1、7-1網絡簡介7-2網絡拓樸7-3網絡傳輸媒介7-4網絡參考模型與通訊拹定7-5輕松建構局域網絡7-6認識以太網絡7-7網絡聯機裝置第七章 通訊網絡入門計算機真的是個很方便的工具，它原先的作用在于協助我們處理一些簡單、重復而單調的工作，隨著各種計算機制造技術的突破，各種相關軟件程序與硬件裝置的開發，讓計算機漸漸可以幫我們處理許多更為復雜的工作。不過如果沒有網絡（Networking）的發明，或許計算機尚無法在現代社會中，如此快速地普及到每個人的生活之中。如果從較廣義的范圍來看，最古老的網絡在我們日常生活中可是十分熟悉且常用的一項服務，它就是公共交換電話網絡（Public Switched Te

2、lephone Network，PSTN）。基本上，網絡目的本來就是在于交換訊息與數據之用，透過電話網絡就可以與他人進行語音聯絡、傳真訊息等等。7-1網絡簡介最簡單的網絡定義，可以形容就是利用某種通訊傳輸媒介將兩臺以上的信息設備鏈接起來，藉以彼此分享數據，進行訊息交換、資源共享的目的7-1-1對等與服務器型網絡服務器型網絡又稱為主從式網絡，如果是在中型或大型網絡，可以采取這種服務器型的網絡，它是將要共享的資源集中在幾臺服務器上加以管理，例如打印機服務器、文件服務器、郵件服務器等。對等型網絡在對等型網絡中，每臺計算機上都提供有其它計算機有可能使用到的資源，這些資源散布在網絡上的不同計算機上，每臺

3、計算機可能同時扮演著要求資源的客戶端（client）與提供資源的 服 務 器 （Server）角色。對等型網絡的優點就是簡單且設置成本便宜，只要具備網絡線與網絡卡，就可以將計算機彼此鏈接為一個網絡，最常見的應用就是分享打印機了。對等網絡的缺點是維護不易，只能使用于小型網絡中，如果今日打印機從A計算機移至B計算機，則先前透過網絡使用這臺打印機的其它計算機，就必須重新設定才可以再使用這臺打印機，想想看如果一個有20臺計算機的辦公室，一旦打印機移動位置，要為其它19臺計算機重新設定打印機資源共享會是多麻煩的事。7-2網絡拓樸網絡拓樸（Topology）簡單地說，就是實體網絡連接后的形狀，常見的網絡拓

4、樸有總線式（bus）拓樸、星狀（star）拓樸、環狀（ring）拓樸、網狀（mesh）拓樸，分別說明如下。7-2-1總線式拓樸總線式拓樸是最簡單，成本也最便宜的網絡拓樸安排方式，其外觀如下所示：總線式網絡的優點是如果要在網絡中加入或移除計算機裝置都很方便，所使用的材料也頗為便宜，適用于剛起步的小型辦公室網絡來使用。不過使用總線式網絡的缺點是維護不易，由于整個網絡是串接在一起的，如果某段線路有問題，整個網絡就無法使用，且需逐段檢查以找出發生問題線段并加以更換。7-2-2星狀拓樸在星狀拓樸中，個別的電腦會使用各自的線路連接至一臺中間連接裝置，這個裝置通常是集線器（Hub），這樣的網路從集線裝置往外

5、看起來，就像是放射形的星狀：7-2-3環狀拓樸環狀拓樸的網絡連接就是網絡的外觀像是一個圓環，如下圖所示：使用環狀拓樸的網絡型態還有光纖分布式數據接口（Fiber Distributed Data Interface，FDDI），它與符記環網絡類似，不過它多了一個環，也就是雙環結構，兩個環的數據傳送并不相同，如下圖所示：7-2-4網狀拓樸網狀拓樸，則是一臺計算機裝置至少與其它兩臺裝置進行連接：7-3網絡傳輸媒介 正如電力必須透過電線才能傳送至城市的每一個角落，數據如果要透過網絡來傳送，也必須透過網絡聯機媒介才能完成，網絡所使用的聯機 媒 介 可 以 分 為 兩 種 ： 引 導 式 媒 介 （Gu

6、idedMedia）與非引導式媒介（Unguided Media）。引導式媒介指的就是有實體線路鏈接的媒介，例如同軸電纜、雙絞線、光纖電纜等，而非引導式媒介指的是不使用實體線路就可傳送訊號或數據，例如微波、紅外線等無需透過實體線路就可以傳遞。7-3-1同軸電纜同軸電纜（CoaxialCable）是相當常用的線材之一，一般有線電視用來傳送訊號的線材就是使用同軸電纜。同軸電纜是由內外兩層導體構成，所使用的材質通常是銅導體，內層導體為了避免斷裂常會以多蕊的銅導體集結而成，而外層導體形成網狀圍繞內層導體，因此具有遮蔽的效應，可以減低電磁方面的干擾，兩層導體之間以絕緣體加以隔絕，最外層則為塑料套同軸電纜

7、所使用的口徑度量單位是RG值，RG值越大表示中央導線越小，RG值越小表示中央導線越粗，而在阻抗的度量單位上使用奧姆值，10Base5與10Base2以太網絡所使用的同軸電纜其阻抗值皆為50奧姆，而有線電視所使用的同軸電纜其阻抗值則為75奧姆。在網絡應用的實體連接上，同軸電纜又可以分為粗同軸電纜（ThickNet）與細同軸電纜（ThinNet）。粗同軸電纜十分的笨重，每段傳輸距離限制最長為500公尺其直徑，約為細同軸電纜的兩倍，施工上較為不易，在新的網絡布在線已不再使用。至于細同軸電纜的成本較為便宜，且施工方便，現在新施工的網絡如果是使用同軸電纜，都是采用細同軸電纜，不過細同軸電纜信號衰減較快，

8、每段限制最長只能達185公尺。7-3-2雙絞線雙絞線（TwistedPair）就是將兩條線路相互絞繞在一起，這么做的原因在于利用相互的遮蔽效應減小噪聲的干擾或串音發生，雙絞線通常由二對或四對導體所形成，日常生活所使用的電話線路就是由兩對雙絞線組成，而下圖所示為網絡連接用的雙絞線，當中包括了四對相互絞繞的線路： 雙絞線所使用的接頭稱之為RJ接頭，其中網絡線所使用的接頭稱之為RJ-45接頭，而電話線路上所使用的接頭為RJ-11接頭，RJ-45有八個孔（Position）、八個接觸點（Contact），所以俗稱8P8C，而RJ-11上則為6P2C：7-3-3光纖電纜光纖電纜（Fiber-OpticC

9、able）中傳遞的訊號是光訊號，光纖電纜的中心材質為玻璃纖維，外部則為反射物質，而最外層為保護的塑料外套，藉由光線不斷地于玻璃纖維中反射，就可以將訊號傳送至另一個接收端，如下圖所示：7-3-4紅外線 波長在1毫米到770納米之間，在光譜上位于紅色光外側。也是一種電磁波，只是波長比可見的紅光更長。我們人的肉眼無法看得見，目前的紅外線傳輸只能傳送幾公尺，無線網絡最常見的應用就是紅外線傳輸，紅外線的頻率介于可見光與無線電波間.數據傳輸的速率大約是4Mbps，不受電磁的干擾，但會受到障礙物與光源的影響。現在的筆記本電腦、PDA間的短距離、點對點傳送大都使用紅外線傳輸。如下圖所示：7-3-5微波微波是電

10、磁波的一種，其波長在2cm300cm之間，頻率范圍在0.1GHz30GHz。屬于一種高頻的無線電訊號，以空氣作為傳輸媒介，只能做直線傳輸，因為其信號不能彎曲，容易受到外在障礙物、地球曲面或者天候不佳的影響。所以傳送數據時，必須倚靠微波轉換站或衛星通訊系統做點對點的廣播。如果使用微波站傳輸的過程中不能有任何的障礙物阻擋，因此要在如大樓頂端或山頂等較高的位置設置中繼站，且每3040公里就要設中繼站。7-4網絡參考模型與通訊拹定7-4-1網絡參考模型的由來設立模型的目的就是為了樹立共同的規范或標準，由于網絡是個運行于全世界的信息產物。如果不制定一套共同的運作標準，整個網絡也無法推動起來，而且網絡結合

11、了軟件、硬件等各方面的技術，在這些技術加以整合時，如果沒有共同遵守的規范，所完成的產品，就無法達到彼此溝通、交換信息的目的。7-4-2OSI參考模型OSI參考模型是由國際標準化組織（International StandardOrganization，ISO）于1988年的政府開放系統互連草案（Government Open Systems Interconnect Profile，GOSIP）所訂立，當時雖然有要求廠商必須共同遵守，不過一直沒有得到廠商的支持，但是OSI訂立的標準有助于了解網絡裝置、通訊協議等的運作架構，所以倒是一直被教育界拿來作為教學討論的對象。OSI模型共分為七層，如圖所

12、示：應用層在這一層中運作的就是我們平常接觸的網絡通訊軟件，例如瀏覽器、文件傳輸軟件、電子郵件軟件等，它的目的在于建立使用者與下層通訊協議的溝通橋梁，并與聯機的另一方相對應的軟件進行數據傳遞。通常這一層的軟件都采取所謂的主從模式，主就是指伺服端（Server），也就是被聯機的一方，例如網頁服務器、文件傳輸服務器等，而從就是指客戶端（Client），例如瀏覽器、ICQ等網絡通訊軟件。表現層主要功能是讓各工作站間數據格式能一致，包含字碼的轉換、編碼與譯碼、數據格式的轉換等。例如全球信息網中有文字、各種圖片、甚至聲音、影像等數據，而表現層顧就是負責訂定聯機雙方共同的數據展示方式，例如文字編碼、圖片格式

13、、視訊檔案的開啟等等。會議層會議層的作用就是在于建立起聯機雙方應用程序互相溝通的方式，例如何時表示要求聯機、何時該終止聯機、發送何種訊號時表示接下來要傳送檔案，也就是建立和管理接收端與發送端之間的聯機對談形式。例如在聯機游戲時，就不能發生客戶端單擊箭頭鍵表示要移動游戲中的人物1格，伺服端卻認為這是要移動人物10格，這就是會議層中應該實作的規范。傳輸層主要工作是提供網絡層與會談層一個可靠且有效率的傳輸服務，例如TCP、UDP都是此層的通訊協議。傳輸層所負責的任務就是將網絡上所接收到的數據，分配（傳輸）給相對應的軟件，例如將網頁相關數據傳送給瀏覽器，或是將電子郵件傳送給郵件軟件，而這層也負責包裝上

14、層的應用程序數據，指定接收的另一方該由哪一個軟件接收此數據并進行處理。網絡層網絡層的工作就是負責解讀IP地址并決定數據要傳送給哪一個主機，如果是在同一個局域網絡中，就會直接傳送給網絡內的主機，如果不是在同一個網絡內，就會將數據交給路由器，并由它來決定數據傳送的路徑，而目的網絡的最后一個路由器再直接將數據傳送給目的主機。數據鏈路層由于IP地址只是邏輯上的地址，而真正的網絡是以實際的硬件裝置來鏈接，實體的地址與邏輯的地址這中間轉換的工作是由數據鏈路層負責這項工作，它 可 以 透 過 地 址 解 析 協 議 （ A d d r e s s Resolution Protocol,ARP）來取得網絡裝

15、置的媒體訪問控制地址（Media Access Control Address，MAC），MAC地址是網絡裝置的實體地址，像是網絡卡就是直刻錄在EEPROM上的網絡卡卡號。ARP會詢問網絡上所有的裝置，看看某個IP地址是屬于哪個裝置，符合這個IP地址裝置會傳送回MAC地址，之后發送數據的一端會將這份MAC地址包裝在數據中傳送出去：物理層物理層的工作，就是將所有的數字邏輯數據轉換為實際的物理訊號，也就是定義了網絡傳輸設備實體接口的規格，建立實際的聯機機制。7-4-3DoD參考模型OSI模型是在1988年所提出，但是網絡的發展卻是早在1960年代就開始，當然不可能是按照OSI模型來運作，在OSI模

16、型提出來之前，TCP/IP也早就于1982年提出，當時TCP/IP的架構又稱之為TCP/IP模型，同年美國國防部（Department ofDefense）將TCP/IP納為它的網絡標準，所以TCP/IP模型又稱之為DoD模型。DoD模型是個業界標準（de facto），並未經公信機構標準化，但由於推行已久，加上TCP/IP協定的普及，因此廣為業界所採用，DoD模型的層次區分如下圖所示： 處理層所謂的處理層顧名思義，就是程序處理數據的范圍，這一層的工作相當于OSI模型中的應用層、表現層與會議層三者的負責范圍，只不過在DoD模型中不若OSI模型區分地這么詳細。主機對主機層主機對主機層所負責的工作

17、，相當于OSI模型的傳輸層，這層中負責處理資料的確認、流量控制、錯誤檢查等事情。因特網層因特網層所負責的工作，相當于OSI模型的網絡層與數據鏈路層，例如IP尋址、IP路徑選擇、MAC地址的取得等，都是在這層中加以規范。網絡存取層網際存取層所負責的工作，相當于OSI模型的物理層，將封裝好的邏輯數據以實際的物理訊號傳送出去。請各位注意到之前在說明OSI模型時，曾使用到IP地址、ARP協議等來作為印證，其實這些協議是屬于DoD模型中所規范的，也就是TCP/IP協議組合中運作的機制，只不過兩者之間可以相互對應，下圖列出OSI模型、DoD模型與TCP/IP三者的對應關系：7-4-4常見的通訊協議在網絡世

18、界中，為了讓所有計算機都能互相溝通，就必須制定一套可以讓所有計算機都能夠了解的語言，這種語言便成為通訊協議(protocol)。在此將為各位介紹幾種常見的通訊協議。 有線通訊協議 通 訊 協 定 名 稱 特 色 與 說 明 IP協定要是存在DoD網絡模型的網際層，而IP協議可以完全發揮網際層的功用，并完成IP封包的傳送、切割與重組。 TCP協定是一種面向連接的數據傳遞方式。TCP的數據傳送是以字節流(Byte stream)來進行傳送，數據的傳送具有雙向性。 UDP協定UDP則是一種非連接型的傳輸協議，允許在完全不理會數據是否傳送至目的地的情況進行傳送，當然這種傳輸協議就比較不可靠，不過它適用

19、于廣播式的通訊。也就是UDP還具備有一對多數據傳送的優點，這是TCP一對一聯機所沒有的。 IPX/SPX協定適用于Novel公司的NetWare網絡。 NetBEUI協定微軟與IBM針對局域網絡所設計的一種簡易通訊協議。 ICMP協定是用來偵測網絡狀態的協議，可以產生與IP相關的測試封包，例如Ping指令就是傳送一個ICMP封包給某部主機，以偵測該主機的狀態。 ARP協定地址解析協議，主要將IP地址對應到實體地址(MAC Address)。 無線通信協議 通 訊 協 定 名 稱 特 色 與 說 明 IEEE802.11標準是由美國電子電機學會（IEEE），在1990年11月制訂出一個稱為IEE

20、E802.11的無線區域標準，采用2.4 GHz的頻段，數據傳輸速度可達11Mbps。 藍芽技術是由易利信公司于1994年發展出來，并且在1998年推出Bluetooth 1.0標準。對于目前所使用的各種信息產品，如手機、PDA等。只要加上了具有藍芽技術芯片后，就能夠利用無線傳輸方式來整合這些設備，傳輸速率約為1Mbps。 WAPWAP(無線應用協議)是一種開放式的無線應用通訊協議。手機或PDA可透過此通訊協議，就可以連結到因特網上來存取數據。7-5輕松建構局域網絡7-5-110Base2與10BaseT實體鏈接簡介早期的網絡卡上會同時制作有UTP埠與BNC接頭，不過基本上10Base2以太網

21、絡已經較少人在使用，而網絡卡制造廠商為了降低成本，通常也只會制作UTP端口（可以節省一個轉接器芯片的設計），不過本節中還是將10Base2與10BaseT的實體鏈接一并加以說明。 10Base2以太網絡10BaseT以太網絡7-5-2TCP/IP設定NetBIOS是網絡芳鄰中用來識別計算機裝置的名稱，局域網絡中的計算機其NetBIOS名稱不可以與其它計算機重復。在Windows XP中有支援NetBIOS overTCP/IP的功能，只要適當地設定一個虛擬的IP協議，就可以使用網絡芳鄰的功能，請至控制面板的網絡聯機中，并如下進行設定：另一個設定使用網絡芳鄰的方法，就是新增IPX/SPX/Net

22、BIOS兼容通訊協議組件，有些游戲會使用IPX/SPX協議來進行網絡聯機，也會需要安裝這個組件，請如下進行操作：7-6認識以太網絡7-6-1以太網絡存取技術以太網絡對數據的媒體訪問控制（Media AccessControl）方式為CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/CollisionDetection），中文譯之為載波偵測多重存取/碰撞偵測，也就是局域網絡中用來檢查與處理數據是否沖突的方式，是屬于OSI7層中數據鏈路層的功能。其實若拆成三個部份來研究，就可以清楚的明了其作用的方式：載波偵測（CarrierSense）在網絡的運作中，數據在同軸電纜、雙絞

23、線等線路中傳送時，其實就是依賴電位的變化來產生各種不同的信號，所以當某臺計算機裝置送出訊號至網絡上時，網絡上所有的計算機裝置將會偵測到這個電位變化：如果有兩臺計算機試圖同時送出數據，當雙方所發出的電位變化相遇在一起時，就會使得波形信號無法辨識，導致數據的傳送失敗，這個情況稱之為碰撞（Collision）： 多重存取（Multiple Access）網絡中通常會有數臺的計算機彼此連接，這些計算機對于網絡媒介的存取權是相同的，在線路空閑下來的時候，每臺計算機都有相同的機會去競爭（Contention），爭取使用線路的機會，多重存取就是這樣的道碰撞偵測（CollisionDetection）網絡中的

24、計算機在使用線路之前，會先偵測線路目前是否仍有其它裝置正在使用，如果沒有其它裝置正在使用線路才會將數據送上網絡，當然也有可能在線路空閑的時候，兩臺（或多臺）計算機同時將數 據 送 上 網 絡 ， 這 時 候 也 會 發 生 碰 撞 （Collision），這時候雙方（或多方）的數據傳輸就會失敗。7-6-2以太網絡類型介紹10Mbps以太網絡項目IEEE規格通過年份最大區段長度傳輸媒體網絡拓樸10Base5802.31983500公尺粗同軸電纜總線（bus）10Base2802.3a1988185（約200）公尺細同軸電纜總線（bus）10BaseT802.3i1990100公尺Category

25、 3以上UTP線星狀（star）10BaseF802.3j1992500/1000/2000公尺單/多模光纖星狀（star）10Base5以太網絡10Base5以太網絡使用RG-11A/U粗同軸電纜，在名稱上，數字10表示其傳輸速率為10Mbps，而5表示單一個網絡區段最長可達500公尺，如果要超過500公尺以上，則必須使用中繼器再生訊號，而為了避免訊號多次再生后變得難以辨識，最多不得使用超過四個中繼器，其中雖然有五個網絡區段，但是其中兩條是用來延伸線段之用，所以只要有三個線段可以連接計算機，這就是著名的5-4-3原則，如下圖所示：10Base5的網絡使用收發器（transceiver）與15

26、-pinDIX接頭與計算機連接，收發器彼此之間不得短于2.5公尺，而收發器由于本身也有訊號再生的功能，所以分支線最長可以達50公尺，收發器與網絡卡的連接如下圖所示：10Base2以太網絡10Base5以太網絡使用RG-11 A/U的粗同軸電纜線，施工不易且成本昂貴，于是3Com公司推出10Base2以太網絡，改采RG-58 A/U細同軸電纜，其單一個網絡區段最長可以達185公尺（約200公尺，也就是2這個數字的由來），使用T型接頭來連接計算機裝置，而各連接裝置之間必須間隔0.5公尺以上，在前一個章節最后所架設的簡易局域網絡，就是10Base2細同軸電纜。10BaseT以太網絡10BaseT以太

27、網絡使用22AWG的無遮蔽式雙絞線作為聯機，名稱中的T所指的就是雙絞線（Twisted pair），在10BaseT以太網絡中，所有的計算機都連接至集線器上，而形成星狀網絡拓樸，因此即使其中一條線路發生了問題，也不至于影響其它的線路。不過如果集線器發生問題，就會使得整個網絡就無法運作。使用雙絞線與集線器連接的網絡，每個裝置距離集線器最短不得少于2.5公尺，最長不得超過100公尺，集線器如果埠數不夠，或是需要延伸長度，則通常不超過四個集線器，連接的方式如下圖所示：10BaseF以太網絡10BaseF以太網絡較不為人所熟悉，它使用光纖來作為數據傳送的線材，F就是表示光纖（Fiber），光纖的種類上

28、可以使用單模（Singlemode）或多模（multimode）光纖，單模光纖所指的是只有一個路徑可以傳遞光訊號，多模光纖所指的是有多個路徑可以傳遞光訊號。高速以太網絡項目IEEE規格通過年份最大區段長度傳輸媒體網絡拓樸100BaseTX802.3u1995100公尺Category 5以上UTP星狀（star）100BaseFX802.3u1995150/412/2000公尺單/多模光纖星狀（star）100BaseT4802.3u1995100公尺Category 3以上UTP星狀（star）100BaseT2802.3y1997100公尺Category 3以上UTP星狀（star）超高

29、速以太網絡項目IEEE規格通過年份最大區段長度傳輸媒體網絡拓樸1000BASE-SX802.3z1998550公尺四對多模光纖星狀（star）1000BASE-LX802.3z1998550/5000公尺四對多模光纖（500公尺）或單模光纖5000公尺星狀（star）1000BASE-T802.3ab1999100公尺Category 5UTP四對星狀（star）7-7網絡聯機裝置要形成一個網絡，并不是隨意地將計算機與線路加以鏈接即可運作，不同的網絡類型或需求，通常會使用不同的聯機裝置，有的是為了讓衰減的訊號再生，以進行更長距離的傳送。有的是為了轉送網絡上的封包，使其能夠到達正確的目的地；而有的是用來轉換不同的通訊協議，使世界各地不同的網絡都能相互溝通7-7-1中繼器為了讓訊號能夠傳送更長的距離，可以使用中繼器（repeater）來再生訊號，所使用的中繼器最多不超過三臺。7-7-2集線器集線器（Hub或Concentrator）主要使用于星狀網絡中，用來