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


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


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


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


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 ）。


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)…


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


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

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


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)


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。


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 。


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。


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。


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。


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


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。


7-6 　媒介存取控制

7-6-1　 CSMA/CD 7-6-2　 Token Ring


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)


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。


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。

回章節大綱回章節大綱回7-7　常見的網路設備

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。


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。


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。


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。


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)


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。


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。


7-8 　常見的區域網路標準


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


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


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


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)


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)


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


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。


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


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

第 7 章 電腦網路

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