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網路基礎觀念

網路基礎觀念. 陳政雄. 大綱. 網路的定義 網路架構的種類 通訊訊號簡介 通訊協定概說 區域網路連結的型態 無線網路簡介. 網路的定義. 利用 通訊媒介 將兩台以上的 資訊設備 連結起來，彼此分享資料，進行訊息交換，這就是「網路」 (Network) 通訊媒介 (communication media) 同軸電纜、雙絞線、電波、紅外線等 資訊設備 電腦、手機、 PDA 、 GPS 等等. 區域網路 (Local Area Network). 定義 在一個區域內的多台電腦與周邊設備相互連結，讓彼此能共享資源 範圍

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網路基礎觀念

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Presentation Transcript

  1. 網路基礎觀念 陳政雄

  2. 大綱 • 網路的定義 • 網路架構的種類 • 通訊訊號簡介 • 通訊協定概說 • 區域網路連結的型態 • 無線網路簡介

  3. 網路的定義 • 利用通訊媒介將兩台以上的資訊設備連結起來，彼此分享資料，進行訊息交換，這就是「網路」(Network) • 通訊媒介(communication media) 同軸電纜、雙絞線、電波、紅外線等 • 資訊設備 電腦、手機、PDA、GPS等等

  4. 區域網路(Local Area Network) • 定義 在一個區域內的多台電腦與周邊設備相互連結，讓彼此能共享資源 • 範圍 可能位於同一個房間、同一棟建築物，距離較短，資料傳輸速度較快 • 用途：廣泛的被運用在公司、學校、工廠等 • 應用：可透過路由器(Router)等設備與其他網路相連接，組成廣域網路（Wide Area Network）

  5. 區域網路(Local Area Network)

  6. 廣域網路(Wide Area Network) • 定義 利用光纖電纜或電話線將不同區域網路連結在一起，稱為廣域網路 • 特性 不受地域限制、涵蓋範圍廣大、距離遙遠、傳輸速度較慢、傳輸錯誤率高 • 範例 網際網路(Internet)就是典型的WAN

  7. 廣域網路

  8. 網路架構的種類 網路架構依照資源共享的方式可分為： • 對等式網路(Peer-to-Peer Network) • 是指每一台電腦在網路上的地位相等，可以同時扮演伺服器（Server）與用戶端（Client）的角色 • 主從式網路(Client/Server Network) • 由伺服器來提供服務，用戶端提出需求 • 例如全球資訊網（World Wide Web， WWW）就是屬於此架構

  9. 對等式架構 • 在對等式架構中，並沒有特定的伺服器，每一台電腦都是同等地位 • 可將各自的資源（如印表機、硬碟…等）分享給其他的使用者，達到資源共享的目的

  10. 主從式架構 • 主從式網路架構中，會有一部電腦設定為伺服器，由於系統的安裝與管理上較為困難，通常需要專業的網路管理人來進行管理 • 通常適用於多人使用的大型網路系統

  11. 通訊媒介 • 不同的網路拓樸會使用不同的連線媒介；通訊品質的好壞，也跟通訊媒介息息相關 • 目前通訊媒介分為下列兩種 • 有線通訊 • 無線通訊

  12. 有線通訊媒介 • 有線通訊媒介比無線通訊媒介的傳輸可靠性高，一般常見有下列幾種： • 雙絞線(Twisted Pair ) • 同軸電纜(Coaxial Cable) • 光纖(Optical fiber)

  13. 雙絞線(Twisted Pair ) • 雙絞線是由兩條絕緣材料包裹著導線所組成的網路連線媒體 • 同一條電纜中，包含多對雙絞線 • 雙絞線相互絞繞在一起，目的為了減少每對雙絞線之間的電磁波干擾 • 雙絞線可用於數位與類比信號傳輸，常用於電話系統（類比信號）與區域網路上的乙太網路（Ethernet）

  14. 同軸電纜(Coaxial Cable) • 構造由內而外分為中心導體、絕緣體、外層網狀導體，最外層加上塑膠套保護線路 • 區域網路使用的同軸電纜 • 基頻傳輸：50歐姆 • 寬頻傳輸：75歐姆 • 有線電視系統也使用此種電纜

  15. 光纖(Optical fiber) • 光纖的材質由玻璃纖維組成，外層再以塑膠套保護 • 主要利用光的反射來傳遞訊號 • 優點：重量輕、體積小、資料錯誤率低、傳輸速度快，適合用於網路骨幹 • 缺點：架設成本高 外層物質 內層物質 光訊號 大於臨界角

  16. 無線通訊媒介 • 無線通訊媒介沒有實體的線路 • 通常使用光或電波來做傳導 • 一般常見的無線通訊媒介有： • 紅外線 • 無線電波 • 微波

  17. 通訊訊號簡介 • 經由網路傳送的資料必須先轉換成訊號才能透過通訊媒介來傳遞 • 訊號傳送的方式分為兩種： • 類比(Analog)訊號 • 數位(Digital)訊號

  18. 類比及數位訊號 • 類比訊號 • 以連續的波形變化來記錄資料 • 容易受到傳輸媒介、距離長短或其他雜訊干擾 • 如聲音、溫度、電流…等等 • 數位訊號 • 以0或1記錄資料 • 具有非連續的特性，所以較不受時間與距離的影響，亦可輕易還原，不容易失真 • 雜訊的處理比類比訊號佳

  19. 類比訊號與數位訊號的轉換 • 電話所傳輸的訊號以聲音為主的類比訊號，而電腦之間溝通為數位信號 • 電腦必須使用調變與與解調變技術，才能利用電話來傳輸資料 • 調變(modulation)：數位轉類比 • 電腦中的資料要透過電話線路傳輸前，先要轉換成類比訊號 • 解調變(Demodulation) ：類比轉數位 • 接收方收到類比資料後還原成原本的數位信號

  20. 通訊協定概說 • 為了要讓不同地域不同廠牌的電腦能相互溝通，必須制訂一致的標準，於是產生了一些相關的通訊協定（Protocol） • 目前常見的網路通訊協定有 • OSI 網路模型 • TCP/IP • IPX/SPX

  21. OSI 模型的七層架構 • 國際標準組織 ISO為了將網路通訊協定標準化，便將網路的通訊協定劃分為七層的架構 • 這種架構為 OSI(Open System Interconnection)網路模型 • 每一層都有負責的功能，各司其職，分工合作完成通訊的工作

  22. OSI各層名稱 功 能 應用層(Application) 取得應用程式之間的通訊 表現層(Presentation) 取得資料格式與內碼轉換格式 會談層(Session) 對談管理，建立管理發送端與接收端之間的對談 傳輸層(Transport) 提供可靠有效率的傳輸服務 網路層(Network) 將裝置的傳輸資訊（路由、路徑）傳給另一個裝置、路徑選擇 資料連接層(Data Link) 將訊號打包成具有檢查碼的訊框(Frames)傳送、錯誤檢測、流量控制 實體層(Physical) 定義網路傳輸設備實體介面的規格，建立實際的連線機制，以0與1方式傳遞訊息 OSI 各層的功能

  23. OSI 中資料運作的過程

  24. TCP/IP 通訊協定 • TCP/IP 是一種通訊協定組，與 OSI架構模型資料處理方式類似 • TCP/IP 定義了四個層次，應用層、傳輸層、網際網路層、以及連結層 • 此種模型架構亦稱為DOD模型 DOD模型 TCP/IP通訊協定組

  25. 各通訊協定組架構上的異同 OSI模型 DOD模型 TCP/IP通訊協定組

  26. 區域網路連結的型態 • 網路連結的方式是指網路的佈線方式（拓樸），不同的網路拓樸使用不同的網路線材與連線裝置 • 星狀拓樸(Star Topology) • 環狀拓樸(Ring Topology) • 匯流排拓樸(Bus Topology)

  27. 星狀拓樸（Star Topology） • 定義： 將各台電腦，包括工作站與伺服器，透過網路線連線到集線器（Hub）的連接埠（Port）上，就有如呈現星狀散佈一樣，因此命名為星狀拓樸。

  28. 環狀拓樸（Ring Topology） • 定義與方法： • 每台電腦透過網路線以環狀方式連結起來 • 由 IBM所發展 • 當電腦要傳送資料時必須先取得權杖（Token），然後將資料及目的位址加在Token內，傳給環上的下一台電腦 • 當電腦取得Token時，先檢查Token內是否有要接收的資料，如果有，則將資料讀出，然後繼續傳遞Token

  29. 匯流排拓樸（Bus Topology） • 定義 • 每一台電腦連接到電纜線（通常是同軸電纜）上，跟網路上的其他設備相互連接

  30. 無線網路 • 無線網路（Wireless Network）可以克服佈線的困難 • 利用無線網路的裝置，通常也具備高移動性 • 常見的無線網路媒體 • 光（紅外線、雷射）不採用如折射的方式，僅能以直線進行傳輸。傳輸的路徑不能有障礙物 • 無線電波（較適合網路通訊）

  31. 光線傳輸方式

  32. 紅外線（Infrared，IR） 紅外線傳輸的距離較短，且訊號傳輸裝置間有角度限制

  33. 雷射光（Laser） ※當有線網路的佈線成本過高時，可考慮以雷射光來傳輸

  34. 無線電波 • 無線網路技術中以「無線電波」為主要媒介 • 無線電波的發射方向是全方位的 • 穿透力較一般光線強 • 無線電波的頻帶（Band）在每一個國家中都屬於相當珍貴的資源，通常會有相當嚴格的使用管制 • 依照國際慣例，一般將2.4~2.4835 GHz 的頻率範圍，訂為「公共頻帶」 ，而不加以管制 • 無線網路通訊亦是使用「公共頻帶」

  35. 無線通訊技術 • 無線區域網路(Wireless Local Area Network ; WLAN)，係用戶端設備(CPE)透過無線網路卡(Wireless Card )，以類似radio方式，連結Access Point(AP)使用網路資源 • 無線區域網路概念與傳統的有線網路並無不同，只是將有形的連接轉換成無形的連接 • 常見的無線網路技術 • IEEE 802.11無線區域網路 • 藍芽技術（Bluetooth）

  36. IEEE 802.11 • 美國電機電子工程學會(IEEE)在1997年6月頒佈IEEE 802.11標準 • 在1999年，IEEE同時發表 IEEE 802.11b 及 IEEE 802.11a兩種標準 • IEEE 802.11b：仍沿襲IEEE802.11直接予列展頻(DSSS)技術，操作在2.4GHz頻帶上，提供11Mbps 傳輸速率 • IEEE 802.11a：是操作在5GHz頻帶上，提供54Mbps傳輸速率 • 新標準 IEEE 802.11g，提供54Mbps傳輸速率，但是操作在2.4GHz頻帶上，所以可以與IEEE 802.11b相容

  37. 無線網路組成元件 • 架構無線網路環境，一般都是由Access Point （AP）與無線網路卡兩者所組成 • Access Point：前者像是LAN上集線器(HUB)的功能，做為中介角色，將訊號正確傳遞到目的端 • 無線網路卡：是裝在用戶端設備(電腦，PDA)上，與AP或無線網路卡連結傳遞資料，類似10/100網路卡功能 Access Point 無線網路卡

  38. 無線網路架構(1/2) • Add Hoc模式 如果是兩台CPE間以點對點方式互相傳遞資料，只需無線網路卡即可，不需透過AP來轉送

  39. 無線網路架構 (2/2) • Infrastructure模式 如果要能連上網際網路或區域網路，必須要增加AP設備，與無線網路卡形成基本網路環境

  40. IEEE 802.11標準 • IEEE 802.11 無線網路的標準

  41. 無線區域網路的架構(一) Internet Switch DHCP Server Access Point

  42. 無線區域網路的架構(二) Internet WLAN Gateway (DHCP， NAT) 認證伺服器 Access Point

  43. 寬頻用戶無線區域網路架構 Internet Cable Modem Access Point (需有Router功能)

  44. 藍芽的由來 • 1998年5月由 Ericsson， IBM， Intel， Nokia， Toshiba 聯合定制(Bluetooth SIG) • Bluetooth由來有兩種說法 • 為中世紀統一北歐的丹麥國王Harald II 之名 • 來自[騎士精神]石碑的拓碑文，取其統一之意 • 整合所有消費性電子商品間的無線通訊問題

  45. Bluetooth-簡介（1/3） • 應用了全球統一的頻率設定 ２·４ＧＨｚ　ＩＳＭ • 最大傳輸距離：10 m • 最高傳輸速率：1Mb/sec(有效傳輸速率為 721Kb/s) • 可以加密保護資料的安全性 • 超過二千五百家各種領域的廠商加入

  46. Bluetooth-簡介(2/3) • 優點 • 隨時利用無線介面來代替有線電纜連接 Ex：藍芽耳機 • 相容性高，可應用於各種場合，跨平台 Ex：notebook對手機、手機對PC • 成本低廉，電路應用簡單、實現容易 一個chip只要10 U.S.

  47. Bluetooth-簡介(3/3) • 優點 • 不需使用通訊埠面對面的傳輸方式 • 無須用戶進行任何設置 -- 即連即用 • 對人體安全 輸出功率1mW to 100mW 比微波爐小1000倍 • 缺點 • 傳輸距離過短 • 速率稍嫌不足

  48. 行動通訊系統—GSM與GPGS • GSM--全球行動通訊系統（Global System for Mobile Communication） • GPRS--整合封包無線電服務技術(General Packet Radio Service )

  49. 網際網路（Internet） 發展史 • 1960年代中期，美國國防部希望能在戰爭中仍然有一個完善的通訊網路系統，以發揮戰力 • 由先進研究計畫部門（Advanced Research Project Agency, ARPA）著手研究，並於1967年提出「ARPANET」概念 • 1969年，UCLA等四所學校已經可以透過此網路系統進行連結 • 1974年，Cerf、Kahn發表論文，說明不同網路間的資料封包的傳輸 • 1977年，ARPANET出現網路實體架構，這是網際網路一個重要的里程碑，這就是著名的「TCP/IP」通訊協定

  50. 網際網路（Internet） 發展史 • 1983年，ARPANET分成國防與一般學術用途，ARPANET專注於學術與一般生活應用 • 1986年，美國國家科學基金會（National Science Foundation, NSF）以ARPANET的TCP/IP架構建立了NSFNET，NSFNET迅速成為美國各大機構資源分享的主要系統 • 1990年，ARPANET功成身退 • 參考網址：http://www.zakon.org/robert/internet/timeline/HIT-big5.html

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