:: I'm Nagg :: 那個先生

網際網路指的是讓各種不同的網路連接起來，呈現出鬆散的階層式架構的網路聚合體(Meta-Network)，或可說是網路的網路。

基本要素(nuts and bolts)

◆數以百萬的電腦主機與終端系統(hosts,end-systems)執行網路應用程式(network apps)

◆通訊連結(communication links)

▽fiber,copper,radio,satellite

▽ transmission rate=bandwidth*?

◆路由器(routers)往前傳送的封包(forward packets)

◆通訊協定(protocols)定義了控制與接收的資料格式

▽ TCP,IP,HTTP,FTP,PPP

◆通訊的基礎建設促成了分散式的應用程式

▽ web,email,games,e-commerce,database,voting,file sharing

◆通訊服務提供了應用程式

▽connectionless

▽connection-oriented

網際網路的推動組織與標準

網際網路的推動組織

網際網路架構委員會(Internet Activities Board ; IAB)負責提供整體網際網路的發展方向和 訂定技術標準建議，其下有兩個重要單位為：網際網路工程工作小組(Internet Engineering Task Force ; IETF) 和網際網路研究專門工作組( Internet Research Task Force ; IRTF)。IETF主要負責網際網路技術標準之制定，IRTF則主要負責努力於網際網路的未來 方向之研究。

網際網路的標準

RFC(Request For Comments) 是由IETF、IAB或是IRTF組織所制定，在網際網路上通用的協定之規範。最早的RFC是由ARPANet與Internet Working Group所提出的，每一個WG(Working Group) 代表一個專案計劃，負責制定一群相關的建議書，現有的Internet網路大約包含了4000多個RFC。

雖然RFC稱之為建議書，表示並沒有強制接受的意思，但是事實上，在網際網路當中的RFC，與ITU所制定的通訊協定一樣，具有十分強大的約束能力，一般電腦硬體製造商與網路軟體開發業者，莫不遵從RFC所制定的規範來執行。例如RFC 1157定義了簡易網路管理協定SNMP，RFC 1213則制定了MIB-2的基礎格式。

網路類型有不同的分類方式，如網路的規模大小，網路呈現的拓樸，或網路上節點的角色。

依網路規模分類

網路依規模大小(距離遠近)可分為：

◆區域網路(Local Area Network ; LAN)：2公里以內

▽有線：乙太網路(Ethernet)最常見，使用IEEE802.3的標準，目前朝超高速乙太網路(Gigabit Ethernet)發展

▽無線：

IEEE802.11(a/b/g/n)：100公尺內，速率以54Mbps或108Mbps為主。

BlueTooth：10公尺內，速率以1Mbps為主。

WiMAX(IEEE802.16)：長距離的無線寬頻存取，距離可達50公里，最大傳輸速率為75Mbps。

◆都會網路(Metropolitan Area Network ; MAN)：

使用IEEE802.6的標準，傳輸距離為2-100公里，常見的架構為非同步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode ; ATM)與分散佇列雙匯流排(Distributed Queue Dual Bus ; DQDB)

非對稱數位用戶線路(Asymmetric Digital Subscriber Line ; ADSL)：在現有的電話上加裝 ATU-R(ADSL數據機)，利用ADSL技術，用戶可在使用電話的同時以上下傳速率不對稱的方式使用網路(上傳速率：64k－1Mbps，下傳速率： 256k－12Mbps)。

◆廣域網路(Wide Area Network ; WAN)

▽運作在實體層

■  T-Carrier(Trunk Carrier, 主幹傳輸媒體)：主要透過分時多工(Time Division Multiplexing, TDM)技術，每64Kbps為一個傳輸通道，常見的有T1(1.544Mbps)、E1(2.048Mbps)、T3(44.736Mbps)

■  SONET(Synchronous Optical NETwork, 同步光纖網路)：將光纖速率劃分出數個等級，如OC-n(Optical Carrier ; 光學媒體)

▽運作在實體層與資料鏈結層

■  Frame Relay：改良自X.25協定，因軟硬體品質提升，故省略了偵測與修正錯誤，提升效能不少，連線兩端需建立虛擬連線(Virtual Connection)，底層可使用T-Carrier或SONET。

■   ATM(Asynchronous Transfer Mode;非同步傳輸模式)：因下列幾點特色，故相當引人注目

▽ATM交換器可減少路徑選擇動作。

▽ATM交換器可省略錯誤檢查和流量控制工作。

▽封包長度固定，只有53Bytes，5Bytes為 Header, 48 Byte為 Payload。

▽每個連線擁有專屬頻寬。

▽傳輸速率多樣化，可為不同類型的資料選擇不同的速率。

都會網路在台灣比較少人談，而區域網路和廣域網路的定義是相對的觀念，因為科技日新月異，定義的太清楚意義不大，就涵蓋的範圍而言， WAN>MAN>LAN。。

依網路拓樸分類

拓樸指的是網路上各節點連接後的實體外貌，常見的模式如下：

◆匯流排型(Bus Topology)：以線段方式連接各點，訊號向二端傳遞，直到端末的終端電阻(Terminator)吸收為止，具廣播(Broadcast)特性，節 點故障不影響網路，但中間線路斷線則會造成整個網路癱瘓，網路使用量大時，會造成傳輸品質急遽惡化。

◆環型(Ring Topology)：各節點以環的形式相連接，不會發生資料碰撞情形，只有點對點傳輸功能，不具廣播特性，常見架構有權杖環網路(Tokey Ring Network)與光纖分散資料介面(Fiber Distributed Data Interface)等。

◆星型(Star Topology)：所有網路節點都與中心節點(可以是Hub或Server)相連接，屬於中樞控制(Centralized Control)架構，節點與線路故障不會影響網路，但中心節點故障則會造成整個網路癱瘓。

◆樹型(Tree Topology)：數個星型網路連接在一起，形成階層式的樹狀架構。

◆網型(Mesh Topology) ：建置成本高，目的在提供更高的可靠度。

▽完全連結網路拓樸(Full Connected Mesh Topology)

▽部份連結網路拓樸(Partially Connected Mesh Topology)

依節點扮演的角色分類

所謂的角色，指的是網路上的節點是否提供資源分享，常見的模式如下：

◆集中式(Centralized)：主機負責資源的提供，好處是管理容易，安全性高，壞處是主機負擔容易過重，造成瓶頸或停擺。

◆對等式(Peer-to-Peer)：此架構可以動態彈性的定位角色，每台機器既是伺服端也是用戶端，對等端可彼此分享資源，沒 有主要伺服器，適合規模小的組織建構，好處是獨立性高，可避免集中式所造成的瓶頸，壞處是維運管理工作分散，效率與安全不易維護。

◆主從式(Client - Server)：節點依提供資源與否，分為伺服端(Server)和用戶端(Client)，一個網路中可同時擁有許多伺服端，通常藉由目錄伺服器 (Directory Server)登錄哪些服務是由哪些伺服器所提供，如此可方便管理。

▽伺服端(Server)：伺服端是相對於客戶端較好的電腦設備，通常有較快的處理能力和較大的儲存容量。主要在提供服務 給用戶端使用。伺服器存放著網路作業系統(Network Operating System, NOS)的軟體。

▽用戶端(Client)：用戶端是相對於伺服端次等級的設備，通常藉由連線存取伺服器端的資料、資源。在客戶端則存放著 客戶端軟體。

◆混合式(hybrid)：結合主從式與對等式的架構。

網路節點間傳送訊息的媒體(Transmission Media)，一般分為有線傳輸與無線傳輸(Wireless)兩大類

1. 導向式媒體(guided media): 指的是實體的線材，例如，雙絞線,光纖,同軸電纜等，其線材其主要考慮的是以較低成本，提供較快的傳輸速率(光纖 > 同軸電纜 > 雙絞線)，並減少其傳輸衰竭(Attenuation)。
2. 非導向式媒體(unguided media)：指的是非實體的線材，以電磁波透過天線(Antenna)發射，例如無線電波(Radio Frequency, RF), 雷射(Laser), 紅外線(Infrared, IR), 微波 (Microwave), 衛星(Satellite)等，在佈線困難或有移動性(Mobility)需求時使用之。

雙絞線(Twisted Pair wires ; TP)

為降低訊號衰竭的緣故，採對絞方式抵銷兩條電線上所產生的磁場效應，降低電生磁、磁生電之類的電磁干擾 (Electromagnetic Interference)。

把UTP線切開，我們可以看到四對不同顏色的線，而且是成對的絞在一起，四對線的顏色分別為藍/白藍、橙/白橙、綠/白綠、,棕/白 棕，所謂白藍， 是指白底參雜少許藍色，其他顏色以此類推，一般而言橙/白橙，綠/白綠絞線次數每英吋約4次，藍/白藍,棕/白棕絞線次數每英吋約3次，因此橙/白橙，綠 /白綠有比較好的抗雜訊能力，因此網路壓線時，建議使用這兩對線。

雙絞線類型：

◆無遮蔽雙絞線(Unshielded Twisted Pair ; UTP)：由於外層無金屬遮蔽物，所以防干擾能力較差，但是價格與安裝上具優勢，因此受到廣泛採用，現在一般人提到雙絞線大多泛指無遮蔽式 雙絞線，使用RJ-45作為接頭，具有8個腳位(Position)與8個金屬接頭(Contact)，俗稱8P8C。

◆遮蔽雙絞線(Shielded Twisted Pair ; STP)：以金屬遮蔽物包裹住雙絞線與一條接地用的細導線，多用於記號環網路架構。(理 論上導體內部不會有電磁場)

目前的纜線標準有好幾種，其中以EIA/TIA Category最為廣泛， EIA/TIA訂義UTP纜線標準EIA/TIA-568，分為5種Category：

◆Category 1：速率1~2 Mbps，未絞線

◆Category 2：速率4 Mbps，用於語音

◆Category 3：速率16 Mbps，用於傳統電話線 , 10Mbps Ethernet及4Mbps Token Ring，每英吋絞3次

◆Category 4：速率20 Mbps，用於10BaseT及16Mbps Token Ring

◆Category 5：速率100 Mbps，用於100Mbps Ethernet，每英吋絞4次

◆Category 5 增強型：速率200~300 Mbps，用於ATM網路(OC-3)

◆Category 6：速率350~600 Mbps，用於Gigabit Ethernet

◆Category 7：速率600 Mbps以上，用於10Gigabit Ethernet

EIA/TIA-568定義兩種接頭規格，EIA/TIA-568A及EIA/TIA-568B，EIA/TIA-568A已經淘汰， 目前大多使用 EIA/TIA-568B，它的腳位排列順序為橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕 10Base-T與100Base-T僅使用1、2與3、6兩對腳，集線器上的RJ-45插槽的腳位,則與網路卡定義相反即Pin1為RX+、Pin2為 RX-、Pin3為TX+ 、Pin6為TX-，於是在連接集線器與網路卡等裝置時，必須使用一對一纜線，如此傳輸端連接到接收端，才能符合通訊原則。

同軸電纜(Coaxial Cable)

以中心銅蕊外加絕緣體，再覆蓋銅網阻絕外部電子訊號干擾，外層以塑膠外皮包裹銅網以防止摩擦並防潮，傳送距離較雙絞線遠，用於遠距離類 比訊號傳輸時，需適時使用放大器(Amplifier)，若使用長距離數位訊號傳輸時，需適時使用中繼器(Repeater)。

同軸電纜依特性阻抗分類

◆50歐姆：基頻(baseband) 傳輸，常用於傳送數位訊號

◆75歐姆：寬頻(broadband) 傳輸，常用於傳送類比訊號，也是有線電視(Community Antenna TV ; CATV)的標準規格

同軸電纜依中心直徑分類

◆粗同軸電纜：中心直徑為10mm

▽RG-11：阻抗為50歐姆，單一線段長500公尺，每段最大節點數為100，訊號最遠可延長達2500公尺，常用於10Base5的乙太網路或長途電話。

▽RG-59：阻抗為75歐姆，常用於電視機。

◆細同軸電纜：中心直徑為0.18英吋

▽RG-58：阻抗為50歐姆，單一線段長185公尺，每段最大節點數為30，訊號最遠可延長達925公尺，單蕊，常用於10Base2的乙太網路，使用BNC接頭,T型接頭與終端電阻等接頭。

▽RG-58A/U：阻抗為50歐姆，多蕊，常用於10Base2的乙太網路。

光纖(Optic Fiber)

光纖可避免傳統電線/纜的電磁干擾，傳輸速度快，安全性高，但架設不易，成本較高。主要利用光線行進時遇到不同介質，就會產生折射或反射的原理傳送訊號。

光纖使用高純度的玻璃纖維的核心(Core)，外層包裹折射率較小的塑膠物質(Cladding)，最外層則使用不透光的保護層 (Coating)覆蓋，避免外部光線干擾。光纖依其光線在玻璃纖維核心所行進的方式可分為

◆多模光纖(Multi Mode Fiber, MMF)：光線以類似波浪狀的方式傳送(光線會折射)，又可分為

▽多模梯階指數光纖(Step-index Multimode Fiber)：核心密度固定，成本較低，但傳送距離短(2公里)且傳送速率低(140Mbps)。

▽多模平滑指數光纖(Graded-index Multimode Fiber)：核心密度中央最高且逐漸往外遞減，傳送距離長。

◆單模光纖(Single Mode Fiber, SMF)：光線不會折射，幾乎以直線傳送，傳送距離可達20~30公里以上， 成本較高。

紅外線(Infrared, IR)

1993年由IrDA協會(Infrared Data Association)制定，有3種傳輸模式

◆直接式紅外線連接(Direct-Beam IR, DB/IR)

◆散射式紅外線連接(Diffuse IR, DF/IR)

◆全向性紅外線連接(Omnidirectional IR, Omni/IR)：利用一個散射式的紅外線基地台，連接直接式的Client端

缺點如下：

◆傳輸距離太短：1.5公尺以內

◆穿透率差

無線電(radio)

◆不局限特定方向，可利用大氣層作反射作用。

◆頻率愈高穿透力愈強，但傳送距離愈短。

◆頻率範圍窄，功率高，所以易遭其他電波干擾且容易洩密。

數據機(Modem)

透過數據機的調變(Mdulation)與解調變(Demodulation)，可透過電話線傳送數據資料。

網路卡(Network Interface Card, NIC)

◆每張網卡都有網路位址(MAC)，共有6Bytes，前3個Bytes為廠商代號，後3個Bytes為廠商流水號。

◆電腦的網卡位址可透過 ipconfig /all 指令得知

中繼器(Repeater)

◆中繼器又稱為訊號放大器，可將訊號恢復原有的波型與強度，再轉送出去。

◆中繼器會擴大碰撞領域，因為沒有阻擋特定訊號的功能，甚至於碰撞擁塞訊號(Collision Jam Signal)也原封不動的轉送出去。

◆屬於OSI模型中實體層的設備。

集線器(Hub)

◆集線器通常有中繼器加強訊號的功能，故又稱為多Port中繼器，多用來集中連接線材做控管之用。

◆集線器並沒有紀錄每個Port的連接設備位址，且所收到的資料都會廣播到所有的Port，同一時間只能有一對Port傳輸資料，否則會產生碰撞，造成效率差，影響多工的進行。

◆屬於OSI模型中實體層的設備。

橋接器(Bridge)

◆橋接器具有分割碰撞領域的功能，可將傳輸負載重的網路做切割，避免訊號廣播到所有節點，影響整體效率。

◆橋接器有記憶體存放對應表，可判斷訊號是否該傳送到另一端的網路，此項對應的工作是由軟體進行，容易造成瓶頸。

◆廣播封包可通過橋接器。(留意訊號採廣播方式傳送與訊號為廣播封包的不同)

◆屬於OSI模型中資料鏈結層的設備。

交換器(Switch)

◆交換器同時具有集線器與橋接器的功能，故又稱之為多埠橋接器(Multi-port Bridge)，且橋接功能是以硬體進行，速度較橋接器快。

◆交換器會記憶每一個Port連接的網路設備位址，因此可發揮全雙工傳輸的威力。

◆較高階的交換器可設定虛擬區域網路(Virtual Local Area Network, VLAN)，以完全隔離流量或隔離廣播封包。

◆一般稱的交換器，若沒有特別說明，通常指的是第2層交換器，屬於OSI模型中資料鏈結層的設備。

路由器(Router)

◆路由器最主要的功能在於提供可路由(Routable)協定之封包的尋徑之用，並且隔離區域網路上的不可路由(Nonroutable)協定之封包，通常做為區域網路與廣域網路之間的橋樑。

◆路由工作由軟體執行，還可支援多種協定，串聯不同的網路系統，優先權(Quality of Service, QoS)控制，安全管理，與WAN連接等

◆屬於OSI模型中網路層的設備。

第3層交換器(Layer 3 Switch)

◆第3層交換器除了原有第2層交換器的功能之外，還能執行路由工作。

◆第3層交換器將路由工作改由硬體來執行，所以路由速度較路由器快，成本也較低廉，常與真正的路由器搭配使用在不需要連接網際網路的環境中。

◆屬於OSI模型中網路層的設備。

閘道器(Gateway)

◆具有比路由器更強的系統轉換能力，例如Proxy Server可用做應用層閘道器(Application Level Gateway)。

◆屬於OSI模型中網路層以上的設備。