资讯网路第3ppt课件

資訊網路,.,1,第3-1章區域網路設備簡介,區域網路設備收發器中繼器集線器橋接器交換器路由器,資訊網路,.3-1章,2,以規模大小區分網路區域網路,網路依規模大小可區分成三種類型：區域網路(LocalAreaNetwork，LAN)高速、低錯誤率且涵蓋地理範圍較小（最大到數千公尺）的數位網路規模最小的網路，範圍通常在2公里內例如：同一層樓的辦公室，或同一棟建築物的網路範圍較小，可使用品質較高、速度較快的傳輸纜線設備也比較便宜，一般小型企業甚至個人都可負擔得起,資訊網路,.3-1章,3,以規模大小區分網路都會網路,都會網路(MetropolitanAreaNetwork，MAN)範圍在2至10公里，大概是一個都市的規模可視為是數個區域網路相連所組成如：連接一所大學各個校區，便形成一個都會網路都會網路比區域網路稍慢，設備也比較昂貴,資訊網路,.3-1章,4,以規模大小區分網路廣域網路,廣域網路(WideAreaNetwork，WAN)：規模最大的網路，涵蓋的範圍可跨越都市、國家甚至洲界例如：大型企業在全球各個城市皆設立分公司，將各分公司的區域網路相互連接，即形成廣域網路連線距離極長，連線速度通常低於區域網路或都會網路使用的設備都相當昂貴,資訊網路,.3-1章,5,三種網路類型的比較,資訊網路,.3-1章,6,區域網路設備,資訊網路,.3-1章,7,第一層設備,第一層設備分為：被動式：不需要供給電源如：插頭、插座、連接器、接頭、連接纜線、實體媒體主動式：需要供給電源如：收發器、中繼器（Repeater）、集線器,資訊網路,.3-1章,8,第一層設備中繼器,中繼器(Repeater)：將接收到的訊號重整、重新產生後再向前推送又稱訊號還原器、訊號增益器中繼器缺點：無法過濾網路的資料流，不能紓緩網路的交通流量,資訊網路,.3-1章,9,第一層設備中繼器圖示,資訊網路,.3-1章,10,第一層設備：集線器,功能和中繼器一樣，又稱多埠中繼器埠（Port）：集線器上的RJ-45插槽稱為Port常見：4Ports到32PortsConcentrator：採用模組化架構，插入一片類似介面卡的集線器模組，就能擴充數十個Port，這種集線器稱為Concentrator特點：連接集中，提升網路的可靠性,資訊網路,.3-1章,11,集線器分類方法：主動式與被動式集線器：主動式：現代集線器大都這種，由電源供應器取的能源來重新產生網路訊號被動式：不需要電源訊號分給多個使用者例如：撥放音樂的光碟機使用分叉線，接上更多組耳機，不重新產生位元訊號，不能延伸纜線長度智慧型與傻瓜型集線器：智慧型：有控制埠，可程式化來管理網路資料流量傻瓜型：只接收網路訊號，重複傳給另一埠，不執行管理作業,第一層設備：集線器分類方法,資訊網路,.3-1章,12,第一層設備：收發器,收發器（Transceiver）：接收器和發送器的合併裝置主動式設備功能：將訊號從一種形式轉換為另一種形式常見應用方式是將AUI埠轉換成RJ-45埠或BNC埠收發器常內建於集線器或網路卡網路卡上的收發器稱為傳訊元件,50粗同軸電纜：使用AUI介面分接（用於10Base5）50細同軸電纜：使用BNC介面串接（用於10Base2）雙絞線：使用RJ-45埠介面串接（用於10BaseT）,需要供給電源,資訊網路,.3-1章,13,第一層設備：數據機,數據機(Modem)：又稱調制解調制器功能：Modulation：數位訊號變成類比訊號的設備Demodulation：類比訊號變成數位訊號的設備數據機與電腦的連接方式分為內接式及外接式：內接式：又稱數據卡安裝時要拆卸主機外殼才能安插到主機版上,資訊網路,.3-1章,14,第一層設備：外接式數據機（1、2）,外接式：傳統外接式數據機連接到電腦RS232連接埠(又稱COM連接埠)採用USB介面：,資訊網路,.3-1章,15,第一層設備：外接式數據機（3、4）,外接式：纜線數據機(CableModem)ADSL數據機,資訊網路,.3-1章,16,第一層設備：其他數據機,其他數據機：（數位區域網路連接到外面廣域網路）CSU/DSU（ChannelServiceUnit/DataServiceUnit）：T1、E1、E3、T3類比訊號線，所用的CSU/DSUT1與T3線路：美日規格的廣域網路連線T1速率：1.5MbpsT3速率：45MbpsE1與E3線路：歐洲及紐澳規格的廣域網路連線E1速率：2MbpsE3速率：34MbpsCSU/DSU：用於上述四種線路之與區域網路連接TA/NT1：連接ISDN線路所用的TA/NT1,資訊網路,.3-1章,17,第二層設備,第二層的網路設備，包括：網路卡、橋接器、和交換器共同的特徵：使用及檢查媒體存取位址和訊框注意：同時具有第一層與第二層功能的裝置，通常被視為第二層裝置,資訊網路,.3-1章,18,第二層設備：網路卡,網路介面卡(NetworkInterfaceController，NIC)：功能：處理主機存取網路媒體的動作發送端：將上層的封包封裝成訊框，再編碼成訊號傳送到網路接收端：將接收到的訊號，解碼成為位元，再組合成訊框，送往OSI模型的上層設備處理網路卡的接頭有3種：AUI接頭：連接RG-11纜線（粗同軸電纜）BNC接頭：連接RG-58纜線（細同軸電纜）RJ-45接頭：連接雙絞線(UTP及STP)Cisco2500路由器:只有AUI連接器若要連接到UTPCat5乙太網路電纜時，就需使用接收器,資訊網路,.3-1章,19,第二層設備：網路卡的匯流排介面,網路卡：透過匯流排(Bus)與電腦溝通網路卡分為4種介面：ISA(IndustryStandardArchitecture)介面：8Bits和16Bits兩種，ISA網路卡已經沒有人用PCI(PeripheralComponentInterconnect)介面：Intel主導，支援32Bits及64Bits的傳輸USB(UniversalSerialBus)介面PCMCIA（PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation，個人電腦記憶體卡國際協會）介面：膝上型/筆記型電腦所用的網路卡現稱為PCCard常見16-bitPCCard和CardBus兩種類型的產品只有CardBus的網路卡，才支援100Mbps乙太網路,資訊網路,.3-1章,20,第二層設備：橋接器,橋接器（bridge）：乙太網路訊號的傳遞採用廣播方式：網路任何訊號，每一台電腦都收得到網路上每增加一個電子設備，就產生一個新區段橋接器連接網路區段，判斷是否要將訊號傳給下一個區段橋接器目的：分隔網路區段，過濾區域網路的資料流量將區域性資料限制在區域內橋接器優點：透通的（Transparent）：其功能對網路其他設備是透通的（Transparent）它的存在不會造成網路不通，或影響高層的通訊提高網路效能：橋接器將流量區段化排除不必要的流量，減少碰撞，提高網路效能,資訊網路,.3-1章,21,第二層設備：橋接器圖示,橋接器原理：分析收到的訊框，依訊框的MAC位址資訊判斷是否要轉送MAC位置表：（又稱轉送表格，ForwardingTable）記錄直接連到橋接器每一個埠的MAC位址包含每個網路設備的MAC位址，及設備所在的區段,資訊網路,.3-1章,22,第二層設備：橋接器的功能,學習（learning）：接收到訊框，記下來源MAC位址所對應的連接埠建立據以轉送訊框的資訊表（MAC位置表）過濾（filtering）：訊框的目的地和來源屬於同一區段(連接到同一個連接埠)不理會轉送（forwarding）：訊框的目的地和來源屬於不同區段(連接到不同的連接埠)轉送到目的地的區段緩衝（buffering）：兩個連接埠所連接的區段，它們的傳輸速率(頻寬)不同時橋接器可作為轉送時的緩衝區,資訊網路,.3-1章,23,第二層設備：橋接器建立MAC位置表,橋接器問題：產生廣播風暴：某設備要連絡另一個不知位址的設備，所產生的廣播封包(Broadcastpacket)因不會指定收件者，橋接器會予以加乘和散播，造成網路交通擁塞，效能減低廣播風暴形成的主要原因：實體連接造成一個迴路(loop)解決迴路的問題：大部份的設備皆採取擴展樹(SpanningTree)演算法網路變慢：橋接器只支援儲存後轉送(Store-and-ForwardSwitching):須檢查整個訊框無誤後才會轉送,資訊網路,.3-1章,24,第二層設備：Linux實作橋接器,ABride的三個port,資訊網路,.3-1章,25,轉送表格(ForwardingTable),轉送表格(ForwardingTable)欄位說明：portno(連接埠號)：代表該筆紀錄是記錄哪一個連接埠的資料macaddr(實體位址)：表示由該連接埠所學習得到的實體位址也就是該連接埠本身或是所連接電腦的實體位址islocal?(是否為橋接器本身的連接埠)：若為yes，表示該筆紀錄是橋接器本身的網路介面卡資訊若為no，表示該筆紀錄是該連接埠所連接的電腦ageingtimer(老化時間)：老化時間是一個計時器(timer)橋接器學得此資訊後，就開始計時，超過一定的時間後該筆紀錄就從forwardingtable去掉，重新學習新的資訊，得以反應網路狀態的改變,資訊網路,.3-1章,26,Windows實作橋接器,Windows實作橋接器步驟：必須先有多張NIC點選開始設定網路連線將所要加入橋接器的實體網路介面卡(區域連線1、區域連線2及區域網路3)點選起來按滑鼠的右鍵，選擇橋接器連線(G)項目此處的實體網路介面卡(區域連線1、區域連線2以及區域網路3)，如同前一個使用Linux作業系統的範例中eth0、eth1以及eth2一樣,資訊網路,.3-1章,27,Windows實作橋接器（續）,Windows實作橋接器步驟：產生一個網路橋接器(網路橋接器)的項目網路橋接器(網路橋接器)如同在前一個Linux作業系統的實作中的myBridge一樣的概念這樣就可以利用WindowsXP來架設出一台橋接器，完成後將如圖所示，會多出一個網路橋接器的項目,資訊網路,.3-1章,28,第二層設備：交換器,交換器(Switch)：第2層交換器(Layer2Switch)又稱交換式集線器(SwitchingHub)或多埠橋接器(Multi-portBridge)微區段(Micro-segmentation):交換器可把一個網路區隔成很多個網段類似橋接器，任何兩個連接埠(port)，可把網路區隔成兩個網段（Segment），亦即兩個碰撞領域L3交換器(L3Switch):支援至第三層的交換器提供VLAN(VirtualLAN)的功能,資訊網路,.3-1章,29,第二層設備：交換式乙太網路,交換式乙太網路：每個連接埠都能使用該網路區段的全部頻寬配合全雙工的模式，傳送和接收分別有100%的頻寬則資料傳輸可使用整個頻寬的兩倍一台NPort100Mbps交換器，若每兩個Port以全雙工模式互傳資料每對Port傳輸資料擁有200Mbps頻寬，可獲得理論上最大傳輸頻寬為100NMbps,資訊網路,.3-1章,30,第二層設備：交換式乙太網路例外情形,無法使用最大傳輸頻寬：若多個Port的封包皆送到相同目的地，會發生搶用的情形例：A、C和D電腦都要傳資料給B電腦就回到傳統式集線器情形3台電腦搶用100Mbps頻寬,資訊網路,.3-1章,31,第二層設備：交換式乙太網路優點,交換式乙太網路優點：可用頻寬達到最大：透過虛擬電路及專屬網段，使用者在無碰撞平行通訊，共享媒體的可用頻寬最大虛擬電路：交換器將各區段連接成虛擬網路，只在有需要才存在改成交換式區域網路成本低廉交換器及集線器都用RJ45，既有的硬體和纜線都可續用管理者可輕鬆配置區域網路,資訊網路,.3-1章,32,第二層設備：交換器的功能,交換器兩個主要功能：交換資料訊框：橋接器通常使用軟體來交換訊框交換器則使用硬體來交換訊框維護交換作業：交換器建立連接埠與MAC地址一覽表，稱做交換表執行迴圈搜尋，來維護交換作業,資訊網路,.3-1章,33,儲存後轉送式(Store-and-ForwardSwitching)：先接收整個訊框，檢查資料沒有傳輸錯誤再把訊框轉送到目的地所在的連接埠穿透式(Cut-throughSwitching)：交換器讀取目的地位址後，就開始轉送作業穿透式(Cut-throughSwitching)分成兩種：高速推送交換（FastForwardSwitching）：接到目的地位址，立即推送封包；延遲（Latency）時間最少，錯誤機率最高延遲（Latency）：接收第一個位元起到傳送第一個位元出去的時間無片段交換（FragmentFreeSwitching）：開始推送前，過濾造成封包錯誤的碰撞片段正常運作下，碰撞片段應小於64位元組大於64位元組的封包都是有效的封包,第二層設備：交換器推送訊框的交換方式,資訊網路,.3-1章,34,第二層設備：交換器類型,高速推送交換FastForwardSwitching,無片段交換FragmentFreeSwitching,儲存後轉送式Store-and-ForwardSwitching,資訊網路,.3-1章,35,交換器與集線器之比較,相同點：皆有許多連接埠，都做為網路的連接中心不同點：交換器會根據MAC位址來做判斷，決定訊框送往何處集線器不做決定交換器將收到的資料送到連接目的地主機的連接埠，不干擾其他不相干的連接埠集線器將收到的資料送到所有的連接埠，使得所有主機必須查看及處理所有的資料交換器:具有集線器的連接性各連接埠又同時具有橋接器之調整流量的一個綜合設備,資訊網路,.3-1章,36,第三層設備：路由器,路由器(Router)：大型網路上最重要的流量管制設備主要工作：檢查收到的封包(第三層資料)，在網路上選擇最佳路徑,資訊網路,.3-1章,37,第三層設備：路由器連接不同的網路,路由器當成區