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# System prepended metadata

title: NW Mid (4/13)

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# NW Mid (4/13)

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[TOC]

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## 1. 網路初探
### Internet
- TCP/IP（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）：傳輸控制協定／網際網路協定
- Internet：運用 TCP/IP 開放式協定所架構的網路系統
    - 運用分散式機制使集中式系統得到進一步保障
    - 由許多區域網路互相連結形成的全球性超大網路架構

### 網路類型
![](https://i.imgur.com/WpC9LCo.png =550x)
- 個人網路（PAN，Personal Area Betwork）
- 區域網路（LAN，Local Area Network）
- 都會網路（MAN，Metropolitan Area Network）：LAN 相連構成的系統、城市網路
- 廣域網路（WAN，Wide Area Network）：nternet、TANET、HiNet、SEEDNet
- LAN 漸強，與 MAN 界定逐漸模糊

### 網路拓樸
- 網路拓樸（Network Topology）
    - 星狀網路（STAR）：架構簡單、維護容易
    - 匯流排網路（BUS）：又稱直線型網路
    - 環狀網路（Ring）
    - 樹狀（Tree）：辦公室網路、社區網路等
    - 混和式（Hybrid）架構

### 常見的網路形式
- PAN：
    - 短距、可自行架設
    - 藍芽（Bluetooth）：耗費功率低、1~24 Mbps
- LAN：
    - 短距、可自行架設
    - 有線：乙太網路（Ethernet）：100 Mbps、1 Gbps、10 Gbps、100 Gbps
        - 100 Mbps、1 Gbps 為主
    - 無線：IEEE 802.11：Wi-Fi（Wireless Fidelity，無線相容認證），約百公尺
        - 54 Mbps ~ 7 Gbps
- MAN：
    - MAN 與 WAN 架構相近
    - 運用 Gigabit Ethernet 或無線網路
- WAN：
    - 租用專線（Leased Line）：Mbps ~ Gbps，上下行一般相同
    - xDSL（Digital Subscriber Line，數位用戶認證）
        - ADSL：下行＜12 Mbps，上行＜1 Mbps
    - 光纖纜線：可達 300 Mbps
    - LTE（Long Term Evolution，長期演進技術）：下行＜300 Mbps，上行＜75 Mbps
    - WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access；全球互通微波存取）

### 網路作業環境
- 網路：資源分享與傳遞，有人提供資源，有人分享資源，硬體軟體相互配和
- 主從式架構（Client/Server）：Client 享用資源、Server 提供資源
    - Ex: WWW：Client：瀏覽器、Server：IIS、Apache
- 對等式架構（Peer-to-Peer）：節點間地位相同
    - Ex: Windows 共用中心、手機間互傳資料

### OSI 參考模式
- OSI（Open Systems Interconnection，開放系統互連）模式
    - ISO（Iinternational Organization for Standardization，國際標準組織）制定
    - 網路技術的參考模式（Reference Model）
    - 將網路技術依不同功能區分為七層：越低層越與硬體相關，越高層越與軟體相關

|   ISO/OSI model    |            |     TCP/IP model     |            |   PDU   |      |
|:------------------:|:----------:|:--------------------:|:----------:|:-------:|:----:|
| Application Layer  |   應用層   |  Application Layer   |   應用層   | Message | 訊息 |
| Presentation Layer |   呈現層   |          ▲           |     ▲      |  Data   | 資料 |
|   Session Layer    |   會議層   |          ▲           |     ▲      |    ▲    |  ▲   |
|  Transport Layer   |   傳輸層   |   Transport Layer    |   傳輸層   | Segment | 片段 |
|   Network Layer    |   網路層   |  Internetwork Layer  | 網際網路層 | Packet  | 封包 |
|  Data Link Layer   | 資料連結層 | Network Access Layer | 網路存取層 |  Frame  | 訊框 |
|   Physical Layer   |   實體層   |          ▲           |     ▲      | Signal  | 訊號 |

|  ISO/OSI   | 軟  | 軔  | 硬  | 代表架構                                       |
|:----------:|:---:|:---:|:---:|:---------------------------------------------- |
|   應用層   | 🟢  |     |     | Telnet、FTP、WWW 軟體應用介面                  |
|   呈現層   | 🟢  |     |     | ASCII、JPEG、加密                              |
|   會議層   | 🟢  | 🟢  |     | 開啟一個個視窗                                 |
|   傳輸層   | 🟢  | 🟢  |     | TCP、UDP                                       |
|   網路層   | 🟢  | 🟢  | 🟢  | IP、路由器、第三層交換器                       |
| 資料連結層 | 🟩  | 🟢  | 🟢  | 網路卡、橋接器、交換式集線器                   |
|   實體層   |     |     | 🟢  | 電纜、光纜、無線電、連街頭、集線器、一般中繼器 |

- [4. 通訊協定－OSI 參考模式](#OSI-參考模式1)


## 2. 基本通訊概念
### 通訊與傳輸
- 通訊（Communication）：
    - 訊號（Signal）在一些如大氣、電纜線、光纖等媒體中傳輸（Transmission）的過程
- 依傳輸方向分類：
    - 單工傳輸（Simple Transmission）：僅單向
    - 全雙工傳輸（Full-Duplex Transmission）：同時雙向
    - 半雙工傳輸（Half-Duplex Transmission）：可雙向，但同時單向
- 訊號三要素：$S(t) = m(t) \cdot \cos{(2 \pi \cdot f(t) + \theta (t))}$
    - 大小（Magnitude）
    - 頻率（Frequency）
    - 相位（Phase）
- 傳輸距離：訊號能量、環境適應性、大小（Magnitude）
- 波成與頻率：$c = f \times \lambda$

### 調變解調變
- 調變／解調變
    - 傳送端（Transmitter）：調變（Modulation）
        - 將訊號到一個不會與其他訊號相衝突的範圍，實現同時同地對一個以上的訊號進行傳送
    - 接收端（Receiver）：解調變（Demodulation）
        - 收到調變訊號後，經過處理將原來的訊號還原回來
- 載波訊號：$C(t) = A_C \cdot \cos{(2 \pi \cdot f_C \cdot t + \theta_C)}$
- 調變（Modulation）：載波依傳送訊號大小的不同對自己本身的震幅、頻率或相位進行調整
    - AM（Amptitude Modulation，調變幅度）：僅改變載波振福
    - FM（Frequency Modulation，調變頻率）：僅改變載波頻率
    - PM（Phase Modulation，調變相位）：僅改變載波相位

### 數位傳輸
- 數位系統對類比訊號的處理過程：
    - 類比訊號＞取樣（時序離散）＞量化（震幅離散）＞脈碼調變＞（編碼）＞數位傳輸
- 取樣：奈奎斯特定理（Nyquist Theorem）
    - 取樣率須為最高頻率得兩倍（奈奎斯特率，Nyquist Rate）以上
- 量化（Quantization）：震幅分割
- 脈碼調變（PCM，Pulse Code Modulation）：將每個取樣量化的結果以相等長度編碼表示排列
    - 64 Kbps 通道：常為語音通訊基本單位
        - 最高頻率 4000 Hz，$8000\ \text{(sample/s)} \times 8\ \text{(bits/smaple)} = 64\ \text{(Kbps)}$
        - 數位傳輸 B 通道（Bearer Channel）的傳輸速率：整合各類訊號、資料進行傳送
- 編碼（Encoding）
    - 傳輸更有效率：
        - 降低變化速率、平衡直流訊號量（DC Balance）（0、1 數量平衡）、降低電磁放射量
    - 同步（Synchronization）處理：自我時序（Self-Clocking）
        - 將時序（Clocking）訊息隱藏在訊號訊息中，可隨時調整
    - 常見種類：
        - NRZ-L（Nonreturn to Zero Level，不歸零）：不使用零電位、簡單、成本低、RS-232
        - NRZ-I（Nonreturn to Zero, Invert on ones，反不歸零）：更高位元傳輸率、FDDI
            - 微分編碼（Differential Encoding）
        - Manchester：Ethernet、Self-Clocking
        - Differential Manchester：Token-Ring、Self-Clocking
        - MLT-3：100BaseTx 乙太網路、三階位元、改變輸出值於「1」
        - 4B/5B 編碼：直流平衡、避免連續同訊號（無三連 0 或 1）、盡量選變化多數碼做編碼
            - 100BaseFx 光纖乙太網路
        - 8B/10B：超高速乙太網路（Gigabit Ethernet）
        - 8B6T：100BaseT4
- 類比處理：數據訊號不適合遠距傳輸，傳輸常換類比訊號
    - 數據機（Modem，Modulation and Demodulation）

### 多工處理
- 分頻多工（FDM，Freduency Division Mutiplexing）
- 分時多工（TDM，Time Division Multiplexing）
- 分碼多工（CDM，Code Division Multiplexing）：各使用者將 0、1 碼轉換成對應的一長串數碼
    - 各使用者的數碼距互不干擾性：其他視為雜訊、同空間同時多訊號、同頻帶互不干擾

### 數位傳輸通道
- 電信網路（Telephony）：最普遍的交換網路架構
    - 傳統電話服務（POTS，Plain Old Telephone Service）的公眾交換電話網路（PSTN，Public Switching Telephone Network）
    - DSL（Digital Subscriber Line，數位用戶線路）、租用專線（Leased Line）、手機
    - 通訊交換方式：
        - 電路交換（Circuit Switching）
        - 分封交換（Packet Switching）
        - 訊息交換（Message Switching）：儲存與轉送（Store and Forward）
            - 類似分封交換，不屬於專屬通訊電路
            - 各節點先暫存收到訊息，完整收到後再傳出
            - 應用於電子郵件，不適合即時性和交談性架構
- xDSL：以原有雙絞銅線為基礎所架構的高速網路傳送技術
    - DSL（Digital Subscriber Line，數位用戶線路）
    - 語音傳送＜4 KHz，數據資料傳輸＞4 KHz
    - ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非對稱數位用戶線路）：xDSL 中最普遍
        - 非對稱上下行傳輸速率不同：下行＜12 Mbps，上行＜1 Mbps
        - 傳送速率與傳送距離呈負相關
    - VDSL：xDSL 中最快，下行＜52.8 Mbps，上行＜3 Mbps
        - VDSL 2：上下行 100 Mbps
        - 傳輸距離只有幾百公尺，解決辦法：
            - 光纖到家（FTTH，Fiber To The Home）
            - 光纖到街角（FTTC，Fiber To The Curb）：路邊機櫃光化箱
            - 光纖到大樓（FTTB，Fiber To The Building）
            - 光纖到鄰里（FTTN，Fiber To The Neighborhood）
    - R-ADSL（Rate-Adaptive Digital Subscriber Line，可調速率數位用戶線路）
    - HDSL（High bit-rate Digital Subscriber Line，高速率數位用戶線路）
    - SDSL（Single-line Digital Subscriber Line，單線數位用戶線路）
- 無線電訊通話
    - 發展過程：
        ![](https://i.imgur.com/AApIzvT.png =500x)
        - 第一代：無線電話實現（全語音）
        - 第二代：數位化
        - 第三代：寬頻化
        - 第四代：更快速全數據化


## 3. 傳輸媒介與配備
### 網路傳輸媒介
- 傳輸媒體（Transmission Media）：
    - 有線傳輸：電纜線、光纖等
        - 特性種類：材質、純度、潔淨度
        - 期望以最低成本降低傳輸衰減（Attenuation）率
    - 無線傳輸（Wireless）：空間限制或移動性（Mobility）考量
- 雙絞線（Twisted Pair）：最常見
    ![](https://i.imgur.com/my0iB9r.png =500x)
    - 無遮蔽雙絞線（UTP，Unshielded Twisted Pair）
    - 遮蔽雙絞線（STP，Shielded Twisted Pair）
- 同軸電纜線（Coaxial Cable）
- 光纖：重量輕、體積小、年限久、無輻射、無電磁干擾、低衰減、頻寬大、不受雷擊、安全性高
    - 步級式多膜光纖（Step-index Multimode Fiber）
    - 漸級式多膜光纖（Graded-index Multimode Fiber）
    - 單膜光纖（Single Mode Fiber）
- 光纜：將多光纖包在一起
- 無線電傳輸：
    - 地波（Ground Wave）：極低頻
    - 天波（Sky Wave）：電離層導波通道
    - 直線傳輸（LOS，Line-of-sight）：無線電視、大哥大、衛星、外太空、基地台須架高地

### 連接器
- 連接器（Connector）
    - RJ-45、RJ-11
    - 光纜連接頭：
        - LC 接頭：接頭較小，目前使用最普遍
        - ST 接頭：配線箱採用
        - SC 接頭：集線器、元件器採用
- 天線（Antenna）

### 網路傳輸設備
- 數據機（Modem，Modulation-Demodulation）
- 網路卡（NIC，Network Interface Card）：不同網路有不同網路卡
- 中繼器（Repeater）
- 集線器（Hub）：多埠中繼器（Multi-port Repeater）、有智慧型集線器
- 橋接器（Bridge）：兩邊有獨立寬頻
- 交換式集線器（Switched Hub）：多埠橋接器（Multi-port Bridge）：各埠有獨立頻寬
    - 第二層交換器（資料連結層）
- 路由器（Router）：具備路徑尋覓（Route Routing）功能
    - 軟體執行封包尋徑
- 第三層交換器（Layer 3 Switch）：在網路系統間執行尋徑交換
    - 尋徑工作屬於 OSI 第三層（網路層）
    - 硬體執行封包尋徑，更好的執行效能
    - 著重封包路徑交換工作，架構單純簡單，比路由器便宜
    - 較缺乏品質化服務（QoS）、網路安全防護管理、多種協定的支援
- 閘道器（Gateway）：閘通道
    - 具有比一般路由器更強的相容與轉換能力，只要支就可以轉換
    - 價格較高


## 4. 通訊協定
### 協議的制定
- 通訊機制：通訊協定（Protocol）
- 常見的國際機構：
    - IEEE（The Institute of Electrical and Electronic Engineers，電機電子工程師協會）
    - ANSI（American National Standards Institute，美國國家標準組織）
    - ITU（International Telecommunications Union，國際電信聯盟）
    - CCITT（Consultative Committee on International Telephone and Telegraph，國際電話電報諮詢委員會）
    - ITU-T（ITU-Telecommunications Standardization Sector，國際電信聯盟－電信標準支部）
    - EIA/TIA（Electronic Industries Association/Telecommunication Industry Association，電子工業協會／電信工業協會）
    - ISO（International Organization for Standardization，國際標準組織）
    - IAB（Internet Architecture Board，網際網路架構委員會）
    - IETF（Internet Engineering Task Force，網際網路工程業務策進會）
    - IRTF（Internet Research Task Force，網際網路工程研究策進會）
    - Cisco（思科）
    - AT&T（American Telephone & Telegraphy Company，美國電話電報公司）
- 常見的標準：
    - RS232-C：EIA
    - OSI 參考模式：ISO
    - TCP/IP：IAB
    - T1 專線（1.544 Mbps）：AT&T

### OSI 參考模式
- [1. 網路初探－OSI 參考模式](#OSI-參考模式)
- 實體層：處理硬體規格與訊號轉換
    - 傳輸線材、中繼器、一般型集線器
- 資料連結層：處理相同區域網路（未透過路由器）內的通訊
    - IEEE 將其分為兩子層：
        - 媒體存取控制子層（Medium Access Control）
        - 邏輯連結控制子層（Logical Link Control）
    - 對資料加上標尾（訊框）
    - 網路卡、橋接器、交換式集線器
- 網路層：定址（Addressing）以及尋找路徑（Routing）
    - 路由器（Router）透過尋址協定（Routing Protocol）建立起尋徑表進行路徑選擇工作
        - 依據：連線路由器數量、傳輸頻寬、傳輸延遲、傳輸負載、可靠度等訊息
        - 常見尋址協定：
            - RIP（Routing Information Protocol，尋址資訊協定）
            - OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優先）
    - 常見網路層協定：IP 協定、IPX 協定
- 傳輸層：可靠性服務
    - 大資料進行拆組裝工作
    - 封包編訂序列碼（Sequence Number）
    - 常見傳輸層協定：TCP、UDP、SPX
- 會議層：連線建立、連線主控、連線重建、連線結束
- 呈現層：應用程式呈現給電腦，或電腦呈現給使用者
    - 訊息＞編碼＞壓縮＞加密＞……＞解密＞解壓縮＞解碼＞訊息
- 應用層：實際與使用者面對面，如操作按鈕與使用指令等
- 封裝／解封裝（Encapsulation／Decapsulation）

|   ISO/OSI model    |            |              Sublayer               |                      |     網路傳輸設備     |
|:------------------:|:----------:|:-----------------------------------:|:--------------------:|:--------------------:|
| Application Layer  |   應用層   |                                     |                      |        閘通道        |
| Presentation Layer |   呈現層   |                                     |                      |                      |
|   Session Layer    |   會議層   |                                     |                      |                      |
|  Transport Layer   |   傳輸層   |                                     |                      |                      |
|   Network Layer    |   網路層   |                                     |                      | 路由器、第三層交換器 |
|  Data Link Layer   | 資料連結層 | Logical Link <br> Control Sublayer  | 邏輯連結<br>控制子層 |                      |
|         ▲          |     ▲      | Medium Access <br> Control Sublayer | 媒體存取<br>控制子層 | 橋接器、交換式集線器 |
|   Physical Layer   |   實體層   |                                     |                      |    中繼器、集線器    |
- [7. 區域網路原理－IEEE 802 委員會](#IEEE-802-委員會)

### 網路協定的對照
- [Network Protocol Maps](https://gist.github.com/CMCDragonkai/14a21fc387b8ea6f585c882d0d0d9334)

![](https://i.imgur.com/b0K9Zse.png =500x)
![](https://i.imgur.com/XQiHMRB.png =550x)

### TCP/IP 協定的制定
- ARPA 最初由 ICCB（Internet Configuration Control Board，網際網路組態控制委員會）對 TCP/IP 協定進行研究，後將 TCP/IP 納入 Internet 架構中
- ICCB 重整成為 IAB（Internet Architecture Board，網際網路架構委員會），下轄：
    - IETF（Internet Engineering Task Force，網際網路工程業務策進會）：短中期課題、RFC
    - IRTF（Internet Research Task Force，網際網路工程研究策進會）：長期、理論、未來課題

### RFC
- RFC（Rquest for Comment）：一系列與 Internet 相關的文件，提到 IEFT 進行發表制定
    - 網路協定、演算法與機制的建置概念、重要會議的紀錄與意見

![](https://i.imgur.com/CRrWpm8.png =450x)
![](https://i.imgur.com/Z9Bflc1.png =500x)


## 5. 區域網路架設
### 乙太網路沿革
- [7. 區域網路原理－乙太網路](#乙太網路)
- IEEE 802.3
- 架構簡單、架設容易、價位低廉、最普遍
- Xerox Palo Alto 研究中心 Robert Metcalfe 與 Davis Boggs 所開發：2.94 Mbps
    - 源自夏威夷大學無線通訊的 Aloha 系統
    - 取名 Ethernet：以 Ether 描述傳送訊號的物質，希望網路能像以太一般充斥宇宙
- 迪吉多（Digital）、英特爾（Intel）、全錄（Xerox）：10 Mbps 乙太網路標準
    - DIX（DEC-Intel-Xeros）乙太網路
    - 使乙太網路相容於各種電腦系統中
- 全錄放棄商標權：使乙太網路可以廣用，成為主流至今

### 乙太網路分類
- 分類：
    - 依傳輸速率：家用：100 Mbps、1 Gbps，骨幹網路：1 Gbps、10 Gbps
    - 依調變方式：基頻（Baseband）、寬頻（Broadband）
    - 依傳輸媒體：雙絞線（Twisted Pair）、光纖（Fiber）等
- 乙太網路名稱：＜傳輸速率＞＜調變方式＞＜傳輸媒體＞
    - 100BaseT：100 Mbps、Baseband、Twisted Pair
    - 10Broad36：10 Mbps、Broadband、RG-58 同軸電纜，可來回 3600 公尺
- 寬頻架構：提升傳送距離、可多工、系統複雜、而貴、不易推展
- 發展：一般以十的倍數發展，10 Gbps 以上較難如此：先 40 Gbps 再 100 Gbps
    - 40 Gbps、100 Gbps 單膜光纖：40 公里
    - 40 Gbps 第八類雙絞線：30 公尺

### 乙太網路架設
- 典型架構：樹狀架構
- 材料與配備：雙絞纜線、RJ-45 連接頭、RJ-45 護套、網路卡、波線器、斜口鉗、壓線鉗、纜線測試器（Cable Tester）、集線器或交換式集線器
    - RJ-45 連接頭：8 個金屬連插片，雙叉式或三叉式
    - RJ-45 護套：防碰撞、加強固定、扭轉緩衝、顏色辨識
    - 網路卡：不同介面、Auto-Sensing、全雙工
    - 集線器或交換式集線器：電腦間與集線器間連接
        - 面板發光二極體：連接負連線狀況、連線速率、全雙工功能
- 無遮蔽雙腳纜線：
    ![](https://i.imgur.com/HMq7GWy.png =350x)
    - 互絞程度越高，EMI 互抵效果越好：
        - 第五類 UTP：
            - （白藍，藍）與（白棕，棕）每英吋互絞 3 次
            - （白橙，橙）與（白綠，綠）每英吋互絞 4 次

![](https://i.imgur.com/n2Uekd7.png =365x)![](https://i.imgur.com/yKSv85r.png =360x)
- 纜線腳位調整：
    - 直接纜線（Straight）：連接同腳位（傳送－接收）
        - 網卡－集線器
    - 跳線纜線（Crossover）：連接對應腳位（傳送－傳送、接收－接收）
        - 網卡－網卡、集線器－集線器
- 集線器、網卡腳位調整：
    - Auto MDI-X（Medium Dependent Interface Crossover，媒體相依介面跳線）
- 其他注意事項：
    - 線距：＜100 公尺
    - 未絞雙絞線：＜0.5 英吋
    - 束線：鬆緊適中
    - 彎曲半徑：＞線材質徑 8 倍（避免過多 EMI 外露）
    - 布線：盡量平順、避免扭度過大
- 超高速乙太網路（Gigabit Ethernet）：
    - 以雙絞線為傳輸線：超高速乙太網卡、第六類雙絞線
    - 以光纖線材為傳輸線：
        - 光纖線材接頭網路卡
        - 超高速乙太網路轉換器（GBIC，GigaBit Interface Converter）插槽
            - 小封裝可插拔收發器（SFP，Small Form-factor Pluggable Transceiver）
            - 尺存較小，「Mini-GBIC」
            - SFP：1 Gbps、SFP+：10 Gbps，QSFP：40 Gbps
            - 可搭配 RJ-45 接頭，節省配線開支

### 無線區域網路簡介
- 有線傳輸環境：頻需求大、地點固定、安全性嚴謹

### 無線區域網路分類
- 依網路範圍大小分類：
    - 無線都會網路（WMAN，Wireless Metropolitan Area Network）：城市
    - 無線區域網路（WLAN，Wireless Local Area Network）：校園、工廠、社區
    - 無線個人網路（WPAN，Wireless Personal Area Network）：居家、電腦周邊
- IEEE 802.11：無線區域網路的主要架構
    - 使用不須需執照的 ISM（Industry、Science、Medical，工業、科學、醫療）或 UNII（Unlicensed National Information Infrastructure，非執照國家資訊基礎建設）頻帶
    - 通過 Wi-Fi（Wireless Fidelity，無限相容認證）認證的產品可以互通 IEEE 802.11
    - 802.11n 以後規格運用多天線的多重輸入多重輸出（MIMO，Mutiple Input Multiple Output）進行設計
        - 理論最高：600 Mbps
    - 802.11ac、ad：以 Giga 級為目標
- IEEE 802.15：定義無線個人網路的部分
    - 使用不須需執照的 ISM 或 UNII 頻帶
    - 802.15.1：藍芽（Bluetooth）
        - 1.1：1 Mbps，2.0：3 Mbps，3.0：24 Mbps
        - 依不同功率消耗，傳送距離：1、10、100 公尺
    - 802.15.4：ZigBee
        - 省電、低速、遠距：＜250 Kbps，＜1 公里
        - 可搭配太陽能充電建立遠距離低速無線傳送機制
- IEEE 802.16：無線都會網路
    - 傳送範圍大、頻帶須經授權付費
    - 802.16d/e/m：WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access；全球互通微波存取）
        - 理想空曠乾淨環境：70 英里內以 72 Mbps 傳輸
        - 有線基礎建設落後的地方，若人口密度低且地形平坦，WiMax 有更好的成本效益

### 無線區域網路架設
- 缺點：最高傳送速率低、配備貴、訊後易受外界干擾、媒體共享使資訊安全受到威脅
- 傳送距離：空曠 100 ~ 150 公尺，半開放隔間環境 30 ~50 公尺（金屬成分越高衰減阻絕越高）
    - 外接天線、增加基地台
- 安全機制：雖然仍可被破解，但至少有某些保障
    - WEP（Wired Equivalent Privacy，有線等效保密）
    - WPA（Wi-Fi Protected Access，Wi-Fi 網路保護存取）
    - WPA2（IEEE 802.11i）
- 無線網路架構：
    - Ad Hoc 模式：對等式（Peer-to-Peer）
    - Infrastructure 模式：主從式（Master/Slave）
- Ad Hoc 模式無線網路架設：
    - 對等式無線網路架構：各節點直接對傳、彼此地位相同
        - 不需要存取點（AP，Access Point）設備
    - IBSS（Independent Basic Service Set，獨立式基本服務組）網路
        - 以 SSID（Service Set ID，服務辨識碼）辨識
        - 不同 SSID 不能互相通訊
- Infrastructure 模式無線網路架設：
    - 以 AP 為節點間相互通訊的中繼中心：節點＜－＞AP＜－＞節點
    - 以 SSID 對網路進行辨識
    - 中繼模式（Repeater Mode）：解決無線網路傳輸距離過短的問題
        - 擴大可傳送範圍，但傳送速率大概會只剩下原來的一半
    - 無線網路間漫遊：不同 AP 同 SSID 間的漫遊
    - 橋接模式（Bridge Mode）：不相連的有線網路運用 AP 串接起來
        - AP 平台與節點必須設相同 SSID


## 7. 區域網路原理
### IEEE 802 委員會
- [4. 通訊協定－OSI 參考模式](#OSI-參考模式1)
- 委員會名稱取決於 IEEE 一系列委員會序號，與時間無關
- IEEE 802 委員會：對區域網路、都會網路與高速網路（Hogh Speed Networks）等訂標準
    - 下分許多工作群組、負責各工作的推展
        ![](https://i.imgur.com/Ml3uUe1.png =550x)
        ![](https://i.imgur.com/1tAnwJO.png =550x)
- IEEE 802 與 OSI：
    ![](https://i.imgur.com/4l9pEIg.png =450x)
    - 802.1：高階層介面（HLI，High Level Interface）
    - 802.2：規範資料連結層上半 LLC 子層
    - 802.3 ~ 802.24：負責實體層與資料連結層下半 MAC 子層
- 代表性區域網路架構：
    - 最初：802.3、802.4、802.5
    - 目前：802.3、802.11、802.15
    - 802.3：CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection，載波感測多重存取／碰撞偵測）
    - 802.11：CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance，載波感測多重存取／碰撞避免）
    - 802.15：藍芽（Bluetooth）、ZigBee

### 乙太網路
- [5. 區域網路架設－乙太網路沿革](#乙太網路沿革)
- 開放式標準：所有人都可以參與架構開發
- 標準大致有兩個：
    - DIX（DEC-Intel-Xerox）乙太網路標準：實體層、資料連結層
    - IEEE 802.3：實體層、資料連結層下半 MAC 子層
- Ethernet 2.0 與 IEEE 802.3：
    - 訊框格式有不同規劃與定義
    - 彼此可互相通訊
    - 存取處理都採用 CSMA/CD 機制
- CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection，載波感測多重存取／碰撞偵測）
    ![](https://i.imgur.com/BYjr5Fs.png =500x)
    - CD（Collision Detection，碰撞偵測）：對多重存取可能導致的碰撞進行偵測
        - 兩種情況：同時載波感測、訊號傳輸延遲（Propagation Delay）
        - 碰撞發生後：
            - 發送點停止對資料傳送
            - 發出壅塞訊號（Jamming Signal）：32 位元的「1」
                - 清除網路線上訊號
                - 通知網路所有工作點發生了碰撞：以免持續碰撞
            - 工作點必須等待一段時間再進行載波感測
                - 退讓（Backoff）
                - 退讓時間（Backoff Time）採隨機方式產生
        - 先聽再送，送完再聽
- 訊框格式：
    - 例：＜Ethernet 標頭＞＜IP 標頭＞＜TCP 標頭＞＜訊息資料＞＜標尾＞
    - Ethernet 標頭、標尾：
        ![](https://i.imgur.com/9bH3XK4.png =500x)
    - Preamble（前序）：
        - Ethernet 2.0：8 位元組
        - IEEE 802.3：7 位元組的前序＋SFD（Start Frame Delimiter，起始訊框分界元）
    - MAC 位址：
        - IP 位址屬於第三層：邏輯位址（Logical Address）、用於路由器
        - 區域網路層級由 MAC（Medium Access Control，媒體存取控制）達成
            - 6 位元組、每片網路卡定義
            - 實體位址（Physical Address）
            - 橋接器與交換式集線器：判別封包是否屬於某個網路區塊的依據
        - `ipconfig /all`
        - 廠商位元組：OUI（Organizationally Unique Identifier）：3 位元組，需向 IEEE 申請
        - 網路卡位元組：3 位元組
        - 廣播位址（Broadcast Address）：`FF-FF-FF-FF-FF-FF`
    - Etype（上層類型）：對上層協定型態作定義，稱為 EtherType，或資料長度
        - 不同協定，有不同辨識碼（十六進位）：
            - 0600：XNS
            - 0800：IP
            - 0806：ARP（Address Resolution Protocol，位址解析協定）
            - 0835：RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向位址解析協定）
        - IEEE 最初只定義資料長度，為與 Ethernet 2.0 相容，改為同時代表資料長度與上層協定
            - 正常以太訊框的總長度：64 ~ 1518 位元組（1518 = 05EE(16)）
            - ＞1518／05EE(16)：上層協定類型，＜1518／05EE(16)：訊框長度
    - 資料欄位：總長度必須在 46 ~ 1500 位元組之間
        - 太小：填充「0」（Padding），太大：切分
    - 802.2 欄位
        - 第二層 LLC 子層：當標頭資料長度／上層協定值＜0600(16)（1536）時
        - DSAP（Destination Service Access Point，目的端服務存取點）：1 位元組 
        - SSAP（Source Service Access Point，來源端服務存取點）：1 位元組
        - CRTL（控制欄位）：1 或 2 位元組
            - 依命令格式不同決定（控制欄位前兩個位元值）
    - FCS（Frame Check Sequence，訊框檢查序列）：檢查訊框內容是否正確
        - 採 CRC-32（Cyclic Redundancy Check，環冗長檢查）方式計算，一般以硬體線路處理

### 交換式乙太網路
- 封包密碼外漏：運用交換式集線器解決（各埠有獨立頻寬）
- 碰撞網域與廣播網域：
    - 碰撞網域：會碰撞的網域
    - 廣播網域：處於同一個網域，廣播訊息的傳播範圍

|  ISO/OSI model  |            |     網路傳輸設備     | 碰撞網域 | 廣播網域 |
|:---------------:|:----------:|:--------------------:|:--------:|:--------:|
|  Network Layer  |   網路層   | 路由器、第三層交換器 |   分割   |   分割   |
| Data Link Layer | 資料連結層 | 橋接器、交換式集線器 |   分割   |   延伸   |
| Physical Layer  |   實體層   |    中繼器、集線器    |   延伸   |   延伸   |

- 交換式網路運作：藉 MAC 地址判斷所屬連接埠
    - 啟用或重設，記憶體紀錄是空的
    - 逐步學習紀錄屬於自己埠的 MAC 地址
    - 資料非永久保存，一段時間要更新，保持最新資料紀錄
    - 斷電時，記錄隨之消失
- 轉接判斷：以接收訊框目的端 MAC 地址進行路徑判斷
    - 交換式集線器：
        - 目的節點連接埠＝來源節點連接埠：不將訊號傳送到其他連接埠
        - 有對應連接埠：傳送至該對應連接埠
        - 無對應連接埠：將訊框以廣播方式傳送

