第 7 章 電腦網路
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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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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)
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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
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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
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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
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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
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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 )。
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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)…
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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
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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
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輔助技術資料 : p.7-14
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
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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)
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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。
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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 。
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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。
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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。
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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。
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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 DataIrDA Control
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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。
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7-6 媒介存取控制
7-6-1 CSMA/CD 7-6-2 Token Ring
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7-6-1 CSMA/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)
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7-6-2 Token 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。
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7-7 常見的網路設備
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
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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)
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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。
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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。
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7-8 常見的區域網路標準
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編號 說明 編號 說明802.1 LAN architecture and overview 802.9 Integrated Services LAN
802.2 Logical Link Control (LLC) 802.10 Virtual LAN
802.3 CSMA/CD (Ethernet) 802.11 Wireless LAN
802.4 Token Bus 802.12 100VG-AnyLAN
802.5 Token Ring 802.13 ---
802.6 DQDB (MAN) 802.14 Cable Modem
802.7 寬頻技術 802.15 Wireless Personal Area Network (藍芽 , ZigBee)
802.8 光纖技術 802.16 Wireless MAN
IEEE 802.x標準
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
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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
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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
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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 、 100Ba
seT2 、 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)
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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 、 100
0BaseCX 、 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)
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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 (lo
ng) 、 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
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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。
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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
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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。
課後習題