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第十章 區域網路連結技術
10-1 區域網路連結簡介
10-9 擴張樹演算法
10-2 區域網路之連結型態
10-10 第二層交換器
10-3 區域網路之連接元件
10-11 路由器
10-4 訊號重置器
10-12 第三層交換器
10-5 集線器
10-13 網路閘門
10-6 橋接器
10-14 傳輸骨幹交換器
10-7 橋接器的運作原理
10-15 傳輸骨幹架設
10-8 橋接器的學習功能
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10-1 區域網路連結簡介
透通性 (transparency)
區域網路之連結因素
延伸網路距離
異質網路連結
分散傳輸量
劃分工作群組
提高網路可靠度
網路外連接
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10-2 區域網路之連接型態 (一)
區域網路之間直接連接
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10-2 區域網路之連接型態 (二)
骨幹網路與區域網路連結
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10-2 區域網路之連接型態 (三)
區域網路與廣域網路連結
區域網路之間透過廣域網路連接
Virtual Private Network (VPN)
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10-2 區域網路之連接型態 (四)
區域網路的雛形連結
Switch/Hub 連結網路
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10-2 區域網路之連接型態 (五)
區域網路的連結架構
Router 連結
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10-3 區域網路之連接元件
區域網路之連接元件
訊號增益器 (Repeater)
集線器 (Hub)
橋接器 (Bridge)
第二層交換器 (Layer-2 Switch)
路由器 (Router)
第三層交換器 (Layer-3 Switch)
網路閘門 (Gateway)
連接元件與連接網路之間通訊協定之關係：
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10-4 訊號重置器
訊號重置器 (Repeater) 功能
脈衝訊號
雙向傳輸
連接相同之通訊協定的網路
基頻網路之延伸距離
連接介面之轉換
訊號增益器之功能圖
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10-5 集線器 (一)
集線器 (Hub) 之特性
傳輸速率：10 Mbps (10BaseT)、10/100 Mbps (100BaseT)、100/1000 Mbps
(1000BaseT)。
半雙工傳輸
共享頻寬
集線器之內部結構概念圖
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10-5 集線器 (二)
Class I 與 Class II 集線器
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10-5 集線器 (三)
堆疊式集線器
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10-6 橋接器 (一)
橋接器 (Bridge) 的協定堆疊
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10-6 橋接器 (二)
橋接器的運作程序
具備有兩只網路卡：
• Token-Ring 網路卡 (Token-Ring 通訊協定)
• Ethernet 網路卡 (CSMA/CD 通訊協定)
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10-6 橋接器 (三)
利用橋接器所連結網路的特性
提高網路的可靠度
增加網路效益
提昇網路安全性
配合地理環境
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10-7 橋接器的運作原理
橋接器的運作原理
位址辨識功能
學習功能
過濾 (Filtering) 功能
前送 (Forwarding) 功能： (Store-and-Forward)
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10-8 橋接器的學習功能 (一)
過濾資料庫 (Filter Database)
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10-8 橋接器的學習功能 (二)
學習演算法 (Learning
Algorithm)
前送程式 (Forwarding
Process)
• 由目的地位址判斷
學習程式 (Learning
Process)
• 由來源位址來學習
過濾資料庫 (Filtering
Database)
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10-9 擴張樹演算法 (一)
橋接網路之迴路問題
造成學習困擾
實例：
• 迴路造成橋接器 X 和 Y 上學習得到埠口 1 及 2 都擁有工作站 A 和 B。
• 工作站 A 傳送訊框給工作站 B，橋接器 X (Y) 判斷屬於埠口 1 之工作站而
不予轉送，則訊框無法到達 B。
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10-9 擴張樹演算法 (二)
擴張樹之特性
根點橋接器 (Root bridge)
傳輸費用 (Transmission Cost, TC)
路徑費用 (Path Cost)
根埠口 (Root Port)
根路徑費用 (Root Path Cost, RPC)
代理埠口 (Designated Port)
代理橋接器 (Designated Bridge)
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10-9 擴張樹演算法 (三)
橋接網路之擴張樹範例 (為展開前之網路)
擴張樹的演算結果
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10-9 擴張樹演算法 (四)
分散式擴張樹演算法 (Distributed Spanning Tree Algorithm)
IEEE 802.1 D 標準
『橋接器協定資料單元』(Bridge Protocol Data Unit, BPDU)必須包含
下列訊息：
• 根點橋接器識別碼
• 根點路徑費用
• 橋接器識別碼
• 埠口識別碼
主要包含三個步驟
• 找出根端點橋接器 (Root Bridge)
• 找出每一橋接器的根埠口 (Root Port)
• 找出每一區域網路的代理埠口 (Designated Port)
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10-9 擴張樹演算法 (五)
分散式擴張樹演算法
範例：
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10-10 Layer 2 Switch (一)
Layer 2 Switch 的特性
類似多埠口橋接器 (Multi-port Switch) 功能
• 以 Ethernet 網路為主
透通交換方式 (Cut-through Switching)
每埠口學習及紀錄 1024 個 MAC Address (Ethernet Address)
每埠口有自動調速的功能
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10-10 Layer 2 Switch (二)
功能：分割碰撞網域 (Collision Domain)
埠口之間交換訊框不受 CSMA/CD 協定限制。
每一埠口皆是獨立區段之 Ethernet 網路
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10-11 路由器 (一)
協定堆疊
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10-11 路由器 (二)
路由器功能
下一路徑選擇 (Next-hop Routing)
路由表之建立
• 固定路由表 (Fixed Routing Table)
• 動態路由表 (Dynamic Routing Table)
– Routing Information Protocol (RIP)
– Open Shortest Path First (OSPF)
分割區域網路
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10-12 Layer 3 Switch
Layer 3 Switch 之功
能
多埠口路由器
(Multi-port
Router) (IP
Router)
不具備協定轉換
功能
具有 Layer 2 交換
功能，又稱為
Layer 3/2 Switch。
可依照 IP-MAC
對照表規劃『虛
擬網路』。
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10-13 網路閘門
網路閘門 (Gateway) 功能
協定資料單元 (PDU) 轉換
位址轉換
通訊協定轉換
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10-14 傳輸骨幹交換器
傳輸骨幹交換器之功能
整合不同的傳輸媒介
整合不同通訊協定之網路，如 FDDI、ATM 或 Gigabit Ethernet 等。
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10-15 傳輸骨幹架設 (一)
分散式傳輸骨幹 (區域網路)
架設較容易，但維護較困難。
串接過多交換器，容易造成傳遞延遲時間過長
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10-15 傳輸骨幹架設 (二)
集中式傳輸骨幹 (區域網路)
價格較昂貴
維護較容易
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