# 電腦網路與通信系統、行動通信網路系統
###### tags: `說明`
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筆記內容用於個人學習，大都整理自公開的網路資訊，再加上自己的學習心得
> [name=mohjj][time=2019 ，07 ，01][color=blue]
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[TOC]

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# 資料傳輸方式
==依**傳輸方向**區分==
## 單工、半雙工、全雙工
### 單工
資料僅由一端傳送，一端接收
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滑鼠、收音機、電視、印表機...
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### 半雙工
資料同一時間只能單向傳送，但不同時間可以雙向傳輸
:::info
無線電、RAM、事務機...
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### 全雙工
任何時間都可以雙向傳輸
資料同一時間只能單向傳送，但不同時間可以雙向傳輸
:::info
電話、數據機...
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==依**傳輸線多寡**區分==
## 串列(序列)傳輸、並列(平行)傳輸
### 串列
由單一線路傳輸資料，每次1個 bit
:::info
==USB== ，SATA， ==RS-232==， IEEE 1394
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### 並列
由數條線路傳輸資料，每次8個 bits以上
:::info
LPT ，IDE/==SCSI==
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比較

| 比較項目 | 並列 | 串列 |
| -------- | -------- | -------- |
| 速度 | ==快== | 慢 |
| 成本 | 高 | 低 |
| 距離 | 短 | 遠 |
| 方式 | 同時傳送多個位元 | 一次傳送一個位元 |
| 應用 | 匯流排、印表機 | 數據機、滑鼠 |

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==依**傳輸訊息多寡**區分==
## 基頻傳輸(baseband)、寬頻傳輸(broadband)

### 基頻傳輸
1. 數位式的方式傳輸訊號
2. 可雙向傳輸
3. 適用於區域網路，傳輸距離約數公里
4. 多通道時採用 TDM 分時技術，即利用不同時間點將傳輸路徑分成數個通道，每個通道使用不同的時間區段

### 寬頻傳輸
1. 類比式的方式傳輸訊號
2. 只單向傳輸
3. 適用於廣域網路，傳輸距離約數公里
4. 多通道時採用 FDM 分頻技術，即將傳輸路徑分成數個通道，每個通道使用不同的頻率

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==依**傳輸協調方式**區分==
## 同步傳輸、非同步傳輸

| 比較項目 | 非同步傳輸 | 同步傳輸 |
| -------- | -------- | -------- |
| 傳送方式 | 一次傳送一個字元，資料之前加上起始位元，資料的尾端會加上結束位元與檢查位元。 | ==一次傳送一個字組==而不是一個字元，不含起始位元。|
| 偵錯 | 強 | 弱 |
| 速度 | 慢 | ==快== |
| 應用 | 網路上電腦之通訊 | 電腦內部資料的讀取 |


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# FDMA、TDMA、CDMA
何謂FDMA、TDMA、CDMA？

多重接取(Multiple Access)技術，依方式分有
**FDMA:(Frequency Division Multiple Access)**
**TDMA:(Time division multiple access)**
**CDMA:(Code Division Multiple Access)**

三種。多重接取的功能主要是作為控制頻寬資源之用，由於行動電話使用的無線電頻寬十分有限，並不像有線網路只要抽換或加舖線路即可增加頻寬，因此頻寬的使用必須隨機調配，也就是用戶要打電話時，系統才指派頻寬給用戶使用，並於通話結束後取回頻寬，以便指派給稍後要打電話的用戶使用。

一個行動電話系統之容量就像一間會議室的空間，FDMA及TDMA就像是將大會議室分隔成許多小會議室，用戶要用時，就分派給一間小會議室，如此可以給多用戶使用；而CDMA則是不隔間，但不同用戶使用不同的展頻碼(Spreading Code)來調變，接收器可依不同展頻碼來過濾掉其他用戶訊號而取出需要的資訊。

讓我們看看雞尾酒會頻道存取的理論。在一個大房間內，有許多人正在交談，TDM的方式就是所有的人集中在房子中間，但是大家輪流交談，也就是先和某人說完後，再和另一人交談；FDM則是將人群分成好幾團，每一團同時之間都有自己的對話，但團與團之間是獨立開來的。CDMA則是讓大家集中在一起聊天，但每一對所說的語言都不同，說法語的這一對只認定法語，並將其他聲音視為雜訊。因此CDMA主要重點在於能夠萃取出自己想要的訊號，並將任何其他東西視為隨機雜訊。

### FDMA(Frequency Division Multiple Access)
==EX:寬頻傳輸使用==
FDMA的方式是在**頻率上直接切割**，將全數頻寬切成每個等寬頻帶的通道，每個通道可供一個用戶使用

### TDMA(Time division multiple access)
==EX:基頻傳輸使用==
TDMA(如GSM)則是先切成幾個略小的頻帶(此一動作不是必須的，視系統而定)，然後每個頻帶上再切割成時間等長的時槽(Slot)，若干個時槽再結合成訊框(Frame)，每個訊框的第一號時槽組成TDMA的第一號通道，其餘依此類推，每一通道供一用戶使用，如此不同用戶的訊號便不至於重疊。

### CDMA(Code Division Multiple Access)

CDMA好比在一間房間中，同時有一組人用中文交談而另一組人用英文交談，彼此會有干擾的產生，即在中文聽者耳中英文只是較大的噪音而已，並不會影響到聽中文的辨識能力，因此可以在同一時間、空間，有多組人用不同語言交談。但當數目多到一定程度時，彼此距離必須拉近才能聽見，此時涵蓋率相對降低，容量亦受限制。

CDMA允許 ==**任何工作站在任何時間，可在整個頻譜上傳輸**==。多個同時間傳輸可藉由編碼理論來區隔，CDMA同時也不假設碰撞的框架全然會受干擾。相反的，它假設多個訊號可以線性方式加在一起。

優點:
:::info
- CDMA可避免時序同步化的問題以及頻道分配的問題，它為完全非集中式以及完全動態方式
- 可以應用在保密和安全傳輸上
- 不需要同步（asynchronous）
- 在理想無雜訊的CDMA系統中，容量(也就是工作站的數目)可以任意的大
- 任何工作站在任何時間，可在整個頻譜上傳輸
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# 4G、4.5G、5G
## 4G
### LET(Long Term Evolution)
長期演進技術
* 為高速下行封包接入（HSDPA）過渡到4G的版本，俗稱為3.9G
* 下載使用==OFDMA==， 上傳使用==SC-FDMA==以節省電力。下行資源包括頻率資源、時間資源和空間資源，即既有分頻多工，又有分時多工，又有空間多工
* 分頻多工: ==FDD== 即分頻雙工（英語：Frequency-division duplex）
* 分時多工: ==TDD== 即指分時雙工（英語：Time-division duplex）
* 空間多工:
* 不同的國家在 4G 使用頻率上是不同的
:::success
截至2018年，全台灣 4G LTE 使用的頻段一共有六種頻段，分別為：
FDD-LTE Band 1：2100MHz
FDD-LTE Band 3：1800MHz
FDD-LTE Band 7：2600MHz
FDD-LTE Band 8：900MHz
FDD-LTE Band 28：700MHz
TDD-LTE Band 38：2600MHz
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### LTE-A(LTE-Advanced)
進階長期演進技術
* 是長期演進技術（LTE）的提升版本，理論上網速度 **==比 3G 快十倍==** 以上，也是4G規格的國際高速無線通訊標準

:::info
關鍵技術
==**載波聚合**==:

達到頻寬擴展，提升傳輸速率

==**利用MIMO(多重天線)**==

傳輸數量:大幅提升頻譜的效率。

==**利用CoMP(多基地台協同運作)**==:

改用戶(UE)所受到的同頻干擾
以提升用戶(UE)的通訊品質和傳輸速率
提升訊號覆蓋率

==**使用中繼站(Relay)**==:

加強傳輸訊號

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## 4.5G
### LTE Advance Pro
其概念由NOKIA 於 2014 年底首次提出，並於 2015 年 10 月被 3GPP 確認成為LTE的新標準。正如名字所示意般，4.5G 是 LTE、LTE Advance 的進一步技術演進，亦是各大網路商進入 5G 前的重要一站。
## 5G
### 5th generation mobile networks
或5th generation wireless systems，簡稱5G）是最新一代蜂窩行動通訊技術，是4G（LTE-A、 WiMAX-A）系統後的延伸。
* 5G網路的主要優勢在於，資料傳輸速率遠遠高於以前的蜂巢式網路，最高可達 ==10 Gbit/s==，比目前的有線網際網路要快，比先前的4G LTE蜂巢式網路快100倍。
* ITU IMT-2020規範要求速度高達 ==20 Gbit/s==

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# 802.1X 網路標準重點

| 802.11 實體層協定| 頻率(GHz) |實際速度 |
| -------- | -------- |-------- |
| a | 5 |54 Mbit/s |
| ac | 5 | 867Mbit/s， 1.73 Gbit/s， 3.47 Gbit/s， 6.93 Gbit/s|
| ax | 2.4/5 |10.53Gbps |
| n | 2.4/5 | 600 Mbit/s |
| b | 2.4 |11 Mbit/s |
| g | 2.4 |54 Mbit/s |

802.11
- 使用 **ISM** 頻道傳送訊息
- 802.11a 使用 OFDM
- 802.11b 使用 DSSS
- 允許**多重存取**

802.15
- ZigBee，也稱紫蜂[1]，是一種低速短距離傳輸的無線網路協定，底層是採用IEEE 802.15.4標準規範的媒體存取層與實體層

802.16
- WIMAX

802.3
- 乙太網路

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# NFC vs Bluetooth
## NFC (近距離無線通訊)
RFID 跟 NFC 是很相似的
* RFID 是一種長距離的射頻識別技術
* NFC 是短距離的無線通訊技術，有效距離只有20公分的通訊模式
* NFC 就是把一個 RFID 的晶片跟讀卡機放在手機裡面，就是 NFC 了
* NFC 不需電源，為被動式 RFID

| 比較| NFC | Bluetooth |
| -------- | -------- |-------- |
| 耗電量 | ==低== |高 |
| 傳輸速率 | 慢 |==低== |
| 安全性 | ==高== |低 |
| 傳輸距離 | 短 |遠 |

:::info
==NFC 優點==
1. NFC 不需電源，對於行動電話或是行動消費性電子產品來說，NFC的使用比較方便。

2. NFC 的短距離通訊特性正是其優點，由於耗電量低、一次只和一台機器連結，擁有較高的保密性與安全性

3. NFC 有利於信用卡交易時避免被盜用。NFC的目標並非是取代藍芽等其他無線技術，而是在不同的場合、不同的領域起到相互補充的作用。
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:::info
==藍芽傳輸距離==
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# VPN(Virtual Private Network)
## 虛擬私人網路
是一種常用於連接中、大型企業或團體與團體間的私人網路的通訊方法。它利用隧道協定（Tunneling Protocol）來達到保密、傳送端認證、訊息準確性等私人訊息安全效果，這種技術可以用不安全的網路（例如：網際網路）來傳送可靠、安全的訊息。需要注意的是，加密訊息與否是可以控制的，如果是沒有加密的虛擬私人網路訊息依然有被竊取的危險。
## PPTP(Point to Point Tunneling Protoco)
點對點隧道協定
是實現虛擬私人網路（VPN）的方式之一。PPTP使用傳輸控制協定（TCP）建立控制通道來傳送控制命令，以及利用通用路由封裝（GRE）通道來封裝對等協定（PPP）封包以傳送資料。這個協定最早由微軟等廠商主導開發，但因為它的加密方式容易被破解，微軟已經不再建議使用這個協定。
## L2TP
第二層隧道協定
是一種虛擬隧道協定，通常用於虛擬私人網路。L2TP協定自身不提供加密與可靠性驗證的功能，可以和安全協定搭配使用，從而實現資料的加密傳輸。經常與L2TP協定搭配的加密協定是IPsec，當這兩個協定搭配使用時，通常合稱L2TP/IPsec。
## IPSec(Internet Protocol Security)
網際網路安全協定
是一個協定套件，透過對IP協定的封包進行==加密和認證==來保護 IP 協定的網路傳輸協定族（一些相互關聯的協定的集合）。

IPsec 由兩大部封包成：
- （1）建立安全封包流的金鑰交換協定（**IKE協定**)
- （2）保護封包流的協定（**ESP協定** 或 **AH協定**）。

網際網路金鑰交換（IKE協定)。
加密封包流的封裝安全載荷協定（ESP協定）
認證頭協定（AH協定）

用於保證資料的機密性、來源可靠性、無連線的完整性並提供抗重播服務。

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# IPv4 跟 IPv6 比較
## IPv4 跟 IPv6 比較重點比較如下

[詳細比較請參考這邊](https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/zh-tw/ssw_ibm_i_71/rzai2/rzai2compipv4ipv6.htm)

:::info
| 說明 |IPv4 |IPv6|
| :--------: | :-------- |:-------- |
|Address（位址）| ==**32**== 位元長（4 個位元組）形式如 192 ==**.**== 168 ==**.**== 1 ==**.**== 0 |==**128**== 位元長（16 個位元組）形式如 xxxx ==**:**== xxxx ==**:**== xxxx ==**:**== xxxx ==**:**== xxxx ==**:**== xxxx ==**:**== xxxx ==**:**== xxxx|
|IP header（IP 標頭）| ==**20-60**== 個位元組的可變長度，取決於呈現的 IP 選項。| ==**40**== 個位元組的固定長度。 沒有 IP 標頭選項。 通常，IPv6 標頭比 IPv4 標頭簡單。|
傳送|單點傳送（unicast)<br>群組傳送（multicast)<br>廣播傳送 (broadcast)|單播（unicast)<br>多播（multicast)<br>任播（anycast)|
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