由於兩部電腦距離很短，只要使用網路線就能連接成網路，圖7.3(b)兩部電腦距離較遠，無法直接使用網路線連接在一起，此時須各自連接一部數據機，透過PSTN傳送資料。 • 電腦只能接受數位訊號，須使用數據機轉換數位訊號與類比訊號。我們根據電腦涵蓋地理範圍，將網路分為區域網路、廣域網路、都會網路、無線網路、網際網路等類型。 • PSTN: public switch telephone network 回章節大綱

7-2-1　區域網路 (LAN) • 當電腦數量超過兩部，所在位置在同一棟建築物不同辦公室或同一個公司不同建築物，這些電腦連接在一起所形成的網路就叫區域網路 (LAN)。 • LAN: Local area network • 10 Km 回章節大綱

7-2-2　廣域網路 (WAN) • 當電腦數量超過兩部，所在位置在不同城鎮，將電腦連接在一起形成網路就叫廣域網路 (WAN)。 • WAN: Wide area network P.7-8 • 10 ~ 100 Km 回章節大綱

7-2-3　都會網路 (MAN) • 都會網路 (MAN) 涵蓋區域大小介於LAN與WAN之間，使用與LAN類似的技術連接位於不同辦公室或城鎮的電腦，它可能是連接數個LAN所形成的較大網路或單一網路，例如有線電視網路。 • MAN: metropolitan area network • 100 Km 以上 • See Table 7-1, P. 7-9 回章節大綱

7-2-4　無線網路 • 無線個人網路 (WPAN) • 藍芽 (802.15.1), ZigBee, UWB • 無線區域網路 (WLAN) • 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n • 無線都會網路 (WMAN) • 802.16 • WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球互通微波存取），是一項基於標準的技術，主要用在城市型區域網路（MAN）。回章節大綱

7-2-5　網際網路 • 網際網路 (Internet) 由成千上萬個大小網路所構成。Internet所提供的各項資源，例如全球資訊網 (Web)、電子郵件 (E-mail)、檔案傳輸 (FTP)、檔案搜尋、新聞群組、網路語音、即時傳訊、部落格 (Blog)、網路影音、多媒體串流技術、P2P通訊技術、網路遊戲、搜尋引擎、視訊會議、遠距教學、電子商務、虛擬私人網路 (VPN)… 回章節大綱

7-3　OSI參考模型 OSI參考模型包含七個層次： • 應用層 (application layer) • Client API、FTP 、 POP3、SMTP 、HTTP • 表達層 (presentation layer) • 內碼轉換、加解密、壓縮/解壓縮… • 會議層 (session layer) • 連線管理、對話控制、資料交換回章節大綱

7-3　OSI參考模型 • 傳輸層 (transport layer) • 區段排序、錯誤控制、流量控制 • 網路層 (network layer) • 邏輯定址、路由 • 連結層 (link layer) • 訊框處理、實體定址、錯誤控制、流量控制 • 實體層 (physical layer) • 運用網路實體傳送資料輔助技術資料: p.7-14 回章節大綱

7-4　網路拓樸 • 匯流排拓樸所有電腦是連接到同一條網路線 • 星狀拓樸所有電腦是連接到集線器 (hub) • 環狀拓樸所有電腦是以環狀方式連接在一起 • 網狀拓樸所有電腦之間互相有網路線連接回章節大綱

7-5　網路傳輸媒介 • 網路須透過傳輸媒介來傳送資料，傳輸媒介種類決定了網路的頻寬、傳輸品質、傳輸速率、成本與安裝方式，可將傳輸媒介歸納為兩種類型： • 導向媒介 (directed media) • 無導向媒介 (undirected media) 回章節大綱

7-5-1　雙絞線 • 雙絞線是由多對實心銅蕊傳輸線扭絞而成，目的在於減少電磁干擾，分成無遮蔽雙絞線UTP和有遮蔽雙絞線STP兩種。回章節大綱

7-5-2　同軸纜線 • 同軸纜線 (coaxial cable) 可以傳輸影像與聲音，傳輸速率為10Mbps。 • 因阻抗和口徑不同而有不同類型，口徑單位為RG，例如粗線乙太網路使用RG-11、細線乙太網路使用RG-58、有線電視使用RG-59。回章節大綱

7-5-3　光纖 • 光纖以光波的形式傳送訊號，不像雙絞線和同軸纜線有電磁干擾現象，而且傳輸速率高達50Gbps以上，傳輸距離最長可達100公里。回章節大綱

7-5-4　無線電 • 無線電波的特點是穿透性較高、使用範圍較大、保密性較差。(圖7.22各傳輸媒介的頻率比較) • 無線電 (radio) 優點很多，例如容易製造、傳輸距離長、能夠穿透物體、發訊端無須對準收訊端，缺點則是易洩密及受到干擾。回章節大綱

7-5-5　微波 • 地面微波 (terrestrial microwave) 常在很難架設實際線路的情況被用來當傳輸媒介，頻率高達10GHz，傳輸距離長達50公里。 • 衛星微波 (satellite mcrowave) 透過距離地球5萬公里軌道上運行人造衛星收發微波，頻率高達GHz以上，可以用來傳送大量的影像與聲音。回章節大綱

7-5-6　紅外線 • 紅外線的運作原理： • 直接式紅外線 (DB/IR, Direct Beam) • 擴散式紅外線 (DF/IR, Diffuse Beam) • 全向式紅外線 (Omini/IR, OminiDirection) • 紅外線的傳輸標準： • IrDA Data • IrDA Control 回章節大綱

7-5-7　雷射 • 雷射 (laser) 具有單一波長、高能量、直線前進、不易散射等特質。目前的雷射無線網路是使用半導體或LED雷射技術，將光束的能量集中，幾乎沒有散射，適合點對點無線網路。回章節大綱

7-6　媒介存取控制 • 7-6-1CSMA/CD • 7-6-2Token Ring 回章節大綱

7-6-1CSMA/CD • Ethernet用來處理碰撞的媒介存取控制叫做CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 。(P.7-24) 回章節大綱

7-6-2Token Ring • Token Ring(記號環) 的媒介存取控制是在環狀網路上一直傳送著一個記號(token)，由許多位元所組成的封包，只有取得記號的電腦才能傳送資料，待傳送完畢並確認目的電腦已收到資料後，來源電腦再釋放記號讓其它電腦使用。回章節大綱

7-7-1數據機 7-7-2網路卡 7-7-3中繼器 7-7-4集線器 7-7-5橋接器 7-7-6路由器 7-7-7閘道器 7-7-8交換器 7-7　常見的網路設備前往7-8　常見的區域網路標準回章節大綱

7-7-1　數據機 • 數據機(modem) 的工作就是進行調變與解調變，傳輸速率以bps 為單位。回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-7-2　網路卡 • 在網路卡將電腦內部資料轉換成傳輸媒介能傳送的訊號時，會在資料前面加上網路卡位址，才將資料轉換成可經由雙絞線、同軸纜線傳送的電子訊號或可經由光纖傳送的光波脈衝。回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-7-3　中繼器 • 主要是用來克服網路線長度上限的問題，中繼器是在OSI參考模型的實體層運作，純粹用來增強訊號，無法辨識訊框的實體位址或邏輯位址。回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-7-4　集線器 • 集線器 (hub) 在OSI參考模型的實體層運作，集線器技術功能著重於接收訊號，再轉送給其它連接埠(圖7.30(c))。 • 集線器分為被動式集線器 (passive hub)與主動式集線器 (active hub) 兩種，目前多數集線器均為主動式集線器。回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-7-5　橋接器 • 橋接器 (bridge) 可連接不同區段以形成一個區域網路，例如連接兩個Ethernet區段以形成一個Ethernet區域網路。橋接器是在OSI參考模型的實體層及資料連結層運作，在實體層時會增強訊號，在資料連結層時會檢查訊框的實體位址。 • 橋接器具有訊框篩選功能，以圖7.31為例。回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-7-6　路由器 • 路由器 (router) 可連接多個區域網路或廣域網路以形成一個互聯網。路由器是在OSI參考模型的實體層、資料連結層及網路層運作，在實體層時會增強訊號，在資料連結層時會檢查訊框的實體位址，在網路層時轉換封包的邏輯位址與路由。(圖7.32) 回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-7-7　閘道器 • 閘道器 (gateway) 能連接多個區域網路或廣域網路、轉換不同的通訊協定，也就是接收某種通訊協定格式的封包 (例如TCP/IP)，再轉換成另一種通訊協定格式的封包 (例如IPX/SPX、IBMSNA、AppleTalk)，再傳送出去，閘道器是在OSI參考模型的七個層次運作。回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-7-8　交換器 交換器 (switch) 又分為下列兩種： • 第二層交換器 (layer 2 switch)：在OSI參考模型的實體層及資料連結層運作，又稱交換式集線器 (switched hub)，具有橋接器功能的集線器。 • 第三層交換器 (layer 3 switch)：在OSI參考模型的實體層、資料連結層及網路層運作，又稱交換式路由器(switched router)，屬於改良型的路由器，效能比傳統的路由器更佳。回7-7　常見的網路設備回章節大綱

7-8　常見的區域網路標準 回章節大綱

7-8-1　Ethernet • 通訊標準：IEEE 802.3 (CSMA/CD) • 傳輸媒介：RG-58細同軸纜線、RG-11粗同軸纜線、UTP雙絞線、光纖 • 傳輸速率：10Mbps (基頻) • 架線方式：10Base2、10Base5、10BaseT、10BaseF 回章節大綱

7-8-2　Token Ring • 通訊標準：IEEE 802.5 • 傳輸媒介：UTP、IBM Type 6 STP、光纖 • 傳輸速率：4Mbps或16Mbps • 網路拓樸：實體拓樸為環狀拓樸，邏輯拓樸為匯流排拓樸回章節大綱

7-8-3　ARCnet (Attached Resource Computer) • 通訊標準：ARCnet • 傳輸媒介：RG-62同軸纜線、UTP雙絞線。 • 傳輸速率：2.5Mbps • 網路拓樸：實體拓樸為星狀架構，邏輯拓樸為匯流排架構 • Datapoint公司產品, 屬非標準IEEE 802.x 回章節大綱

7-8-4　Fast Ethernet • 通訊標準：IEEE 802.3 (CSMA/CD) • 傳輸媒介：UTP雙絞線、光纖 • 傳輸速率：100Mbps (基頻) • 佈線方式：100BaseTX、100BaseT4、100BaseT2、100BaseFX • 網路拓樸：實體拓樸為星狀架構 (star)，邏輯拓樸為匯流排架構 (bus) 回章節大綱

7-8-5　Gigabit Ethernet • 通訊標準：IEEE 802.3 (CSMA/CD) • 傳輸媒介：UTP雙絞線、光纖 • 傳輸速率：1000Mbps (基頻) • 佈線方式：1000BaseSX、1000BaseLX、1000BaseCX、1000BaseT • 網路拓樸：實體拓樸為星狀架構 (star)，邏輯拓樸為匯流排架構 (bus) 回章節大綱

7-8-6　10 Gigabit Ethernet • 通訊標準：IEEE 802.3 (CSMA/CD) • 傳輸媒介：光纖 • 傳輸速率：10Gbps (基頻) • 佈線方式：10GBase-S (short)、10GBase-L (long)、10GBase-E (extended)、10GBase-LX4 • 網路拓樸：實體拓樸為星狀架構，邏輯拓樸為匯流排架構回章節大綱

7-8-7　100 Gigabit Ethernet • IEEE於2007年7月開會決議下一代的Ethernet傳輸速率將為100Gbps ，同時開始著手研擬相關標準802.3ba，預計於2009年公布。回章節大綱

7-8-8　FDDI(Fiber Distributed Data Interface) • 通訊標準：ANSI X3T9.5 • 傳輸媒介：光纖 • 傳輸速率：100Mbps • 網路拓樸：實體拓樸為星狀架構，邏輯拓樸為匯流排架構回章節大綱

課後習題 1. 圖示OSI參考模型, 解釋各層之功能。 2. 常見的網路拓僕。 3. CSMA/CD 與 Token Ring之異同。 4. 中繼器、橋接器、路由器、閘道器與交換器之功能。 5. 常見的網路傳輸媒介。

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