國立清華大學資訊基礎教育 教學改進計畫 認識網際網路 2018/11/9.

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1 國立清華大學資訊基礎教育 教學改進計畫 認識網際網路 2018/11/9

2 電腦網路系統的分類 傳輸媒體分類 區域網路 網際網路: 環球之路 2018/11/9

3 電腦網路系統的分類 2018/11/9

4 電腦網路系統的分類 電腦網路系統依據它所涵蓋的範圍可以分為以下4種類型： 個人域網路(Personal Area Network, PAN)
涵蓋範圍通常僅有數公尺, 主要用途是連接個人所使用的資訊及3C相關設備。 區域網路(Local Area Networks, LAN) 涵蓋的範圍為單一的地理區域 一般而言, 區域網路的建置與管理是屬於單一組織的, 它不使用公眾通訊網路系統 2018/11/9

5 電腦網路系統的分類(續) 都會域網路(Metropolitan Area Networks, MAN)
涵蓋範圍以單一都會區為主 廣域網路(Wide Area Networks, WAN) 涵蓋多個不同的地理區域 基本上它是藉由公眾通訊網路系統結合數個區域網路及都會域網路系統而形成 目前全球最大的廣域網路系統就是網際網路(Internet)。 2018/11/9

6 傳輸媒體分類 2018/11/9

7 傳輸媒體分類 有線傳輸媒體(Wired media) 無線傳輸媒體(Wireless media) 傳輸媒體是可見的, 包括光纖、同軸電纜。
傳輸媒體是不可見的, 例如紅外線及射頻(RadiFrequency, RF) 2018/11/9

8 常見有線傳輸媒體 同軸電纜(Coaxial Cables) 雙絞線(Twisted Pairs) 光纖(Fiber Optics)
2018/11/9

9 同軸電纜(Coaxial cable) 同軸電纜的結構 一組細銅線組成中心導體, 用於負載電子訊號。 中心導體外面包覆一層絕緣體。
絕緣體外再包覆一層金屬網(稱為外層導體) , 用於接地及傳送中心導體的參考電壓。 最外層則為一層絕緣體及以塑膠材質為主的外皮, 用來保護電纜。 2018/11/9

10 同軸電纜(Coaxial cable) 與雙絞線相比較, 同軸電纜的優缺點 優點 缺點 提供較好的絕緣與抗干擾能力。
佈線施工及維護的成本較高 同時也因容易旁接線路, 而造成資訊安全的漏洞。 2018/11/9

11 雙絞線(Twisted Pairs) 一根雙絞線纜線是由數對雙絞線組合而成, 每一對雙絞線是由兩根以絕緣體包覆的銅線對絞
在單位距離內對絞次數越多, 效果越好 2018/11/9

12 雙絞線(Twisted Pairs) 雙絞線依據構造可分為以下三 有遮蔽雙絞線(Shield Twisted Pair, STP)
防護型雙絞線(Screened Twisted Pair, ScTP) 無遮蔽雙絞線(Unshielded Twisted Pair, UTP) 2018/11/9

13 RJ-45 A端 B端 網路線連接法 A端 B端 跳線連接法 2018/11/9

14 光纖(Fiber Optics) 光纖所傳送的訊號是光訊號而不是電子訊號。 光纖是圓柱形的介質波導，應用全反射原理來傳導光線。
光纖的結構大致分為裏面的核心部分與外面的包覆部分。為了要局限光信號於核心，包覆的折射率必須小於核心的折射率 光從介質1進入另一不同折射率之介質2時，其入射角的正弦（θ ）與其折射率（n）之乘積會相等： n1sinθ1 = n2sinθ2 2018/11/9

15 光纖(Fiber Optics) 光纖的構成 一根以玻璃或塑膠材質所製成極細小的中空管, 光訊號就在中空管中傳送。
中空管的外層包覆另一層玻璃或塑膠物質, 以產生光的反射作用, 使得光訊號能沿著內層中空管傳送。 光纖最外層則是塑膠製外皮用於保護脆弱的反射層物質與中空管。 2018/11/9

16 光纖的優缺點 優點 缺點 由於光纖所傳送的訊號為光訊號, 並且材質皆為非導體, 所以不會受到電磁及射頻訊號干擾, 因此適合用於戶外。
光纖的另一優點是它所能提供的頻寬在理論上是沒有上限的, 所以可提供極高的訊號傳送速度。 缺點 造價及佈線成本較前述兩種線材高出許多。 2018/11/9

17 光纖(Fiber Optics) 華裔科學家高錕因提出光纖可作長距離通訊而獲頒2009年的諾貝爾物理學獎。 2018/11/9

18 常見無線傳輸媒體 無線電波(Radio Frequency, RF) 微波(Microwave) 紅外線(Infrared)
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19 無線電波(Radio Frequency, RF)
頻率為3 Hz 至300 GHz的電磁波。 可以穿透過普通辦公室環境的大多數障礙物, 如桌椅、玻璃等。 主要應用範圍包含無線電廣播、行動通訊等。 2018/11/9

20 微波(Microwave) 微波(Microwave) 頻率為1GHz以上的電磁波 提供較高的頻寬
主要應用範圍包含無線個人網路、無線區域網路、無線都會網路、寬頻無線網路、無線廣域網路 2018/11/9

21 紅外線(Infrared) 紅外線(Infrared) 頻率高於無線電波, 但低於可見光的電磁波 無法穿透過障礙物, 同時也有發射角度的限制
一般的電視遙控器即是採用紅外線傳送控制訊號, 也常用於電腦與行動電話、PDA等數位產品或筆記型電腦之間通訊 2018/11/9

22 區域網路 2018/11/9

23 網路拓樸(Network topology)
所謂網路拓樸就是指網路系統中各項設備藉由有線傳輸媒體連接的方式。 常見的網路拓樸 匯流排(Bus topology) 星狀(Star topology) 環狀(Ring topology) 2018/11/9

24 網路拓樸(Network topology)
2018/11/9

25 區域網路通訊協定 以IEEE 802委員會所制定的協定為主
IEEE 802.1：高層區域網協議（Bridging (networking) and Network Management） IEEE 802.2：邏輯鏈路控制（Logical link control） IEEE 802.3：乙太網路（Ethernet） IEEE 802.4：令牌匯流排（Token bus） IEEE 802.5：符記環狀（Token-Ring） IEEE 802.6：都會區域網路（MAN, Metropolitan Area Network） IEEE 802.7：寬頻TAG（Broadband LAN using Coaxial Cable） IEEE 802.8：光纖分佈數據介面（FDDI） IEEE 802.9：綜合業務區域網（Integrated Services LAN） IEEE ：區域網網路安全（Interoperable LAN Security） IEEE a/b/g/n：無線區域網（Wireless LAN & Mesh） 2018/11/9

26 MAC位址 MAC位址為區域網路中辨識主機的所採用的機制。 不同的區域網路系統標準所定義的MAC位址格式不盡相同。
MAC位址是嵌入在網路介面卡內, 而不是如IP位址存放在終端設備的硬碟及記憶體中。 2018/11/9

27 MAC位址(續) 每一個IEEE 802.3標準的MAC位址由6個位元組組成
後三個位元組則為製造商所設定的網路介面卡序號 例如： A0-68-C3 在windows xp、7中，在命令提示字元中，輸入ipconfig /all，即可看到MAC address 2018/11/9

28 MAC位址(續) 2018/11/9

29 網際網路: 環球之路 2018/11/9

30 網際網路: 環球之路 Internet 的發展簡史 Internet 的通訊協定 TCP/IP通訊協定架構 IP Address
上路之前… 個人電腦所帶來的快樂和危險，很大的部 分是來自於網際網路的潛力。 2018/11/9

31 Internet 的發展簡史 網際網路的發明是歸因於對核子戰爭的恐懼。 ARPARNet計畫
“原始的構想，是建造一個在核子事件中，仍可以傳送軍事和政府資訊的網路。” ARPARNet計畫 由美國國防部(US Department of Defense, US DoD) 所屬的先進研究計畫總署(Advanced Research Project Agency, ARPA) 進行的一個網路建置 希望建立一個在戰爭發生的情況下, 仍能維持通訊能力的網路通訊系統, 並藉由此一系統將各研究單位電腦內儲存的資訊互相分享 2018/11/9

32 ARPANet計畫 ARPANet計畫 於1960年代中期開始進行
Leonard Kleinrock於1961年提出的封包交換(Packet Switching) 技術建置網路系統。 讓不同類型的網路可以共同運作，並且擁有再失去了一個或多個資料傳輸的路徑後，仍能正常的運作。 2018/11/9

33 ARPANet計畫(續) ARPANet於1969年底有了初步的成果, 當時將底下各校的主機連結起來。
加州洛杉磯分校(University of California –Los Angel, UCLA) 史丹福研究所(Stanford Research Institute, SRI) 加州聖塔巴巴拉分校(University of California –Santa Barbara, UCSB) 猶他大學(University of Utah) 2018/11/9

34 ARPANet計畫(續) 1983年初正式在ARPANet上全面採用TCP/IP協定群組, 並完整架構成一個連接多個獨立發展網路系統的連網系統(Internetwork) TCP/IP通訊協定群組植入發展中的UNIX BSD作業系統。 2018/11/9

35 ARPANet計畫(續) 1980年代中期, 美國國家科學基金會(National Science Fundation, NSF) 投資建置NSFNET，並採用TCP/IP通訊協定群組來建置該網路系統。 同時NSF也選擇支持ARPA所建置的連網系統基礎架構, 使得NSFNET與ARPANet兩大系統相容。 同時美國聯邦政府也制定且落實相關政策, 使得這個連網系統塑身成為今日的網際網路。 2018/11/9

36 Internet 的發展簡史 台灣Internet的三個重要網路 台灣學術網路-TANET: 學術研究用途
資策會的種子網路-SEEDNet: 提供許多資料庫 如今已商業化，成為數位聯合公司所擁有。 中華電信數據所的HiNet: 以商業導向的網路系統 2018/11/9

37 Internet 的通訊協定 不同的機器間怎麼能夠彼此溝通? Internet上的通訊協定 TCP/IP
通訊協定 : 通訊協定是一種軟體，用以指揮網路的運作與資訊的傳輸。 Internet上的通訊協定 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) TCP/IP 它是由一些通訊協定 (TCP, UDP, IP等) 所組成的 TCP以及UDP是用來切割資料，TCP會要求資料被正確送達，UDP將此一驗證工作留給最上層的應用程式 IP則是底層的通訊協定 2018/11/9

38 Internet 的通訊協定 Internet上的機器編號 IP Address不易記憶
IP Address不易記憶 Name Address 領域名稱系統 (DNS, Domain Name System) 可用來將name address轉換成IP address 2018/11/9

39 其他常見的通訊協定 「簡易郵件傳輸協定」 「郵局協定」 「超文件傳輸協定」 「簡易網路管理協定」
（SMTP，Simple Mail Transfer Protocol）：用來傳送電子郵件（ ） 「郵局協定」 （POP，Post Office Protocol）：用來接收用電子郵件 「超文件傳輸協定」 （HTTP，Hyper Text Transfer Protocol）：用來傳輸WWW格式HTML（Hyper Text Markup Language）資料 「簡易網路管理協定」 （SNMP，Simple Network Management Protocol）：從事網際網路管理 2018/11/9

40 TCP/IP通訊協定架構圖 TCP： end-to-end communication IP：routing
提供可靠的傳輸、流量控制、錯誤控制 IP：routing 讓packet能夠到達正確的目標 2018/11/9

41 TCP/IP與Internet IP ( Internet Protocol)
司機 --- 找到路線以把你送到下一站 TCP (Transmission Control Protocol) 導遊 --- 確定每個旅客都能安全到達 Internet並不是一個實際存在的東西，Internet並不是一個可以被擁有的東西，Internet得靠大家通力合作才得以存在。 合作機制 : TCP/IP 2018/11/9

42 TCP/IP與Internet 網路甲 網路乙 路由器 IP Network Access Protcol Physcial TCP
telnet ftp 2018/11/9

43 IP Address分級 A： ~ B： ~ C： ~ D： ~ E： ~ 2018/11/9

44 IP Address分級 2018/11/9

45 解決IPv4位址不足問題 由於網際網路的迅速擴充, 造成IPv4位址的定址空間嚴重不足, 解決方案
網路位址轉換(Network Address Translation , NAT) 利用IP分享器轉換私有及公用IP位址 動態主機組態設定協定(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)利用DHCP伺服器指派使用者端主機的IP位址 IPv6協定 2018/11/9

46 IP Address IPv4 IPv6 URL 32位元 : 43億個網址 128位元 : 每個人可以擁有6萬兆兆個
Uniform Resource location Scheme // Scheme-specific part http: , file: , mailto: , gopher: , ftp: .com, .edu, .gov, .org, .net, .tw, .jp,… 2018/11/9

47 網域名稱 網域名稱為一種便於使用者記憶及書寫的主機標示方式 網域名稱不同於IP位址，它可以使用除了數字以外的英文字母及標點符號
網域名稱的命名採用階層式命名方式 網際網路上每一台主機的網域名稱必須是唯一的 2018/11/9

48 網域名稱的結構樹 2018/11/9

49 網域名稱服務應用 網域名稱服務(Domain Name Service，DNS)應用為將主機的網域名稱轉換為對應的IP位址
DNS應用是藉由分散儲存於各個區域的名稱伺服器(Name Servers) 的資料, 以階層式架構來進行查找的工作 頂層網域(TLD) 的名稱伺服器的IP位址統一集中儲存在全球的13台根名稱伺服器(Root Name Servers) 上 這13台伺服器的名稱為A到M 2018/11/9

50 網域名稱伺服務器 網域名稱伺服器提供每一個區域內主機的網域名稱與對應IP位址間轉換的工作 每一個區域內都必須架設至少一部網域名稱伺服器
每一台網域名稱伺服器中儲存的資料包含 該區域的相關資訊(例如該區域的網域名稱) 區域內每一台主機的網域名稱及IP位址對應表 該區域所屬各個下一層區域的網域名稱伺服器IP位址 2018/11/9

51 Internet的世界 Internet 的三大基本功能 Internet 的另類話題
電子郵件 ( , Electronic Mail) 遠端上機 (Remote Login) 檔案傳輸 FTP (File Transfer Protocol) Internet 的另類話題 線上聊天 (On-line Talk) 電子佈告欄 (BBS, Bulletin Board System) 全球資訊網 (WWW, World Wide Web) 即時網路電話系統(Iphone, Telephony) Intranet / Extranet 2018/11/9

52 上網的必需品 撥接上網 利用學校網路(網路卡)上網 電腦 / 上網軟體 一條電話線路、MODEM (ISP)撥接帳號 RJ-45介面網路卡
未遮蔽雙絞線（UTP）網路線 申請IP Address 2018/11/9

53 寬頻上網 何謂寬頻技術？ Cable Modem (纜線數據機)
只要傳輸速度能夠高於V.90標準，也就是每秒傳輸五萬六千字元56Kbps，就可以稱為寬頻。 Cable Modem (纜線數據機) 利用雙向有線電視網路 (Hyper Fiber Cable) 共享 36Mbps / 768Kbps－10Mbps ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 利用現有電話線路 專線 1.6Mbps－6Mbps / 64Kbps－640Kbps 2018/11/9

54 網路設定必須先收集的資料 IP Address 配接卡位址（MAC Address）：透過winipcfg查詢
子網路遮罩： 通訊閘：（Gateway） DNS伺服器： ， 測試網路是否通暢：ping 自己確定網路卡是否ok ping Gateway：確定網路是否暢通 2018/11/9

55 Homework 比較撥接方 與專線連接: 特點 (優缺點) 使用方式與時機
解釋數據機、HUB、Router、Switch與ISP所扮演的角色 2018/11/9