Transcript 3區域網路

區域網路(LANs)
3-1簡介
3-2區域網路的拓樸方式
3-3區域網路連線實作
3-4高速區域網路實作
1
3-1簡介
網路依其區域大小，概可分為以下三類：

區域網路（Local Area Network，LAN）

都會網路（Metropolitan Area Network，MAN）

廣域網路（Wide Area Network，WAN）
2
區域網路大致有以下之特性：
1.
2.
3.
4.
5.
其範圍常以2公里為主。
傳輸速率通常由4Mbps至1Gbps（Gigabits per second）
不等。
可共享網路中的資源（Network Resource），如檔案、
目錄、印表機、磁碟機等。
所建立的網路由私人、學校或企業自行管理，不屬於外
部機構控管。
可用於整合區域網路的個人電腦。
3
都會區域網路
（Metropolitan Area Networks，MAN）


都會網路（Metropolitan Area Network, MAN）的範圍在
2 至 10 公里左右, 大概是一個都市的規模。
都會網路可視為是數個區域網路相連所組成, 例如：一所
大學內各個校區分散在整個城市各處, 將這些網路相互連
接起來, 便形成一個都會網路。
4
廣域網路（Wide Area Network，WAN）
廣域網路依其建制範圍大小，通常在50公里以上，應用於省
或國家之間，甚至於全球。由於廣域網路需處理網路上大量
的資料傳輸，因此其網路設備也與局部區域網路及都會區域
網路不同，常見的有：
 專線（Dedicated
Line）
 交換式（Switched）網路
5
廣域網路
6
三種網路類型的比較

下表總結區域、都會與廣域三種網路類型
的特性：
網路類型
適用範圍
資料傳輸
架設成本
管理人員
區域網路
2 公里
快
低
公司、學校
都會網路
2-10公里
普通
稍高
縣、市政府
廣域網路
10公里以上
慢
較高
國家電信單位
ISP業者
7
3-2 區域網路的拓樸
將多部電腦連成一個網路時, 依據所連成的
幾何形狀加以分類,這些幾何形狀, 若以網路
術語來說, 就是『拓樸』（Topology)。
 目前已發展出來的區域網路拓樸, 大致分成
以下 4 種：

 匯流排拓樸(Bus
)
 星狀拓樸(Star
)
 環狀拓樸(Ring)
 網狀拓樸(Mesh)
8
網路拓樸(Network Topologies)
 匯流排網路
9
匯流排網路


佈置一條主網路線, 將每台電腦都連接起來。
傳遞方式：
 電腦A欲傳給電腦B
 電腦A採取廣播方式將封包發送至網路上
 各節點電腦會比對資料所含的位址與自己是否－
致以決定是否要接收資料。
 結果只有電腦B會將資料接收，並將傳輸訊號清除，
恢復無資料封包的初始狀態。
 若找不到接收對象，由終端電阻吸收訊號。
10
匯流排網路 – 踫撞


為避免資料與其他電腦相撞, 可採用偵測的方
式
CSMA/CD : 傳輸前先偵測是否有其他人在傳
資料, 如果沒有的話則傳輸, 若有則先等待一段
時間後再進行偵測
11
匯流排網路的優缺點
匯流排網路在早期非常盛行, 因為它具有成
本低廉和佈線簡單的優點。
 只要買足了網路線、接頭和網路卡, 不需要
其它額外的網路設備, 就可以架起匯流排網
路, 達到資源共享的目的。

12
匯流排網路的優缺點

不過簡單的架構背後, 難免會存在一些缺失,
 首先是只要其中任何一段線路故障,
整個網路
就癱瘓了, 而且在追查該故障線路時比較麻煩.
 其次是要加入或減少一部電腦時, 也會使網路
暫時中斷, 這兩項主要缺點在日益重視網路管
理的今日, 使得匯流排網路逐漸消失在網路舞
台上。
13
網路拓樸(Network Topologies)

星型網路
14
3-2-2 星狀網路
網路連結如同一個星型。
 所有電腦都與中間點(集線器)連接。
 集線器可以正確的將訊息傳送到目的地。
 每部電腦並非彼此相互連接。

15
『放射狀』的特性
16
星狀網路



核心部分有一台機器負責處理網路的資料並
且傳送到主機
核心機器負責控制避免發生碰撞
好處:若有一連線損壞並不影響其他主機的網
路運作
17
星狀網路的優缺點

其實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。除非整個網路只有一部集線器,
而碰巧問題出在集線器, 這樣才會使整個網路
都停擺。
 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。
18
星狀網路的優缺點

至於它的唯一缺點, 便是必須增加一筆購買
集線器的成本, 但是由於集線器的價格日益
滑落, 使得這個缺點的影響逐漸縮小, 因此
星狀網路已成為目前小型區域網路的趨勢
。
19
網路拓樸(Network Topologies)

環型網路
20
3-2-3 環狀網路
電腦彼此相連接，而構成一個圓。
 每部電腦纜線皆與鄰近的電腦纜線相連接。
 最後一部電腦纜線，再與第一部電腦纜線相連
接，而構成一個圓。
 當傳送訊息時，會沿著圓傳送到適當的電腦上
。
 若有一纜線發生錯誤，將會導致網路中斷。

21
『環狀網路』的特性



顧名思義, 環狀網路是將電腦連成一個環 （Ring
）, 每部電腦依照位置不同而有一個順序編號, 訊
號會依照該順序編號以『接力』方式傳遞, 傳到最
後一棒時再傳給第一棒。
以下頁圖為例, X 電腦欲傳送資料給 Z 電腦時, 必
須先傳給 Y 電腦, Y 電腦收到訊號後發現這不是
給自己的, 於是再傳給 Z 電腦。
在正常情況下, 每部電腦都是接收前一部電腦傳來
資料, 不能跳過中間的電腦直接傳送。
22
『棒棒接力』的特性
23
環狀網路的優缺點
前兩種網路其實都還有共同的缺點, 那就是
可能發生兩部（或多部）電腦同時傳送資
料, 因此發生了訊號碰撞, 導致整個網路暫
時無法工作。
 環狀網路就不會有這個問題, 因為在環狀網
路上的電腦要傳送訊號前, 必須先取得『令
牌』（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。

24
邏輯拓樸與實體拓樸
25
環狀網路的優缺點
至於其缺點, 則是因為在目前市場上環狀網
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。

26
環狀網路的優缺點
27
環狀網路的優缺點




在環狀網路中, 網路的連線形成一環, 資料以同一
方向在電腦中傳輸, 所以不會有碰撞的問題
如果發現資料並不是給自己的, 就傳下去給下一台
電腦查看。
當主要線路上任一段網路線損毀時, 可以利用備援
線路讓網路繼續運作, 不會因此中斷。
不過這種方式只能避免線路故障, 若是節點故障,
網路仍會癱瘓。而且這種雙環狀網路架構, 架設成
本較高, 一般只有光纖網路才會採用這種模式。
28
網路拓樸(Network Topologies)
 網狀網路
四個節點之網狀網路
29
3-2-4網狀拓樸
點對點網路。
 每一對電腦之間的傳輸是獨立的。
 任何一台電腦可直接相連至其它電腦，即
每台電腦都有彼此相連的專線
 每兩條傳輸交點有一自行決定的連接點。

30
網狀拓樸的優缺點




若有其中一台電腦發生問題，對網路整體而言，
影響是非常小的
因為網路傳輸的路徑不只一條，所以非常適合要
求高品質的網路。
佈線的複雜度會隨著電腦的增加而急遽上升。
設置成本高，管理纜線及維修成本過高，因此較
少採用網狀網路的架構。
31
網狀拓樸
☆ 纜線數量(L)
L = N(N-1)/2
N:電腦數量
練習：兩兩直接相連方式連接10部電
腦，形成網狀網路需要幾條網路線？
解：45條
32
3-2-5 混合式網路

其實若仔細去研究, 區域網路的架構並不僅
於此, 在實際佈線時, 網路架構通常不會如
上述般, 全然為單一種拓樸模樣, 如下圖便
是過去蠻常見的一種網路拓樸。
33
混合式網路
34
混合式網路

不過萬變不離其宗, 無論鋪設的網路多麼複
雜, 通常也只是本節所述 3 種拓樸的組合,
如上圖就是由匯流排和星狀所組合出來的
混合式網路, 而有時候我們也會遇到星狀與
環狀的混合式網路。
35
混合式網路
36
3-2-6 小結

總結來說, 網路拓樸會因為網路設備、技術
和成本的改變而有所變化, 例如最早期為節
省成本和佈線方便, 多採用匯流排網路。後
來集線器成本大幅下降, 區域網路中的節點
數大幅增加, 因此逐漸走向星狀網路的拓樸
。
37
各種網路拓樸的優缺點
拓樸種類
型態
星型網路
由一台中心電
腦來控管網路
所有訊息都需經過中心
電腦，其工作就像交通
警察一樣防止衝突發生
中心電腦壞了整個
網路也無法通行
環型網路
以一個迴圈的
環來連結所有
節點，資訊傳
輸只繞著固定
方向傳輸
資料傳輸只以一個方向
進行，沒有衝突的問題
若一個節點壞了整
個網路則無法通行
某一個節點壞了都不會
影響到整個網路的進行
資料傳輸易發生碰
撞，如果發生碰撞
則所有節點必須重
新傳送
以一條單一的
網路線連到所
匯流排網路
有的網路節點
上
優點
缺點
38
樹狀拓樸
控制
集線器
輔助
集線器
輔助
集線器
C
電腦
C
C
C
C
39
3-3 區域網路連線實作
乙太網路(Ethernet)
 權杖環網路(Token ring)
 FDDI光纖網路
 ARCnet 網路

40
3-3-1 乙太網路的源起

乙太網路（Ethernet）技術於 1973 年由全
錄（Xerox）公司所發展, 而後由於 DIX聯
盟（DEC、Intel、Xerox 3 家公司共同組成）
推動乙太網路成為業界的標準, 並將專利權
轉移給 IEEE（電子電機工程師協會）, 使
得乙太網路不再是專屬於某一家廠商的專
利。因此各家廠商願意支持、發展乙太網
路的產品, 使得它迅速地普及。
乙太網路的源起

DIX 聯盟於 1982 年推出了 Ethernet
Version 2（簡稱 EV2）規格。而後在 1983
年, IEEE 802.3 委員會將 EV2 規格稍加修
改, 正式公佈了 802.3 CSMA / CD 規格。
因此 EV2 和 802.3 兩種規格都可以算是乙
太網路標準的濫觴。
3-3-1 (一)10 Mbps 乙太網路

無論是遵循 EV2 或 802.3 規格的乙太網路,
其頻寬皆為 10 Mbps, 傳輸媒介則包含同軸
電纜（又區分為粗、細兩種）、雙絞線和
光纖, 分別有不同的特性, 適用於不同的場
合, 因此分別賦予『10Base5、10Base2、
10BaseT 和 10BaseF』4 種名稱。
乙太網路的命名規則

負責制定乙太網路標準的 IEEE 802.3 委員
會, 使用一種簡易的命名方式。
其中『X』表示頻寬, 『Y』若為數
字則表示最大傳輸距離, 若為英文字母則表示
傳輸媒介, 『Base』表示『基頻』。
 10Base5, 表示該乙太網路的頻寬為 10 Mbps,
以基頻傳輸, 最大傳輸距離為 500 公尺
 10BaseT 表示頻寬為 10 Mbps, 以基頻傳輸, 傳
輸媒介為雙絞線。
 XBaseY』,
10Base5 乙太網路

10Base5 乙太網路為最早出現的產品, 因此
被稱為標準乙太網路。它使用直徑 1 公分
的 RG-11 同軸電纜, 以匯流排的形式連接。
在線路兩端點必須連接 50 歐姆的終端電阻。
每張網路卡以 AUI 線連接到收發器
（Transceiver）, 再透過收發器連接 RG 11
同軸電纜, 如下圖。
10Base5 乙太網路
10Base5 乙太網路

上圖中, 由終端電阻到另一個終端電阻的範
圍稱為一個『區段（Segment）』, 每一個
區段可達 500 公尺, 最多允許連接 100 個
節點。最多可用 4 個中繼器來串連 5 個區
段, 因此 10Base5 的最大佈線範圍為：
500 公尺 / 段 × 5 段 = 2500 公尺。
10Base2 乙太網路


因 10Base5 乙太網路佈線不易且成本較高, 於是
3Com 公司推出了改良型產品─ 10Base2 乙太網
路。10Base2 改用較細的 RG 58 A / U 同軸電纜
為傳輸介質, 電纜的兩端也要接上 50 歐姆終端電
阻, 兩終端電阻之間的範圍仍然稱為區段, 但是每
個區段的最大長度縮減為 185 公尺, 最多可連接
30 部電腦。
雖然網路區段縮小、連接的電腦數目也減少, 但是
因為施工容易、材料價格低廉, 因此逐步淘汰
10Base5 乙太網路。
10Base2 乙太網路
10BaseT 乙太網路

由於 10Base5 和 10Base2 都具有下列的
缺點：
 網路的任何一處斷線,
都會導致整個網路停擺,
而且追查斷線點較為困難。
 若有電腦要移動位置, 佈線路徑可能要大幅修
改。

因此在管理或維護上十分不便, 而這也促使
了 10BaseT 乙太網路的誕生。
10BaseT 乙太網路

10BaseT 乙太網路採用 UTP （Unshielded
Twisted Pair, 無遮蔽式雙絞線）線為傳輸
介質, 所有的電腦都透過集線器（Hub）互
相連接, 電腦到集線器的最大長度為 100 公
尺。
10BaseT 乙太網路
10BaseT 乙太網路

10BaseT 乙太網路具有以下的優點：
 每部電腦都獨立連接到集線器,
如果電腦或線
路發生問題, 只會影響本身這一段的線路, 不會
影響其它電腦的運作。
 從集線器的燈號即可判斷那段線路故障, 比較
容易維護。
 移動電腦時, 只需改變局部佈線路徑, 整體佈線
路徑不必更動。
10BaseF 乙太網路

事實上, 以光纖傳輸的乙太網路, 比使用雙
絞線的乙太網路還早被人使用。不過正式
規格, 卻是在 1993 年才由 IEEE 公佈。
10BaseF 乙太網路可分成 3 類：
 10BaseFL
 10BaseFB
 10BaseFP
10BaseFL

10BaseFL 中的『L』表示 Link（連接）的
意思, 也就是說, 10BaseFL 是以光纖連接網
路卡、集線器等設備, 每區段連接距離最長
可達 2000 公尺。
10BaseFB

10BaseFB 中的『B』表示 Backbone （骨
幹）的意思, 也就是用來當做兩個區域網路
連接的通道。
10BaseFP

10BaseFP 中的『P』表示 Passive（被動）
的意思。這種架構類似星狀網路, 是以中央
一個不具中繼器功能的光纖集線器, 分接到
電腦上（最多可接 33 台）。
10BaseF 乙太網路

上述各種 10 Mbps 乙太網路的規格整理如
下表：
10BaseF 乙太網路
上表中的最大延伸範圍是指利用集線器
（或中繼器）所延伸的最長距離。通常延
伸之後的總長度, 會比原先的單一區段要長,
如 10Base5 從 500 公尺延伸為 2500 公尺。
 但是光纖卻是例外, 反而從 2000 公尺縮短
為 500 公尺。這是因為光波傳輸的特性使
然, 所以雖然延伸出較多的區段, 可是總長
度卻不如原本單一區段的長度。

3-3-1 (二)乙太網路的工作原理

訊號的廣播
 乙太網路最大的特性在於訊號是以廣播的方式
傳輸。意思就是說, 在網路上任一部電腦送出
的訊號, 其他相連的電腦都會收到。
 當 A 要傳資料給 B 時, 其送出的訊號並不會只
是流向 B。正確的情形應該如下圖, 當 A 要傳
資料給 B 時, 其送出的訊號會傳經由媒介傳到
B、C、D 三部電腦。
訊號的廣播
MAC 位址與定址

這就像寄信一樣, 傳輸的資料相當於信件的
內容, 而控制用的資料相當於信封上的姓名、
住址、郵票、郵遞區號等資料。

MAC 位址與定址
必需決定資料由誰接收，若傳資料給 B
時,要使用定址（Addressing）方法, 來判斷誰應該收下
並處裡這份資料。
 網路上的裝置也都有識別的名字, 稱為位址。
 以乙太網路為例, 如下圖 。
 A傳輸資料前,
MAC 位址與定址

每張乙太網路卡都會有一個 MAC 位址共有6
Bytes，每個 MAC 位址為持全球獨一無二：
前
3 Bytes 為廠商代號, 是由硬體製造商向 IEEE
統一註冊登記而來。
 後 3 Bytes 則是由製造商自行賦予的流水號。

上圖中的 0000E8977381 是乙太網路卡的
MAC 位址, 當 A 要傳資料給 B, 會註明資料
的目的端為 B 的 MAC 位址, 因此其他 MAC
位址不同的電腦對此資料都不予理會。
MAC 位址與定址
在傳送的資料中記錄目的端與來源端的位
址, 以決定資料的接收及回應對象, 這就是
所謂的定址（Addressing）。
 其實資料在傳輸到媒介之前, 還會劃分為特
定大小的資料單元, 稱為訊框（Frame）。
在訊框中除了要傳輸的資料外, 還加入一些
控制用的資料, 以提供管理的功能, 例如：
目的端與來源端的位址。


碰撞
 定址雖然能解決在訊號廣播之下,
由誰來接收資
料的問題, 但是如果 A 傳資料給 B 的同時, C 也
將資料傳給 D, 如下圖：
碰撞（Collision）
此時兩個訊號交會在一起, 破壞了彼此原有
的電氣特性, 這就是所謂的碰撞。
 當傳送訊框的電腦偵測到發生碰撞, 便會立
即停止傳送, 改為送出一個特殊的訊號, 該
訊號稱為『壅塞訊號』或『碰撞訊號』。
 有壅塞訊號時，通知其它電腦，目前發生
碰撞了！請大家暫停一下再嘗試傳送。

CSMA / CD



乙太網路是以 CSMA / CD（Carrier Sense
Multiple Access / Collision Detection, 載波偵測多
重存取 / 碰撞偵測）的方式來做媒介存取控制, 其
原理就好像會議規定只能有一個人發言, 而且是以
按鈴搶答的方式來取得發言權。
取得發言權的人在發言完畢之後, 其他人又可以再
爭取發言權。這也表示在按鈴搶答之前要先聽聽
看是否有人正在發言？若然, 則不必按鈴。
listen before talk
CSMA / CD
CS(Carrier Sense) 送資料之前先感應頻道
上是否有資料在傳送
 MA(Multiple Access) 同時間可以有許多台
主機都在偵測頻道以準備傳送資料
 CD(Collision Detection) 當資料傳送時發生
碰撞，主機要能偵測到碰撞的發生，並且
決定重傳的策略

69
CSMA / CD
在乙太網路上, 當 A 有資料需要送出時, 會
先偵測媒介上是否已經有訊號？若然, 則耐
心等待並繼續偵測；若偵測到有空檔, 且此
空檔能持續 96 Bit Time, 才確定可以傳輸資
料, 於是立即送出訊框。
 以10 Mbps 乙太網路來說， 96 Bit Time即
花費9.6 u秒。

CSMA / CD

因為 10 / 100 Mbps 乙太網路規格定義了
96 Bit Time 為訊框與訊框之間的間隔時間,
又稱為 IFG（InterFrame Gap）, 所以 A 偵
測到的空檔可能正好位於 IFG 內, 倘若立即
送出訊框便可能發生碰撞, 解決之道就是繼
續偵測此空檔能否維持 96 Bit Time 之久,
才能確定媒介上真的沒有訊框。
CSMA / CD

A 電腦在訊號傳輸的過程中同時也偵測媒介
上的訊號, 如果發現碰撞則立即停止傳送並
送出一個擁塞訊號, 通知每一部電腦發生碰
撞, 使得所有需要送出訊框的電腦等待一段
隨機時間之後重新搶送資料。
CSMA / CD
等待一段隨機時間的作法, 是遭遇碰撞時所
進行的一個程序。它會依據碰撞的次數而
運算出一個隨機的時間值, 使工作站等待此
時間之後再從頭開始, 以錯開再次碰撞的機
會。
 碰撞的次數愈多, 則平均等待的時間愈久。
當連續碰撞 16 次之後, 便宣告失敗, 放棄這
次傳送, 並向上層通知錯誤。


CSMA / CD
傳送訊框流程：
CSMA / CD
由於每一個工作站使用媒介的權利相等, 一
旦有許多的工作站需要輸出時, 則看誰先送
出訊號, 誰就能佔用媒介來作傳輸
 由上所述, 可知道 CSMA / CD 屬於競爭式
的網路存取方式，因此也稱為搶線式傳輸。
 當工作站增加後，網路碰撞的機率增高進
而影響效率。

3-3-2 記號環網路簡介
記號環網路是由 IBM 在1970 年發展的區域
網路技術。後來 IEEE 將之小幅修改即成為
IEEE 802.5 的標準。IEEE 802.5 與 IBM
的記號環網路完全相容, 因此, 一般皆視為
相同的產品。
 記號環 (Token Ring) 網路在區域網路的技
術中, 其普遍程度僅次於乙太網路。

76
5-2-1 記號環網路(Token ring)


記號環網路通常
使用雙絞線
每部電腦必須連
接 二 條電路：
一條用來接收前
一部電腦的訊號
 而另一條則輸出
訊號給下一部電
腦。


頭尾相接成為一
個環狀的網路。
77
記號環網路(權杖環網路)





網路中有一個Token不斷
繞圈子，在未被取用時
為Free Token。
當某節點欲傳遞資料時
須先取得Token後變成
Busy Token。
在這期間其他節點不得
再傳資料。
當接收節點在收到資料
後將Token還給發送節點
恢復為Free Token。
Token繼績繞圈子
78
記號傳遞

1.
記號環網路利用記號傳遞 (Token Passing) 來做
媒介存取控制。有別於 CSMA/CD, 記號傳遞並
不會發生碰撞, 自然毋須做碰撞偵測動作。它的
作法如下：
在記號環網路中, 每個工作站以固定的順序, 傳
遞一個稱之為『記號 (Token)』的訊框。收到此
記號的電腦, 如果需要傳輸資料, 則會檢查是記
號是否閒置。若為閒置則將資料填入記號中, 並
設定為忙碌, 接著將記號傳給下一部電腦。
79
記號傳遞
2.
3.
由於記號已經設定為忙碌, 所以接下來的工作站
只能將訊框傳給下一部電腦。一直傳到目的端
時, 目的端的電腦會將此記號的內容複製下來,
並設定記號為已收到, 並傳向下一部電腦。
當記號繞了一圈回到原來的來源端時, 來源端在
知道資料已被接收後, 會清除記號中的資料。接
著將此記號設定為閒置並傳給下一部電腦, 接下
來的電腦又可以使用這個記號來傳送它要傳的
資料。
80
記號傳遞


由於記號傳遞的傳送方式, 可避免CSMA/CD 碰撞
問題。因此記號環網路的頻寬使用率, 比乙太網路
要高出許多。尤其是網路的傳輸量較大時, 記號環
網路的效率明顯優於乙太網路。
此外, 記號傳遞還能提供優先權的管理, 將各部電
腦設定不同的優先等級, 使具有較高優先等級的工
作站能優先取得記號。因此, 優先等級高的工作站
能有較多的機會傳輸資料。
81
3-3-3 FDDI光纖網路



光纖分佈式資料界面（FDDI，Fiber Distributed
Data Interface）：以光纖為傳輸介質，權杖傳輸
技術的網路架構。
FDDI傳輸速率為100 Mbps，採用分離式雙環網
路架構，可分為主環及次環，主環及次環方向相
反，主環負責主要運作，次環為備用，故FDDI具
有斷線自動轉接功能。
CDDI：將FDDI的觀念與技術用於雙絞線(銅線)。
取代光纖施工複雜，不適於多點密集的佈線，以
及降低成本的需求。
82
FDDI光纖網路的優缺


優點為傳輸速率快，
傳輸距離遠，適合用
於主幹線上。
缺點為技術層次高且
價格昂貴，不適於小
規模的區域網路。
83
3-3-4 ARCNet
(Attached Resource Computer NETwork)



為區域網路的一種，1968年時由Datapoint網路公司所發
展，為最早期的區域網路系統，目前廣泛的應用在個人電
腦的連線上，但是因傳輸速度較慢，漸漸的被乙太網路
(Ethernet) 所取代。
ARCNet的傳輸速率只有2.5 Mbps，比Ethernet的10
Mbps慢了許多，以Token-Passing為傳輸協定，網路最多
可以有255個節點，呈現星狀排列，傳輸媒介可以有同軸
電纜、雙絞線或是光纖，使用RG-62 A/U同軸電纜。
ARCNet的規範符合ANSI 878.1，目前有兩個改良版本，
分別可以達到傳輸速率20 Mbps與100 Mbps，分別稱為
ARCNet Plus與TCNS。
局部區域網路 小結
（Local Area Network，LAN）
1.
乙太網路（Ethernet）



2.
環狀區域網域（Token Ring）


3.
4.
10 Base-2。
10 Base-5。
10 Base-T。
4 Mbps（Megabits per second，每秒兆位元）Token Ring。
16 Mbps（Megabits per second，每秒兆位元）Token Ring。
光纖分佈式資料界面（FDDI，Fiber Distributed Data
Interface）
銅線分布式資料界面（CDDI，Copper Distributed
Data Interface）
85
3-3-3 高速區域網路實作
快速乙太網路(Fast Ethernet)
 十億位元乙太網路(Gigabit Ethernet)
 非同步傳輸模式(ATM)

86
3-4-1 100 Mbps 乙太網路
隨著資訊科技的進步, 大眾對於網路的存取
需求也越來越高, 這意味著需要更高的傳輸
速度, 以應付更大量的資料傳輸量, 此時增
加頻寬就成了最直接的解決辨法。
 IEEE 在 1995 年發表了 3 種 100 Mbps 的
高速乙太網路（Fast Ethernet）規格：

 100BaseTX
 100BaseT4
 100BaseFX
100BaseTX

與 10BaseT 一樣都是使用雙絞線傳輸。不
過由於傳輸訊號的頻率較高, 因此需要使用
較高品質的雙絞線, 也就是要使用 Cat 5
（含）以上等級的線材。100 BaseTX 是市
場上最早推出的 100 Mbps 乙太網路規格,
同時也是目前使用最普遍的網路類型。
100BaseT4

同樣採用雙絞線傳輸, 而且可以使用 Cat 3
～Cat 6 等級的線材作為傳輸媒介, 不過因
為只有半雙工的傳輸模式, 而且推出時間太
晚, 因此市場上很難見到相關產品。
100BaseFX

使用光纖來傳輸, 傳輸的距離與所使用的光
纖類型及連接方式有關。
 使用多模光纖,
在點對點的連接方式下, 可達 2
公里,
 單模光纖在點對點連接方式傳輸, 其距離更可
高達 10 公里。
100 Mbps 乙太網路



除了上述 3 種規格, 在 1997 年 100 Mbps 乙太網
路俱樂部又多一個新成員─100BaseT2。
它使用 Cat 3 雙絞線即可達到 100 Mbps 的頻寬,
而且能以全雙工模式傳輸資料, 兼具 100BaseTX
和 100BaseT4 的優點, 理論上應可擊敗其它競爭
對手才是。
不過由於它的傳輸電路較難設計, 成本相對較高,
而且推出時間晚, 已經失去先機, 因此投入生產的
廠商並不多, 消費者也就不易買到 100BaseT2 的
產品。
100 Mbps 乙太網路

100 Mbps 的乙太網路與原先 10 Mbps 乙太
網路最大的不同, 在於頻寬及線材品質的提
升, 我們將規格整理如下表：
光纖接頭 SC ST
3-4-2 1000 Mbps（1 Gigabit）
乙太網路

追求速度感是人之常情, 因此 100 Mbps 乙
太網路出現後, 仍有許多人持續投入研發更
高速的傳輸技術, 於是在 1998 年 IEEE 再
度公佈了 3 種超高速乙太網路（Gigabit
Ethernet）標準─802.3z：
 1000BaseSX
 1000BaseLX
 1000BaseCX
 1000BaseT
1000BaseSX

短波長（850 nm, 1 nm = 10-9 m）光纖乙
太網路, 只能使用多模光纖做為傳輸媒介。
 若採用軸芯直徑為
62.5 微米的多模光纖, 在全
雙工模式下, 最長傳輸距離為 275 公尺;
 若是使用軸芯直徑為 50 微米的多模光纖, 在全
雙工模式下, 最長的傳輸距離為 550 公尺。
1000BaseLX

長波長（1300 nm）光纖乙太網路, 可採用
單模或多模光纖來傳輸。
 使用多模光纖時,
在全雙工模式下, 最長傳輸距
離為 550 公尺
 若是採用單模光纖, 在全雙工模式下, 傳輸距離
則高達 5000 公尺。
1000BaseCX

使用特殊的同軸電纜為傳輸媒介, 最長的傳
輸距離僅有 25 公尺, 因此並不適合拿來架
設網路, 比較適合用來連接鄰近的設備。
1000BaseT
IEEE 於 1999 年所發表的 1000BaseT 規
格─802.3ab。1000BaseT 的特色, 在於可
以使用 Cat 5 的雙絞線傳輸, 最長傳輸距離
為 100 公尺, 也就是可以完全相容於目前的
100BaseTX 網路。
 不過因為線路品質影響傳輸速率極大, 因此
若要能真正達到1000 Mbps 的效能, 通常要
採用 Cat 5e 或者 Cat 6 的線材才行, 而且
市場上相關產品尚屬少數, 價格也偏高, 因
此目前還不普及。

1000 Mbps(1 Gigabit) 乙太網路

1000 Mbps 乙太網路使用許多新的技術, 以
克服乙太網路在高頻寬下, 傳輸距離愈來愈
短的問題。不過在價格尚未下降之前, 仍難
以取代 100 Mbps 乙太網路。但是可預知的
是, 1000 Mbps 的頻寬, 絕對有機會成為未
來的主流。
1000 Mbps(1 Gigabit）乙太網路
3-4-3 10 Gigabit 乙太網路

正當許多使用者還在猶豫是否該將 100
Mbps 乙太網路升級為 1 Gbps 乙太網路時,
市場上卻出現了 10 Gbps 乙太網路產品, 實
在讓人感慨網路技術的進步真是一日千里、
永不停息！
10 GbE 的特色

IEEE 協會已於 2002 年 6 月通過802.3ae 10
GbE（10 Gigabit Ethernet, 10 Gbps 乙太網
路）的標準規格, 其特色：
 以光纖為傳輸介質
 實體層規格區分為
LAN PHY 和 WAN PHY 兩種
 沿用 10 / 100 Base 乙太網路的封包長度和格式
 只支援全雙工（Full Duplex）傳輸模式
以光纖為傳輸介質

為了達到每秒 10 Gigabit 的傳輸速率, 而且
傳輸距離又能長達數十公里, 因此在擬議規
格時, 決定採用光纖為傳輸介質。
 單模光纖,
最大傳輸距離可達 40 公里
 多模光纖, 則最大傳輸距離僅有 300 公尺。
實體層規格
實體層規格區分為 LAN PHY 和 WAN PHY
兩種。
 LAN PHY 適用於區域網路；而 WAN PHY
適用於廣域網路。
 在 LAN PHY 規格裡, 採用 WWDM（分波
長多工）技術, 在一條光纖內以 4 束不同波
長的雷射光同時傳輸資料, 每束光的傳輸速
率為 2.5 Gbps, 因此累計得到 10 Gbps 的
傳輸速率。

只支援全雙工（Full Duplex）傳
輸模式

半雙工傳輸模式已經無法滿足高速傳輸的
需求, 所以 10 GbE 只支援全雙工傳輸。也
因為如此, 所用的光纖都是成雙成對, 使得
兩端的節點可以同時發送與接收資料。
10 GbE 的現況與發展

由於當初制訂 802.3ae 規格時, 採用光纖作
為傳輸介質, 但是光纖的施工與相關設備都
所費不貲, 不易為大眾接收。於是有多家廠
商致力於開發用 Cat 5e 或 Cat 6 雙絞線為
介質的技術, 也就是 10GBaseT, 在 IEEE
的編號為 802.3an。
網路佈線實作 總整理
107
3-4-4 非同步傳輸模式(ATM）

簡介
 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 是由國際電
話電報諮詢委員會 (CCITT) 所制定具有高速分封及
多工交換 標準的高速網路傳輸協定，目前為ANSI
及CCITT認可為B-ISDN(Broadband ISDN) 寬頻整
體服務數位網路的基礎。
 我國目前正大力推展的「國家資訊基礎建設」
(National Information Infrastructure, 簡稱 NII)
也是以ATM 網路為骨幹，希望藉此建立國家的資訊
高速公路，提供未來大量資訊傳輸的橋樑。
 NII 建設所需的ATM 骨幹網路由中華電信公司負責
架設。除了提供一般的通訊服務外也可提供更先進
的服務，如「遠距教學」、「隨意視訊」、「視訊
會議」等等。
108
ATM 網路結構及特性
非同步傳輸模式
 ATM 網路的架構是以「交換機」為主體
 設計完整的服務
-聲音訊息
-影像訊息
-資料
 低延遲、低延遲變動、
迴音消除

109
圖示的 ATM
網路包含一個ATM區域網路及一個 ATM 廣域網路；
其中每一個網路包含三個交換機。
因此一個簡單的ATM 網路可以只包含一個 ATM 交換機及若干部的
工作站。當然 ATM 交換機之間也可以相連而形成較大的網路。
ATM 網路結構及特性
ATM 網路的架構是以「交換機」
(switches)為主體，每一個交換機有若干
個輸入輸出「埠」
 工作站（或PC) 上的ATM 網路控制卡則
經由傳輸媒介（如雙絞線、同軸電纜、光
纖）連接到一個埠上。

111
ATM 網路結構及特性

封包大小固定
將傳輸的資料切割成大小固定的細包，所謂
的細胞(cell)乃是固定53bytes的資料表示
 前面為5bytes的表頭header，
header存有虛擬線
路virtual circuit。
 後面為48bytes的資料欄位payload。資料欄位則
包含資料，語音，與影像資料。

細包的大小比網路封包(如乙太網路)來得小
112
ATM 網路結構及特性

多種傳輸速率。
與
ATM 交換機相連的每一部工作站都有一條專線
連接到交換機，該傳輸線的頻寬為此工作站所專
用。
 目前制定的標準中，傳輸速率包含 622Mbps、
155Mbps、100Mbps、51Mbps、25Mbps 等等。
 其中又以155Mbps 最為常用。也就是說每一部工
作站可以使用高達 155Mbps 的傳輸頻寬。
113
ATM 網路結構及特性

累加型頻寬。

Ethernet 及 FDDI 網 路 都 是 屬 於 「 頻 寬 分 享 」 (Shared
bandwidth) 型網路，也就是說網路上所有的工作站共同分
享網路的頻寬 (10Mbps 或 100 Mbps)。


網路上工作站接得越多則平均每一部工作站所能使用的頻寬就
越少。其最直接的影響就是傳輸資料所需要的時間變長（如聲
音、影像、視訊）則可能無法提供令人滿意的服務。
ATM 網路是屬於「頻寬累積」(Aggregated bandwidth) 型
網路，也就是說網路的頻寬不是固定的，而是由所有傳輸線
的頻寬累加起來。


例如一個ATM交換機如果接上16部工作站而每部工作站的傳輸
速率為 155 Mbps, 則此ATM網路的頻寬為將近 2.4 Gbps
(155Mbpsx16=2.4 Gbps)。
雖然屬於累加型，ATM交換機頻寬仍然有其極限。通常此極限
決定於交換機中的線路設計。而此頻寬極限也限制了同時可以
連接上一個交換機的工作站數量。
114
ATM 網路結構及特性

連線導向通訊模式。

傳統網路是屬於「非連線式」的網路。網路上的任何二個工
作站在通訊之前不必先建立連線。



工作站只要準備好欲傳送之「訊框」，然後便依據該網路之通
訊協定（如 Ethernet 的 CSMA/CD) 於適當的時機將該訊框傳
送出去。由於每一個訊框都包含原始工作站及目的地工作站的
位址，因此目的地工作站可以順利的收到該訊框。
事實上，每一個訊框可以視為一封信（有寄信人及收信人住
址），而傳統網路的傳送方式則可以視為一個郵遞系統。
ATM 網路是屬於「連線導向」 的網路。也就是說，ATM 網
路上的任何二個工作站在通訊之前必須先建立連線。


例如多媒體工作站上的使用者可能因為要編輯一個多媒體節目
而到一個「視訊伺服器」上擷取視訊訊息，同時又到另外一個
「音訊伺服器」上擷取配樂或背景音樂。此時該工作站就必須
同時分別和「視訊伺服器」及「音訊伺服器」建立一條連線。
ATM 網路就像是一個電話系統，在通話之前必須先打通電話
（建立連線）。
115
台灣學術網路(TANet)骨幹大事紀








1990年07月，台灣學術網路（TANet）成立，建立國內第一個網際網
路，提供全國教育、學術及教學研究之用途，並帶動國內網路發展。
1994年0月，HiNet於年初成立時以T1於台北和TANet互連。同年六月
，HiNet提升為2條T1與TANet互連。
1994年10月，對國外專線頻寬提升至512Kbps。隔年十月國際電路頻
寬提升至T1(1.544Mbps)。
1998年11月，國際電路頻寬提升至T3(45Mbps)。
1999年12月，配合執行擴大內需方案，加速資訊教育基礎建設，全
國三千多所中小學使用ADSL連線至TANet，帶動國內ADSL之發展。
2000年02月，國內骨幹之區域網路中心對外頻寬為120 Mbps (ATM)
，縣市教育網路中心對外頻寬為45 Mbps。
2001年10月，因國際海纜頻寬開放，使用原T3*2之電路經費提升頻
寬至STM1*2(310Mbps--155.52M*2)。
2001年12月，協調固網業者提供電路並採購Gigabit Ethernet設備，
規劃並建立台灣第一個Gigabit Ethernet Backbone，讓台灣全島成為
一都會網路(MAN)，邁向真正超頻寬之網路環境。
非同步傳輸模式（ATM）

非同步傳輸模式（ATM）之封包
-小而固定的封包
-長 53 bytes
·超過 5 bytes
·資料負載 48 bytes
-有10 %之封包稅，來致小的封包所
提供的低延遲和混亂的傳輸中。
117
非同步傳輸模式（ATM）
應用傳輸服務
- 傳輸前需要連線。
- 連線剩餘直到傳輸終止。
- 連線稱為虛擬通道。
118
非同步傳輸模式（ATM）
-
-
-
應用連線後的號碼(VPI/VCI)來記載
虛擬通道，以替代目的地位址。
當連線確立後，一個封包派送一個
VPI/VCI。
根據收件者，封包將送達正確的目
的地。
119
服務品質(QoS)
ATM 提供使用者可指定服務品質
(QoS)。
 在傳輸期間，服務品質(QoS)記載了
供給和主要結果。
 ATM 服務品質(QoS)記載

- 不變的傳輸速度(CBR)，會變動的速率(VBR)，
獲得最大的速率(ABR)，無固定的速率(UBR)
120
服務品質(QoS)
 不變的傳輸速度(CBR)
- 支配傳輸之不安定的時間資料，像是
未壓縮的影像和聲音檔。
- 建立一不斷的帶寬中。
 會變動的速率(VBR)
- 被壓縮資料傳輸。
- 即時會變動的速率(VBR-rt)
-非即時會變動的速率(VBR-nrt)
121
服務品質(QoS)

獲得最大的速度(ABR)
- 傳輸使用在可能的帶寬中。
- 應用在暴增的傳輸。
 無固定的速率(UBR)
- 指定使用最大的傳輸速率。
- 在大量的運輸中，封包可能會
遺失。
122