第三章 網路的組成元件
同軸電纜 2
同軸電纜 中心導體 :RG58 的中心導體通常為多芯銅線, 網路上高速變動的電子訊號, 主要就是靠它來傳遞 絕緣體 : 用來隔絕中心導體和導電網, 避免短路 導電網 : 環繞中心導體的一層金屬網, 這層導電網一般做為接地之用, 在傳輸的過程中, 它可用來當作中心導體的參考電壓 外層包覆 : 用來保護網路線, 避免受到外界的干擾;另外它也可以預防網路線在不良環境 ( 如潮濕 高溫 ) 中受到氧化或其它損壞 3
容易混淆的其它線材 我們在選購 RG58 A / U 纜線的時候, 可能會發現一些模樣很類似的線材, 例如下面這種 RG59 纜線, 其中央的導體為單芯線, 與 RG58 所用的多芯線明顯不同 : 4
同軸電纜的優缺點 較不易受外界 ( 例如 : 電磁波和溼氣 ) 干擾, 而且使用壽命也較長 價格比較貴, 而且也很重, 同樣提著 200 米的線材, 同軸電纜可是重的讓人手軟 5
雙絞線 一般兩芯的電線, 多為外覆絕緣材料的兩條平行銅線, 而雙絞線 (Twisted Pair) 卻是由成對外覆絕緣材料的銅線對絞而成 兩兩對絞 可降低兩條線路傳送訊號時所產生的電磁場相互干擾的影響, 而且對絞的次數愈多, 抗干擾的效果愈好, 因此被選定為佈設網路的線材 6
雙絞線的種類 遮蔽式雙絞線 (Shielded Twisted Pair, STP) 無遮蔽式雙絞線 (Unshielded Twisted Pair, UTP) 7
遮蔽式雙絞線 8
無遮蔽式雙絞線 9
雙絞線的分類 雙絞線依照所使用的線材而有不同的頻寬, 目前最普遍的是 Cat 5, 最大頻寬可達 100 Mbps: 10
雙絞線的優缺點 雙絞線的優點就是便宜, 再者, 雙絞線的維護和佈線彈性也很好 不過事無雙好, 即然很便宜, 所以雙絞線也就比較不耐用, 而且比較容易受到干擾 11
光纖 軸芯 : 也就是極細小的玻璃纖維管, 用來傳送光波訊號 被覆層 : 折射率極低的粗糙物質 外皮 : 不透光的材質, 用以隔絕外在的干擾源, 也能保護脆弱的軸芯 12
光纖的類型 光纖依照其軸芯的模式, 又可以分為兩種 : 單模式光纖 : 軸芯直徑較細, 約 5 ~ 10 微米, 適合長距離傳輸, 價格昂貴, 散射率小, 傳輸效能極佳 多模式光纖 : 軸芯直徑較寬, 約 50 ~ 100 微米, 適合短距離傳輸, 價格較低, 傳輸效率略差於單模式光纖 13
光纖的優缺點 光纖最大的優點有 3 項 : 傳輸速度快 : 光纖的傳輸速度可以超過 2 Gbps, 為目前傳輸速率最高的媒介 無電磁干擾 : 因為光纖是用光波傳輸訊號, 幾乎不受電磁干擾的影響 傳輸安全性高 : 光纖在傳輸時不會有光波訊號散射出來, 因此不用擔心被人從散射的能量中盜取資訊... 但是因為光纖的接頭都得融接, 所以架設不易, 要分接線路也很麻煩, 而且光纖的價格很高, 實在不適合一般小型區域網路使用 14
網路拓樸 目前已發展出來的區域網路拓樸, 大致分成以下 4 種 : 匯流排 (Bus) 網路 星狀 (Star) 網路 環狀 (Ring) 網路 網狀 (Mesh) 網路 15
匯流排網路 16
匯流排網路的優缺點 優點 : 成本低廉 佈線簡單 缺點 : 只要其中任何一段線路故障, 整個網路就癱瘓了 追查故障線路時比較麻煩 要加入或減少一部電腦時, 也會使網路暫時中斷 17
星狀網路 18
星狀網路的優缺點 星狀網路的優點 ( 也就是彌補匯流排網路的缺點 ): 局部線路故障只會影響局部區域, 不會導致整個網路癱瘓 追查故障點時相當方便, 通常從集線器的燈號便能很快得知 新增或減少電腦時, 不會造成網路中斷 缺點 ; 必須增加一筆購買集線器的成本 19
環狀網路 環狀網路上的電腦要傳送訊號前, 必須先取得 令牌 ( 在英文稱為 Token) 有令牌的電腦才准傳送, 而令牌只有一張, 並且是按照順序編號輪流傳遞, 所以不會發生碰撞情形 20
環狀網路的優缺點 優點 : 不會發生傳輸碰撞情形 缺點 : 環狀網路的軟硬體設備成本較高, 連帶影響到其普及性 另外, 若任一線路或節點故障, 則整個環狀網路便會癱瘓, 不過這個問題可以採用備援線路的方式解決 21
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邏輯環狀拓樸搭配實體環狀拓樸 23
邏輯環狀拓樸搭配實體匯流排拓樸 24
邏輯環狀拓樸搭配實體星狀拓樸 25
網狀網路 網狀 (Mesh) 網路的特色是 每個節點之間可以有多條連結路徑, 如右圖 : 26
在圖 3-14 中, 各節點都與其它節點直接相連, 這種網狀網路又稱為完全連結式網狀網路 (Fully Connected Mesh Network) 不是完全連結的網狀網路則稱為部分連結網狀網路 (Partially Connected Mesh Network) 網狀網路的最大優點是 容錯 (Fault Tolerance), 當其中一條路徑中斷時, 還可以循其它路徑傳輸 不像先前提過的匯流排網路和星狀網路, 因為每個節點都只仰賴一條路徑傳輸, 一旦該路徑中斷, 此節點就成了孤島 27
混合式網路 28
星狀與環狀的混合式網路 29
數據機 數據機是專司調變 (Modulation) 和解調變 (Demodulation) 的設備, 透過這項功能, 我們就可以利用電話線傳輸數據資料 30
數據機的分類 數據機可以採用下列兩種分類方式 : 以連接方式區分 以上網頻寬區分 31
以連接方式區分 內接式數據機, 亦稱為 數據卡 32
外接式數據機 33
網路卡 一般而言, 網路卡可採用下列 3 種方式來分類 : 以接頭種類區分 以匯流排 (Bus) 介面區分 以頻寬 (Bandwidth) 區分 34
以接頭種類區分 35
以頻寬 (Bandwidth) 區分 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps 36
以匯流排 (Bus) 界面區分 ISA 介面 37
PCI 介面 38
目前 USB 1.1 標準規定的頻寬, 低速為 1.5 Mbps, 高速為 12Mbps, 因此只能擔任 10 Mbps 的網路卡 但是 USB 2.0 標準將頻寬大幅提高到 480 Mbps, 因此可擔任 100 Mbps 的高速乙太網路卡 39
PCMCIA 介面 PC Card 目前有多種規格, 最常見的是 16-bit PC Card 和 CardBus 兩種類型的產品, 前者的頻寬只有 5.33 Mbytes / sec, 而後者可達 132 Mbytes / sec 40
網路設備 中繼器 (Repeater) 集線器 (Hub) 41
集線器 (Hub) 因為沒有記錄每個連接埠所連接的位址, 所以只要收到資料就送給其它 所有的 連接埠, 等於干擾了不是目的地的連接埠, 導致網路的整體效率會比較差 42
網路設備 橋接器 (Bridge) 路由器 (Router) 43
橋接器運作實例 44
橋接器運作原理 橋接器為什麼能判斷收件者所在的網路呢? 這是因為橋接器裡會有一張清單, 裡面記載了每台電腦所在的區域 : 橋接器記住的其實不是電腦名稱, 而是電腦的 MAC 位址 橋接器並不會阻擋廣播封包 (Broadcast packet) 45
橋接器運作原理 46
第 2 層交換器 (Layer 2 Switch) 屬於鏈結層 (Data Link Layer) 的設備, 又稱為交換式集線器 (Switching Hub) 或多埠橋接器 (Multi-port Bridge), 因為它同時具備了集線器和橋接器的功能 第 2 層交換器會記憶哪個位址接在哪個 Port, 並據以決定該將封包送往何處, 而不會送到其它不相關的 Port 47
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若 A 電腦 C 電腦和 D 電腦都要傳資料給 B 電腦, 那就回到了傳統式集線器的情形, 3 台電腦在搶用 100 Mbps 頻寬了 49
路由器 路由器 (Router) 按其功能可以對應到 OSI 模型中的網路層 (Network Layer), 它最主要的功用就是在不同的網路間選擇一條 最佳的 傳輸路徑 50
路由器當成區域網路與廣域網路的橋樑 路由器還有一項重要的功能 - 阻隔廣播封包 有效的減輕網路負擔 51
第 3 層交換器 (Layer 3 Switch) 和路由器同在網路層 (Network Layer) 工作而且彼此關係密切 事實上, 第 3 層交換器除了具有原本第 2 層交換器的功能外, 還能進行路由工作 而第 3 層交換器則將路由工作接手過來, 並改為利用硬體來處理 ( 路由器是由軟體處理路由 ), 加速路由的速度 不過這不代表它能取代路由器, 因為路由器還具有第 3 層交換器所缺乏的重要功能 52
例如 : 安全管理 與 WAN 的連接 優先權控制 支援多種協定封包 串連不同類型的網路系統... 等, 因此第 3 層交換器通常還是與路由器搭配使用, 或者是在不需連接網際網路的環境中, 取代路由器的位置 53
VLAN (Virtual LAN) VLAN 有兩個主要的功能 : 將交換器上的連接埠劃分成不同的群組, 如此當廣播封包在傳送時, 便會在該封包所在的群組內傳送, 不同群組的連接埠不會收到這個封包, 可以大幅提昇傳輸的效益 將多個交換器分割成不同的群組, 並且可以限制不同群組間的資料交換, 提高管理的便利性 54
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VLAN 58