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title: CH1.區域網路與高速網路概論
tags: 區域網路與高速網路
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## 區域網路與高速網路
### CH1. 區域網路與高速網路概論
### 電腦網路已涵蓋範圍分為三種：
> 1.區域網路(Local Area Networks,LAN)
> 2.大都會網路 (Metropolitan Area Networks,MAN)
> 3.廣域網路 (Wide Area Networks,WAN)
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### 區域網路
- 定義
> 1. Independent devices(相依性低)
> 2. Communicate directly(直接通信)
> 3. 有效範圍(<5km)
> 4. 傳輸速率(1Mbps～100Mbps)
- 主要元件：電腦設備、傳輸工具
- 實例：IEEE 802.3 Ethernet、IEEE 802.4 Token-Bus、IEEE 802.5 Token-Ring
- 基本要求
> 1. 資料傳輸速率為1 到100 Mbps 。
> 2. 網路舖設距離最長為5 公里。
> 3. 有能力連結數百部彼此可能無關的電腦設備。
> 4. 架構簡單。
> 5. 具有可靠度。
> 6. 具有可靠度。
> 7. 提供資源共享服務。
> 8. 在高負載時具有穩定性。
> 9. 具有公平性。
> 10. 容易安裝和維護。
> 11. 具有擴充性。
> 12. 低價位。
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### 網路拓樸(topology)
- 種類
> 1.星形(Star)
> 2.匯流排(bus)
> 3.環形(Ring)

#### 星狀(Star)
- 集中式管理系統
- 缺點：中央控制器損壞則該區域網路損毀

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#### 匯流排(Star)
- 廣播(broadcast)
- 電腦的損壞不影響其他通訊
- 缺點：電纜線損壞造成網路損毀
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<img src="https://i.imgur.com/Sbvfn7Z.png" width="30%"/>
<img src="https://i.imgur.com/DhfrFJu.png" width="30%"/> <img src="https://i.imgur.com/7cL0ogV.png" width="30%"/>
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#### 環狀(Ring)
- 點對點連線 point-to-point
- 傳送具單一方向性
- 缺點：中央控制器損壞則該區域網路損毀
- 常見架構：IEEE 802.5 Token-ring網路，IBM Token-ring
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<img src="https://i.imgur.com/xrUgtyt.png" width="30%"/>
<img src="https://i.imgur.com/SIdmR48.png" width="30%"/> <img src="https://i.imgur.com/qeaKFHk.png" width="30%"/>
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### 區域網路實際架構
- 採用「集線器」(Hub) 或「中樞器」(Concentrator)
- 優勢：集線器或中樞器可監控工作站的傳輸狀態
- 常見架構：Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token-bus, Token-ring, FDDI, 100VG-AnyLAN
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<img src="https://i.imgur.com/rfOeenR.png" height="300px"/>
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### ISO 七層
#### 架構
|層數|ISO-7|功能|
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|7|應用層</br>Application Layer|各種服務給應用程式使系統連結功能達到和其他應用程式交換資料。</br>檔案傳送通訊協定(File Transfer Protocol)、交易服務軟體(Transaction Server)、網路管理軟體(Network Management)|
|6|表達層</br>Presentation Layer|資料表達。</br>字元碼轉換，壓縮(Compression)、還原 (Expansion)、加密(Encryption)、解密(Decryption)|
|5|會議層</br>Session Layer|多使用者之間對談(dialog)的組成同步、管理使用者間資料傳送。</br>負責傳送或接收資料時機，達到同步交談。|
|4|傳輸層</br>Transport Layer|負責確保通訊品質。</br>督傳輸過程保證通訊品質，無法達到則通知使用者。|
|3|網路層</br>Network Layer|解決路徑選擇(routing)。</br>負責建立、維護、結束連線以及選擇路徑|
|2|鏈結層</br>Data Link Layer|提供傳輸服務給上層之通訊協定使用，上層不需了解實體層的傳輸媒介。</br>負責解決資料錯誤或遺漏(error or loss)、資料重覆接收(duplication)、資料到達目的地順序不對(out of order)。|
|1|實體層</br>Physical Layer|只負責將資料送出，不做補救措施。</br>負責編碼(Encoding) 、解碼(Decoding)。</br>配合編碼技術負責亂碼(Scrambling) 、 順碼(Descrambling) 的工作。|

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#### 層與層之間溝通方式
溝通以實作介面完成，使用下層提供的服務點Service Access Point)。兩工作站同層建立連線，每層通訊協調包含三個要素：
> 1. 通訊語法 (Syntax)：資料傳送格式、訊號強弱。
> 2. 資料意義 (Semantics)：傳送資料欄位意義、錯誤處理。
> 3. 時序 (Timing)：傳送資料速度及順序。

#### 基本功能
- 資料之包裝與拆裝 (Encapsulation/Decapsulation)
- 資料之分段與組合 (Segmentation/Reassembly)
- 通訊連線之建立 (Connection establishing)
- 資料流量之控制 (Flow control)
- 資料傳送之錯誤控制 (Error control)
- 通訊連線之多工處理 (Multiplexing)

#### 資料包裝 (Encapsulation)
傳送端每層都會將上層節作為資料加上自己的標頭，接收端由下而上解開每一層標頭。

#### 多工處理
分為向上多工(Upward Multiplexing)、向下多工(Downward Multiplexing、Splitting)兩種：
- 向上多工(Upward Multiplexing)：</br>　使得第N-1層提供更多的服務對象。
- 向下多工(Downward Multiplexing、Splitting)：</br>　第N層的一個通訊連線使用第N-1層的許多通訊連線，增加資料傳送可靠度(loss 下降)、提高效率。
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### IEEE Project 802網路結構
- 802.1 ：高層次介面 (High Level Interface)
- 802.2 ：邏輯鏈結控制 (Logical Link Control)
- 802.3 ：CSMA/CD 網路
- 802.4 ：Token-Bus 網路
- 802.5 ：Token-Ring 網路
- 802.6 ：DQDB大都會網路 (Metropolitan Area Networks)
- 802.7 ：寬頻技術 (Broadband Technical Advisory Group)
- 802.8 ：光纖技術 (Fiber Optic Technical Advisory Group)
- 802.9 ：語音／數據整合區域網路 (Integrated Voice and Data LAN Working Group)
- 802.10：區域網路安全技術 (LAN Security Working Group)
- 802.11：無線式區域網路 (Wireless LAN)
- 802.12：Demand-Priority 高速區域網路 (100VG-AnyLAN)
- 802.14：CATV網路
> 常用區域網路：802.3 CSMA/CD、 802.4 Token-Bus、802.5 Token-Ring
> 大都會網路：802.6 DQDB (Distributed Queue Dual Bus)(骨幹網路連接重要資訊據點)
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