第十章 區域網路連結技術 10-9 擴張樹演算法 10-1 區域網路連結簡介 10-10 第二層交換器 10-2 區域網路之連結型態 10-11 路由器 10-12 第三層交換器 10-13 網路閘門 10-14 傳輸骨幹交換器 10-15 傳輸骨幹架設 10-1 區域網路連結簡介 10-2 區域網路之連結型態 10-3 區域網路之連接元件 10-4 訊號重置器 10-5 集線器 10-6 橋接器 10-7 橋接器的運作原理 10-8 橋接器的學習功能

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

10-2 區域網路之連接型態 (一) 區域網路之間直接連接

10-2 區域網路之連接型態 (二) 骨幹網路與區域網路連結

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)

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

10-2 區域網路之連接型態 (五) 區域網路的連結架構 Router 連結

10-3 區域網路之連接元件 區域網路之連接元件 連接元件與連接網路之間通訊協定之關係： 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：

10-4 訊號重置器 訊號重置器 (Repeater) 功能 訊號增益器之功能圖 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

10-5 集線器 (一) 集線器 (Hub) 之特性 集線器之內部結構概念圖 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

10-5 集線器 (二) Class I 與 Class II 集線器

10-5 集線器 (三) 堆疊式集線器

10-6 橋接器 (一) 橋接器 (Bridge) 的協定堆疊

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)

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

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)

10-8 橋接器的學習功能 (一) 過濾資料庫 (Filter Database)

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)

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。

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)

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

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)

10-9 擴張樹演算法 (五) 分散式擴張樹演算法 範例：

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

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

10-11 路由器 (一) 協定堆疊

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

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』。

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

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。

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

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