Teacher：黃 鎮 淇 (Huang Jen-Chi)

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1 Teacher：黃 鎮 淇 (Huang Jen-Chi)
電腦網路的種類 Teacher：黃 鎮 淇 (Huang Jen-Chi) 國立屏東大學 電腦與通訊學系 4.1 區域網路 4.2 都會網路 4.3 廣域網路 4.4 行動無線上網 4.5 無線區域網路 4.6 電力線上網 4.7 網際網路

2 4.1 區域網路(LAN) 區域網路的傳輸媒體 一、雙絞線：

3 4.1 區域網路(LAN) 區域網路的傳輸媒體 二、同軸電纜：

4 4.1 區域網路(LAN) 區域網路的傳輸媒體 三、光纖電纜：

5 4.1 區域網路(LAN) 區域網路的拓樸架構 區域網路的拓樸架構最主要的有三種：星狀（star）、環狀（ring）、及匯流排（bus）。
同軸電纜組成 星狀拓樸 雙絞線組成 雙環拓樸 光纖組成 混合型架構 匯流排與星狀的組合 環狀與樹狀組成的FDDI網路 各種拓樸整合的大型區域網路系統

6 4.1 區域網路(LAN) 區域網路的拓樸架構： 星狀+匯流排。

7 4.1 區域網路(LAN) 區域網路的拓樸架構： 環狀+樹狀。

8 4.1 區域網路(LAN) 區域網路的拓樸架構：星狀+環狀+匯流排。

9 4.1 區域網路(LAN) 區域網路存取控制技術 區域網路中的網路存取控制技術： 1. 隨機控制（random control）
2. 分散控制（distribute control） 3. 集中控制（centralized control） IEEE 802委員會所建議的媒體存取控制（MAC）： 載波感測多重存取/碰撞偵測（carrier sense multiple access with collision detection，CSMA/CD），編號 為IEEE 802.3。 權杖匯流排（token bus），編號為IEEE 802.4。 權杖環（token ring），編號為IEEE 802.5。

10 4.1 區域網路(LAN) 乙太網路（Ethernet） 乙太網路採用廣播方式（broadcast）的網路。
使用載波感應多重存取／碰撞偵測（CSMA/CD） 基頻技術傳送資訊框（frame）。 由美國（Xe r o x ）公司的 P o l o Al t o 研究中心（PARC）於1975年研製成功。 乙太網路的連接方式： 10 BASE T RJ-45電話對扭電線 星型 基頻、10Mbps 10 BASE 2 BNC、RG-58 同軸電纜 匯流排 10 BASE 5 AUI同軸電纜

11 補充：乙太網路原理 CSMA/CD CS-Carrier Sense載波感應 MA-Multiple Access多重存取
CD-Collision Detection碰撞偵測 乙太網路的運作方式如下： 在網路上的任何一台工作站主機，如果要進行資料傳輸時，必須先傾聽是否有其它工作站也同時發出上網的訊號，這個就是載波感應（Carrier Sense） 多重存取是指很多工作站可以共用相同的傳輸媒體(Multiple Access) 若傳送資料時，產生訊號碰撞 (Collision Detection) 的情形，資料內容將無法辨識。此時所有工作站需同時退出網路，等待一段隨意時間後再重新發出上網訊號

12 4.2 都會網路（MAN） 根據美國電機電子工程師學會（IEEE）的802委員會所制定的802.6標準。
主要為了區域網路和區域網路之間的長距離、高速連接。 終端用戶可以使用T1或T3專線連上交換高速數據服務。 最適合於五十公里方圓的網路區域。

13 4.3 廣域網路（WAN） 可以橫跨數公里或千公里(50公里以上)來進行資料傳送。 一般是利用電線路和電信公司的交換機來傳送資料。
廣域網路由散置於各處的區域網路構成 (Ethernet、TokenRing、FDDI等介面為主)。 可透過公眾數據網路互連，或點對點的固接式或撥接式的線路互連。

14 4.4 行動無線上網 無線網路依據其所使用功率及技術，應用的對象與服務 的範圍並不一樣
無線網路依據其所使用功率及技術，應用的對象與服務 的範圍並不一樣 短距離的無線網路技術，例如使用於周邊設備連接 的藍牙、以區域網路為主的802.11x，藍牙為10公尺 以內，802.11x大約200公尺以內 一般對於行動上網的定義，是指可以更大範圍移動 的都會無線網路或廣域無線網路。 WiFly WiMAX 3G、3.5G與LTE

15 4.4.1 WiFly Wifly 是一家公司所提供的提供Wi-Fi無線上網服務的一項服務，你也可以看做是能Wi-Fi上網的地方。
WiFly與台北市政府合作在1999年進行的公眾無線區域網路，採用802.11x技術，大多數的設備已內建支援，只要向ISP申請或購買一組帳號即可在戶外上網。原則上來說，這項服務是要付費。某些電信業者是免費使用。 由於802.11x的訊號範圍較小，為了達到高覆蓋率，必須廣設熱點Hot Point，也就是存取點(Access Point:AP) 在人口密度低的地方建置WiFly較不合經濟效益。 當使用者在不同的AP移動時，由於無漫遊功能，所以會斷訊，使用者必須重新連接，才能繼續上網。

16 4.4.2 WiMax WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)的技術標準規格為IEEE x，傳輸速率最高可達到70Mbps，傳輸範圍可達50公里，被視為未來4G技術。 WiMax特性為 包含無障礙空間(-Line-of-Sign:LOS)及非無障礙空間(Non-Line-of-Sign:NLOS)技術、傳輸距離長、網路涵蓋範圍廣 支援語音、影像等服務之QoS (Quality of Service)需求 支援多種工作頻段、可配合不同國家之頻譜規範 高頻譜效率、高傳輸效率 具彈性的系統容量

17 4.4.2 WiMax 802.16：固定式無線存取系統、使用10/66GHZ頻段、連線要求無障礙空間LOS、傳輸距離50Km、端速300Kbps~2Mbps 802.16a：增加障礙空間NLOS的傳送規範，強化微波的障礙穿透性，但傳輸距離縮短。傳輸距離4~9Km、端速300Kbps~2Mbps 802.16b：針對5GHz~6GHz頻段、增加Qos、取代802.11a的規格 802.16d：傳輸速度75Mbps,傳輸距離30-50km,為固定式架構 802.16e：提供高速移動的服務持續性、功率和用電的精省性、移動速度可達120Km/hr(與GPRS相同、但PHS只能到100Km/hr)、涵蓋範圍2-5km與GPRS相同(與6個PHS基地台相同)、傳輸速率傳輸速度30Mbps(GPRS只有9.6K~115Kbps)

18 4.4.3 3G、3.5G與LTE 各代行動通訊技術比較表 LTE行動網路技術
LTE先期傳輸數度為100M/50Mbps，並計劃於Advance LTE中達到4G技術的1Gbps速度的要求。 LTE基地台的覆蓋範圍只有3公里，比WiMax的50公里小很多，但是由於可以使用原先的3G/3.5G基地台的優勢，可以降低建置成本。 技術 1G 2G 2.5G 3G 3.5G 通訊標準 AMPS GSM GPRS WCDMA HSDPA 傳輸速度 9.6Kbps 40Kbps 384Kbps 14.4Mbps

19 G、3.5G與LTE(補充) 2G 第二代行動電話 GSM是採用ITU-T規範，最快的傳輸速度為9.6 Kbps，它可以提供的服務除了如傳統電話功能的負載服務之外，還可以發出求救訊號給最近的緊急救援單位，功能類似於119；另外，它也可以提供遠端服務與附加服務，如多方通話、短訊(簡訊)服務（Simple Message Service；SMS）等等 2.5G 第2.5代行動電話 GPRS（General Packet Radio Services，分封無線電服務），是一種運用於泛歐數位式行動電話的新技術，在現有GSM大哥大網路上加裝GPRS設備後，可以增加數據的傳輸速率 現有GSM的傳輸輸速率為9.6 kbps，加裝GPRS設備後，傳輸速率快上十倍，理論到可以達到115 Kbps的速率，實際值為40Kbps。 GPRS手機隨時都可以和基地台相連線。

20 G、3.5G與LTE(補充) 3G 第三代行動電話 分碼多重存取CDMA (Code Division Multiple Access)，使用直接序列展頻(DSSS)，具有很強的抗干擾能力 可讓多位使用者可共享一個無線頻道 目前使用最多的是美國地區 台灣的電信業者使用CDMA系統有亞太寬頻 目前第三代行動系統3G改良CDMA技術，包含WCDMA(日本、台灣)、CDMA2000(韓國、台灣亞太)、TD-SCDMA(大陸) 對應多媒體的高速上網最高速移動時可達到 384kbps ，靜止時可達到 2Mbps 的傳送速度

21 4.4.3 3G、3.5G與LTE(補充) CDMA系統的優點
增加系統的容量：間接消除了大部份的忙線信號、斷線及串音等由系統擁塞所引起的現象。 功率需求低：CDMA手機的傳輸功率位準約是AMPS及TDMA的1/25到1/1000。這些低功率的需求，使得攜帶式電話更加小巧，而且具有較佳的通話時間及待機時間。 通訊品質佳：CDMA的擴頻信號，無論在室內或室外都能比其它系統提供更好的通話。在那些受到山區地形或大樓反射信號干擾的擁擠市區或區域裏，CDMA更能改進呼叫的品質。經由減低及抑制背景噪音，CDMA的語音編碼技術可提供更好的語音品質。 通訊可靠度高：CDMA應用一種已得到專利的方法，可在細胞之間自動地轉台。這種方法稱為Soft hang-off，可以大量減少在hand-off過程中被破壞、或因失敗的hand-off所引起斷線的機率。 隱密性與安全性佳：共有4.4兆個代碼可用來區別不同的呼叫，增加隱私性及消除串音。

22 G、3.5G與LTE(補充) 3.5G HSDPA(High Speed Download Packet Access)是指高速下行分組接入技術，它是3GPP組織在R5協議中為了滿足上/下行數據業務不對稱的需求而提出的一種調製解調演算法。 它可以在不改變已經建設的WCDMA網路結構的情況下，把下載速率提高。 Down Link:3.6Mbps (理論值14.4Mbps) Up Link:384K 未來發展3.75G HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Down link:14.5 Mbps Up link:1.15 Mbps (理論值5.76 Mbps)

23 考試範圍 期中考(有線網路) 第一章 第二章 第三章 第四章4.1、4.2、4.3、4.4 期末考(無線網路) 第四章4.5、4.6、4.7
教育部英文投影片(無線區域網路MAC協定) 第五章網路安全

24 4.5 無線區域網路(WLAN) 利用射頻（Ra d i o Frequency；RF）技術，如無線電波或光傳導等無線媒體，進行資訊存取之網路架構。 無線電波技術有 IEEE 、HomeRF以及藍牙技術，光傳導則有紅外線（Infrared）與雷射光（Laser）作為資料傳輸的載波。 無線區域網路（Wi r e l e s s LAN）的優點如下： 1. 不需要繁複的線路。 2. 提供充份的機動性。 3. 在訊號的有效範圍內，具備極佳的擴充性。

25 4.5.2 無線區域網路標準(WLAN) 協議 使用頻率 編碼方式 最高 速率 802.11 2.4GHz FHSS或DSSS 2M
協議　 使用頻率 編碼方式 最高 速率 802.11 2.4GHz FHSS或DSSS 2M 802.11a 5GHz OFDM 54M 802.11b HR-DSSS 11M 802.11g 802.11n 2.4GHz或 540M IEEE 無線網路的主要特性如下： 1. 傳輸速率最低為2Mbps。 2. 傳輸媒介為無線電波。 3. 通訊協定為CSMA/CA，提供優先權服務。 4. 提供保證傳送延遲服務。 5. 頻寬使用不保證公平。 6. 速度較慢較不適合多媒體資訊傳輸。

26 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 1997年美國電機電子協會IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers，Inc)公告IEEE 無線區域網路標準，這個規範中一共定義了三種不同的實體層介面(Medium Address Control，MAC)： 直接序列展頻(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS) 跳頻展頻(Frequency Hopping Spread Spectrum，FHSS) 紅外線(Infrared)技術

27 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 在無線網路中要偵測碰撞是不容易，所以利用 CSMA/CA (Collision Avoidance)來避免碰撞。在傳輸 前先發送端會等待一段隨機時間(IFS)，如果沒人傳 輸就可以傳送。如果有人傳輸就等待一個隨機的退 後時間Backoff，再重新傳輸。

28 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 大部分的無線網路都使用展頻技術，由於軍方通訊要求可靠保密，所以展頻技術抗干擾及不易被偵測，可分為DSSS直接序列展頻和FHSS跳頻展頻： DSSS直接序列展頻 (Direct Sequence Spread Spectrum) 利用展頻碼(Spreading Code)將原始訊號開展成數倍頻寬的訊號，這個展開的方法會將原來訊號的能量降低，甚至低於背景雜訊值(Background Noise)，這樣的機制讓有心擷取資料的人不易判斷出真正的訊號 FHSS跳頻展頻 (Frequency Hopping Spread Spectrum) 使用頻寬十分狹窄的窄波(Narrowband)，利用窄波於不同頻道間跳躍的方式傳遞訊號，這種傳遞方式必須建立於訊號交換的兩端，其窄波跳躍模式(Pattern)必須一致，否則無法溝通

29 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 直接序列展頻DSSS
基本原理是將要發送的基頻(Base Band)訊號轉換為能 量降低但是頻寬更寬的展頻(Spreading Signal)訊號再 傳送出去，直接展頻的技術也提高了對環境干擾的 抵抗能力。

30 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 展頻技術

31 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 展頻技術

32 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 跳頻展頻FHSS
在同步且同時的狀況下，無線連結的二端利用相互 協議的無線電波形式來傳遞訊號，這種形式為載波 在不同頻道間跳躍的模式

33 4.5.2 無線區域網路標準 (補充) 紅外線 在IEEE 系列中，IR的技術是唯一利用光來傳遞 資訊的方法，光的特性讓紅外線網路無法穿越障礙 物，在一些需要特別隱密性的網路架構中，紅外線 網路是非常適合的。 IEEE 規範的是散射式(Defuse)的紅外線技術， 這種技術並不要求發射端與接收端必須是在同一線 上(Line of Sight)，這種架構只會存在一個通訊細胞 (Cell)，也就是沒有漫遊的模式，同時紅外線網路涵 蓋範圍很小，大約是10公尺左右，傳輸速率為1- 2Mbps。

34 4.5.3 無線區域網路架構(WLAN) 無線網路的組成架構：
1. 基礎架構式無線區域網路（Infrastructure Wireless LAN）： 利用無線基地台（Access Point：AP或Base Station:BS）與有線區域網路連結，可說是有線區域網路終端部分之無線化，通常使用在已經架設有線區域網路的機構之中。 2. 對等式無線網路（Ad-Hoc Wireless LAN）： 提供不限量的用戶，能及時架設起無線通信網路。 不須任何基地台或擷取點（access point）設備，就可以快速架設無線網路環境。

35 4.5.4 無線網路加密標準 無線網路加密技術: 1.WEP（Wired Equivalent Privacy）:
它是最早也是最基礎的加密技術，運作原理是透過靜態、非交換式的金鑰加密，金鑰有一定長度（可能為64bit或128bit）。 2.WPA（Wi-Fi protected access）: 是 WEP的加強版，也是 i 標準的一部份。 在連線過程中，會有動態不同加密金鑰產生，在傳輸過程中會不斷改變，比較不容易被暴力法破解。

36 4.5 Bluetooth (補充) 藍牙技術是一種短距離無線傳輸的介面，使用的範圍在10公尺左右，使用的頻帶位於2.4 GHz的ISM 頻帶，這與IEEE 是使用相同的頻帶。 一個藍牙細胞網路（Piconet）可以同時擁有8個裝置連線，其中一個為「主控端（Master）」，其他裝置為「輔助端（client）」，同時每一個裝置又可以是另一個藍牙細胞網路的成員。 藍牙採用的調變技術為跳頻展頻與IEEE 的跳頻展頻類似，其中最大的差別在於藍牙使用快速跳頻，每秒為1600次。 為了可以傳遞語音封包，藍牙也使用連續可變斜率差調變CVSD（Continuous Variable Slope Delta）語音編碼技術；通訊協定則是採用TDMA技術，傳輸的資料頻寬大約是1 Mbps

37 4.5 ZigBee(補充) ZigBee是一種短距離、低速率、低功率無線網路技術，它是一種介於無線技術與藍牙之間的技術提案。
採用IEEE 收發器技術加入ZigBee協定的組合，在數千個微小的感測器之間相互協調實現通訊。 這些感測器只需要很小的能量，以接力的方式透過無線電波將資料從一個感測器傳送到另一個感測器，所以它的通訊效率非常高。 傳輸速率最高僅250kbs，製造成本低 只適合傳資料，不適合影音傳輸 主要應用於產業自動化控制、能源監控、機電控制、照明系統管控、家庭安全、個人健康監控、RF遙控、電腦人工輸入設備(鍵盤滑鼠)的無線傳輸

38 4.5 無線辨識系統(RFID) (補充) RFID (Radio Frequency Identification)利用IC及無線電來存取與傳遞辨識資料，具有耐環境、可重覆讀寫、非接觸式、資料紀錄豐富、可同時讀取範圍內多個RFID Tag等特性 目前運用在物流供應鏈中，對商品進行追蹤與資訊回饋 RFID設備 電子標籤 Tag：以電池有無分為主動式和被動式兩型，而被動式是接收讀取器所傳送的能量，轉換成電能，可達體積小、價格便宜、壽命長以及數位資料可攜性等優點。 讀取器：利用高頻電磁波傳遞能量與訊號，電子標籤辨識率可達每秒50個以上。可以利用有線或無線通訊方式，與應用系統結合使用。 應用系統：整合應用包括航空行李監控、生產自動管控、倉儲管理、運輸監控、保全管制以及醫療管理等。

39 4.6 電力線上網 電力線通訊（Powerline Communication；PLC） 的特點 1. 成本低 2. 範圍廣 3. 高速率
4. 即插即用

40 4.6 電力線上網

41 4.6 電力線上網 HomePlug 1.0，其特點為： 1. 採用乙太網路IEEE 802.3媒體控制（MAC）技術，最大資料傳輸速率為14Mbps。 2. 電線迴路最遠可以到達300公尺。 3. 只能在同一電線迴路中傳遞訊號，不能跨越電表。 4. 此裝置不能插在由UPS所延伸出來的電源插座上。 5. 至少要同時安裝兩個裝置以上(送訊號、收訊號)。 HomePlug AV，其特點為： 1. 支援HDTV，最大資料傳輸速率為200Mbps。 2. 包含品質服務QoS，以及128bit的AES加密。

42 4.7 網際網路(Internet) 網際網路的發展史與TCP/IP有相當大的關連性： 1969年，開發名為ARPANET的實驗性封包網路。
1980年在UNIX環境下建立TCP/IP通訊協定。 ARPANE T 分裂為民間研究機構的ARPANET，及專供國防、軍事用途的MILNET網路。 美國國家科學基金會建立另一個以TCP/IP為通訊協定的NSFNET網路，開始Internet的歷程。 1990年ARPANET正式終止運作。

43 4.7 網際網路(Internet) 1991年將NSFNET骨幹由原先的T1提升至T3，並於1992年完成，稱為「資訊高速公路」。
1991年「高效能計算」法案。 1991年我國教育部電算中心申請一條64Kbps專線，開始我國學術網路與網際網路的結合。

44 4.7 網際網路(Internet) 網際網路的服務 一、電子郵件（E-mail）服務 二、電子佈告欄（BBS）
三、網路新聞討論群服務（Newsgroups） 四、小地鼠服務（Gopher） 五、檔案傳輸（FTP） 服務 六、檔案搜尋系統（Archie）服務 七、全球資訊網（WWW）服務 八、領域名稱服務(DNS) 九、線上購物服務（On-line Shopping）或電子商務（Electronic Commerce；EC） www ：WWW server（伺服器） nptu ：國立屏東大學 edu ：學術教育單位 tw ：台灣地區