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無智慧報告—網路導論
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義守電機 副教授 黃蓮池
Edited by Lain-Chyr Hwang
在報告前
大 綱
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Edited by Lain-Chyr Hwang
❑ 前言：網路是什麼
❑ 網路協定：OSI、TCP/IP
❑ 網路規模：LAN、MAN、WAN
❑ 網路組成：點、線、面
❑ 交換技術：電路交換、封包交換、訊胞
交換
❑ 結語：統整
前 言
❑ 網路是什麼碗糕？
林青霞
我是一片雲
Edited by Lain-Chyr Hwang
雲端：熱門、虛華
詭譎多變
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網路協定(1/2)
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❑ 協定(Protocol)：雙方(透過網路)進行通
訊所需遵循的規定(遊戲規則)
❑ 分層與對等
Edited by Lain-Chyr Hwang
OSI (Open System Interconnection)：分七層
TCP/IP：分四層
每一層負責通訊中繁雜工作的一部分
層與層之間透過介面溝通
對等交談：兩通訊端，同階層才會交談，所
依據的即為協定
網路協定(2/2)
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Edited by Lain-Chyr Hwang
網路協定：OSI (1/3)
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Edited by Lain-Chyr Hwang
網路協定：OSI (2/3)
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❑ 實體層：介質規格、接頭規格、資料實
體規格
同軸電纜、雙絞線、無線電波、紅外線等實
體介質，轉換數位資料以利傳輸等工作，傳
輸頻寬、工作時脈、電壓高低、相位等等
Edited by Lain-Chyr Hwang
❑ (資料)鏈(連)結層：同步、偵錯(CRC)、
MAC (media access control)
❑ 網路層：定址(Addressing)、選擇路徑
(Routing)
網路協定：OSI (3/3)
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❑ 傳輸層：編定序號、控制流量、偵錯與
錯誤處理
❑ 會議(期)層：會前準備，例，全雙工模
式或半雙工模式？如何發起傳輸？如何
結束傳輸？如何設定傳輸參數？...等等
❑ 表達層：內碼轉換、壓縮與解壓縮、加
密與解密
❑ 應用層：直接提供服務給使用者之應用
程式(甚至涵蓋會期層與表達層的功能)
網路協定：TCP/IP (1/3)
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Host-to-host
Edited by Lain-Chyr Hwang
Internet
Network Interface (Access)
網路協定：TCP/IP (2/3)
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❑ Internet並未參考OSI模型，因TCP/IP協
定的誕生早於OSI模型
❑ 『TCP/IP協定組合』包含了與TCP/IP相
關的數十種通訊協定，例如：SMTP、
DNS、ICMP、POP、FTP、Telnet...等等
❑ 由美國國防部所發展，亦稱為DoD
(Department of Defense)模型
網路協定：TCP/IP (3/3)
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Edited by Lain-Chyr Hwang
❑ 應用層：包含OSI的應用層、表達層及
會期層
❑ 傳輸層：同OSI傳輸層
❑ 網路層：同OSI網路層
❑ 連結層：負責對硬體的溝通，一般包含
OSI的連結層及實體層
網路協定：OSI vs. TCP/IP (1/3)
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Edited by Lain-Chyr Hwang
網路協定：OSI vs. TCP/IP (2/3)
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Edited by Lain-Chyr Hwang
網路協定：OSI vs. TCP/IP (3/3)
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Edited by Lain-Chyr Hwang
❑ TCP/IP的分工比較粗略，但比較簡單、
有效率
❑ OSI則較精密、周延、嚴謹完整
❑ TCP/IP協定組是先有協定組後才有模型
❑ OSI是先有模型後才有協定組
網路規模
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❑ 以涵蓋範圍而論
Edited by Lain-Chyr Hwang
實際上與使用的協定息息相關
小：乙太網路(Ethernet)，無線區域網路
(WiFi, IEEE802.11系列)
中：WiMAX
大：有線無線電信網路、網際網路
網路規模：LAN
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❑ 區域網路(LAN, Local Area Network)：規
模最小的網路，範圍通常在2公里內
Edited by Lain-Chyr Hwang
網路規模：MAN
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❑ 都會網路(MAN, Metropolitan Area
Network)：範圍在2至10公里左右，大概
是一個都市的規模
Edited by Lain-Chyr Hwang
網路規模：WAN
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❑ 廣域網路(WAN, Wide Area Network)：
規模最大的網路，涵蓋的範圍可以跨越
都市、國家甚至洲界
Edited by Lain-Chyr Hwang
網路組成
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❑ 網路：簡言之，透過傳輸媒介互相連接
起來，好讓彼此相互通訊及分享資源之
一群設備
類比：點(設備)連線(有線無線)所構成的面
Edited by Lain-Chyr Hwang
❑ 分享之資源
檔案：網路上的芳鄰
訊息：電子郵件、即時通
週邊裝置：印表機、傳真機
應用程式：資料庫線上查詢
網路組成：點(1/7)
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❑ 各種網路元件，執行不同層功能
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第一層：數據機(Modem)、中繼器(repeater
增益器)
第二層：網路卡(NIC, Network Interface
Card)、橋接器(Bridge)、第2層交換器(Layer
2 switch)
第三層：路由器(Router)、第3層交換器
(Layer 3 switch)
網路組成：點(2/7)
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❑ 數據機(Modem = Modulator + Demodulator)
內接式(又稱數據卡)、外接式、內建式、纜線
數據機(Cable Modem)、ADSL數據機
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❑ 增益器：將失真訊號恢復原來的波形與強
度，兩邊的網路架構(第二層)相同，可連
接不同的線材
❑ (乙太網路)集線器：即多ports之中繼器，
又稱MultiPort Repeater MPR或Repeater Set
集線器未必是中繼器，因有些無加強訊號功能
網路組成：點(3/7)
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❑ 網路卡(在此指乙太網路之網路卡)
AUI：又稱DIX (Digital、Intel、Xerox)，現
已淘汰
BNC：用在實體匯流排拓樸
Edited by Lain-Chyr Hwang
RJ-45：與電話接頭類似
網路組成：點(4/7)
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❑ 橋接器：兩端網路具相同之網路層
Edited by Lain-Chyr Hwang
主要功能為過濾封包(因會紀錄MAC位址)，
故可切割網路，而縮小碰撞網域(collision
domain)
所連網路仍屬
同一廣播(Broadcast)網域，
因不會阻擋廣播封包
(目的端為全部)
網路組成：點(5/7)
❑ 第2層交換器
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Edited by Lain-Chyr Hwang
又稱交換式集線器(Switch Hub)或多埠橋接器
具備集線器(多埠)與橋接器功能(原集線器只做
第一層工作，橋接器則到第二層)
對N Port 100 Mbps的頻寬，理論上最大傳輸頻
寬為100 × N Mbps
網路組成：點(6/7)
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❑ 路由器(Router)
主要功用為選擇路徑，考慮因素包括頻寬、
線路品質、使用率、所經節點數、成本
阻隔廣播封包
Edited by Lain-Chyr Hwang
網路組成：點(7/7)
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❑ 第3層交換器：具交換器及路由功能
路由器之簡化版，為加速路由，以硬體執行
路由動作，原路由是以軟體執行
尚不能取代路由器
Edited by Lain-Chyr Hwang
因尚缺安全管理、與WAN的連接、優先權管理、
支援多種協定封包等功能
❑ 通常與路由器搭配使用或在不需連至網
際網路之環境中取代路由器
❑ 已在進步改變中，朝向取代路由器之路
邁進
網路組成：線(有線) (1/6)
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❑ 同軸電纜(Coaxial cable)
Edited by Lain-Chyr Hwang
中心導體：傳遞訊號
絕緣體：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，用以
接地及阻隔外界干擾
外層包覆：保護網路線，防止網路線在不良
環境(如潮濕、高溫)中受到氧化或其它損壞
網路組成：線(有線) (2/6)
RG58：用在早期乙太網路，為多芯線
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RG59：用在有線電視，為單芯線
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網路組成：線(有線) (3/6)
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❑ 雙絞線(Twisted pair)：成對銅線捻絞而成
兩兩對絞可降低電磁干擾(Electromagnetic
Interference, EMI)，對絞次數愈多效果愈好
兩種雙絞線
Edited by Lain-Chyr Hwang
遮蔽式雙絞線(Shielded Twisted Pair, STP)：絞線
與外皮間夾有一層金屬網或膜，更有效抑制EMI
無遮蔽式雙絞線(Unshielded Twisted Pair, UTP)：
較便宜，使用率較高
 目前較普遍的是Cat 5及Cat 5e，而更高級的則為Cat 6
 乙太網路線為4對，電話線僅1到2對
網路組成：線(有線) (4/6)
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乙太網路線
Edited by Lain-Chyr Hwang
網路組成：線(有線) (5/6)
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❑ 光纖(Optical Fiber)
Edited by Lain-Chyr Hwang
軸芯(core)：傳送訊號，折射率較高之玻璃
材質，直徑約50-100微米
被覆層(cladding)：折射率極低
外皮(coating)：不透光的材質，
用以隔絕外在
干擾源，並保
護脆弱的軸芯
網路組成：線(有線) (6/6)
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三種光纖
單模(Single-mode)
步階係數多模(Step-index multimode)
Edited by Lain-Chyr Hwang
漸層係數多模(Graded-index multimode)
網路組成：線(無線) (1/2)
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❑ 無線電(radio)：30 MHz ~ 1 GHz，適合
全向性(monidirectional)應用
❑ 微波：1 ~ 40 GHz，有指向性
(directional)，適合點對點及衛星通訊
Edited by Lain-Chyr Hwang
公用頻帶：原規劃給工業、科學及醫療(ISM,
Industrial, Scientific, and Medical)免執照使用，
除2.4-2.4835 GHz外，在台灣尚有40.66
(40.66-40.70) MHz及5.8 (5.725-5.825) GHz
❑ 紅外線：約300 GHz ~ 200 THz，用在區
域之點對點或點對多點應用
網路組成：線(無線) (2/2)
展頻通訊：安全
直序展頻(Direct Sequence Spread Spectrum)
 WiFi 802.11
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跳頻展頻(Frequency Hopping Spread Spectrum)
 藍牙每秒1600次
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網路組成：面
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❑ 拓樸(topology)：白話而言即長相
❑ 目前已發展出來的區域網路拓樸，大致
分成以下4種：
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匯流排(Bus)網路
星狀(Star)網路
環狀(Ring)網路
網狀(Mesh)網路
網路組成：面—匯流排
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❑ 所有電腦共用一條網路線(一條腸子通到底)
其實是由很多段所銜接而成
Edited by Lain-Chyr Hwang
缺點
任一段故障，整個網路癱瘓
追查故障比較麻煩
加減電腦需中斷網路
網路組成：面—星狀
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❑ 以集線器(Hub)為領導中心，成向外放射
優點即彌補匯流排的缺點
Edited by Lain-Chyr Hwang
局部故障只影響局部，除非整個
集線器出了問題
可從集線器的燈號追查故障點
增減電腦不會造成網路中斷
使用集線器的乙太網路是屬於邏輯匯流排拓樸搭
配實體星狀拓樸
缺點：增加買集線器的成本。現因成本下降，
星狀網路已成趨勢
網路組成：面—環狀(1/3)
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❑ 電腦連成一個環(棒棒接力)
Edited by Lain-Chyr Hwang
電腦依序編號，訊號則依編號
遞送。不能跳過中間電腦，除
非有做bypass的動作。電腦要
傳送資料前需拿到令牌(token)
優點：不會發生碰撞(collision)
缺點：成本較高，一線路或節點故障，整個
網路將癱瘓。可用備援線路解決
網路組成：面—環狀(2/3)
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兩個環，即兩個線路
一般在主要線路運作，若故障，則以備援線路
運作
Edited by Lain-Chyr Hwang
網路組成：面—環狀(3/3)
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❑ 節點之間可以有多條連結路徑
分為完全連結式網狀網路 (Fully Connected
Mesh Network)及部分(Partially)連結網狀網路
最大優點為容錯(Fault Tolerance)，缺點為成本
較高
Edited by Lain-Chyr Hwang
交換技術
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❑ 交換(Switching)
Edited by Lain-Chyr Hwang
資料在網路中傳送及/或資料在節點中送出
主要分為電路(circuit)交換及分封(或封包
packet)交換
Vs. 路由
就在節點的動作而言，可以這麼說，路由為選
擇路徑，交換則是選擇後將封包送出
另一觀點，路由以軟體執行，交換以硬體執行
交換技術：電路交換
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❑ 通訊雙方之間建有專屬的通道(電路)
早期電信網路即發展，常以時間計費
電路事先建立，專屬使用
幾無延遲，但使用率低
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交換技術：封包交換 (1/2)
❑ 資料被切割成區塊(封包)分別傳送
原使用在電腦(數據)網路，常以數量計費
傳輸線路非專屬使用
一般需儲存再轉送(store-and-forward)故有延遲，
但可提高線路使用率
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Edited by Lain-Chyr Hwang
交換技術：封包交換 (2/2)
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❑ 兩種基本方式
資料塊(datagram)交換
採非連接式(connectionless)
虛擬電路交換(virtual circuit)
採連接導向式(connection-oriented)
Edited by Lain-Chyr Hwang
❑ 連接導向與非連接
2 ~ 4層皆有，且層層之間可採不同模式
TCP/IP中最常見的應用常使用TCP (第四層)及IP
(第三層)，而TCP為連接導向式，但IP為非連接
式。另一個第四層UDP則採非連接式
交換技術：訊胞交換
❑ 使用在ATM (asynchronous transfer mode)
結合電路交換之封包交換
使用封包交換但封包長度固定稱為訊胞(cell)
使用電路交換，即封包交換中的虛擬電路
網路架構與傳統電信網路類似
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統 整(1/3)
46/50
隨選視訊VoD
影片欣賞(柯南)
無線區網
基地台(AP)
交換/集線器
區域(乙太)網路
路由/
閘道器
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金庸群俠傳
無
線
上
網
網路遊戲/聊天
寬
頻
上
網
電子商務
網路購物/訂票
數據機/ADSL/
Cable Modem
電信/數據/網際網路
多媒體寬頻網路
大哥大基地台
手
PDA/手機
網路流量/壅塞控制
機
(GPRS,
差異服務/服務品質
上
3/4G)
行動商務 網
路由器/交換機
網路購物/訂票
統 整(2/3)
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❑ 資料走向：通訊兩端
Edited by Lain-Chyr Hwang
統 整(3/3)
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❑ 資料走向：中間節點
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參考資料
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Edited by Lain-Chyr Hwang
»www.cloudcomputingchina.cn/Article/UploadFiles/200911/20091114225844845.jpg
»施威銘研究室，“最新網路概論2011”，旗標
»www.garmana.com/tutorials/layers/images/tcpmodel.jpg
»cpe.kmutt.ac.th/wiki/index.php?title=Network_Application_Monit
or&printable=yes
»W. Stallings, Data & Computer Communications, eighth edition,
Prentice-Hall
»www.tcpipguide.com/free/t_CircuitSwitchingandPacketSwitching
Networks.htm
»linux.vbird.org/linux_server/0110network_basic.php
»http://godleon.blogspot.com/2007/05/osi-7-layers-osi-tcpip-linklayer-data.html
感謝聆聽
50/50
不論您是精神奕奕
Edited by Lain-Chyr Hwang
或在半夢半醒之間