第一章 绪论

 

1-1 网路的目的与基本模式

 

一、网路的目的

(一)资源共享(Resource Sharing)

让全部的 program、data、equipment 在网路上由全部 users 共用，而不受到资源所在地理位置的限制 (Tyranny of Geography)。

(二)提高可靠度(High Reliability)：分散风险

在网路上可以提供多种选择性的支援，当某一项资源出问题时，可以在网路上找出其它可以替代的副本。此外，资料档案也可以将数个副本分别存在于不同的机器上，以减少危险性。

(三)节省经费(Cost Reduction)

大型电脑的速度的为微电脑的十倍，但是价格却为后者的数千倍。现今大多数系统的设计都主张每个人使用一部能力不错的个人电脑，再将这些脑起来，并且将资料储存在一个或多个档案伺服器 (File Server) 上，而构成一个 LAN (Local Area Network)，使用 Client-Server model 运作。这样一来不论是成本效益或扩充性而言皆比一部大型电脑的系统要来得好。

(四)扩增性(Scalability)较佳

可以视需要加入新的 Client 或 Server，以提升处理能力，解决工作负载 (workload) 过高的问题。相对的，若采用大型主机 (Mainframe) 时，要提升能力，就只有更换更大型的主机，成本极高。

(五)通讯功能(Communication)

透过电脑连线可以方便人与人之间的沟通，并提供较多的资讯的交流的机会。

(六)分散处理(Distributed Processing)

可以平衡工作负荷量，将过多的工作传送到其它较空闲的电脑上处理，之后再将结果传回来，以增加处理速度。将各电脑上常用的资料分别存于各电脑上，以降低资料传输量。

 

二、通讯模式(Communication model)

(一)资料来源(Source)：资料的来源，即产生所要传递的资料的装置。例如电脑。

(二)发送器(Transmitter)

1.将来源的资料进行转换 (transform) 或编码 (encoding)，成为能够在传送系统

上传送的电磁讯号 (electromagnetic signals)。

2.例如数据机 (modem) 将数位的位元串列 (digital bit stream) 转换成类比讯号 (analog signal)，再经由电话线路传送。

(三)传送系统(Transmission System)

1.连接来源与目的地的讯号传送系统。

2.其形式可能只是单独一条传输线，也可能是一个较复杂的传送网路系统。

(四)接收器(Receiver)

1.接收传送系统所送来的讯号，将其转换成为目的系统所能处理的资料形式。

2.例如数据机将所收到的类比讯号转换成为数位讯号。

(五)目的地(Destination)：取得接收器所送来的资料。

 

1-2 通讯网路的分类(Classification of Communication Network)

 

一、用语(terminology)

(一)主机(host)：可以用来执行程式的电脑主机 (包括大型电脑)。

(二)子网路(subnet)

1.连接各 hosts，负责传输各 host 之间 messages 传输系统。

2.分成传输线和交换元件 (路由器、switch、gateway) 两部份。

(三)传输线(transmission line)：负责在各机器之间传送 bit sequence。

(四)交换元件(switching element)

主要在于连接多条连线，当一条线上的送来资料时，必须查看此讯息的目的地，以便将其送往正确的线路上。例如路由器、闸道器、交换器。

 

二、点对点通道(Point-to-point channels)

(一)点对点通道(Point-to-point channels)：

1.使用点对点的方式来连接两个装置。

2.store and forward：储存封包内容后做完处理，再选择路径。

(二)点对点的网路拓朴(Topology)

1.星状网路(Star)。

2.环状连接(Ring Structure)。

3.树状结构(Tree Structure)。

4.完全连接(Complete connected)：mesh topology。

5.不规则形状(Irregular)。

 

※讯息传递：

 

三、广播通道(Broadcast channel)

(一)特点

1.可以使用一组特殊的位址，将封包广播传送给整个网路上所有的机器。

2.属于多点传送，大部份区域网路与少数的广域网路会使用广播通道。

3.在封包 (packet) 中必须含有一个位址栏，当每部机器收到封包时，必须检查位址是否是自己的。

(二)时间分配方式：解决碰撞问题

1.静态分配(static allocation method)：

将通道的时间切割成片段，轮流分配给各个机器。

2.动态分配(dynamic allocation method)：

(1)集中式管理：

系统有一个 bus 仲裁器 (bus arbitrator) 做管理，决定谁可以使用 channel，例如 cable modem。

(2)非集中式管理：由各机器自行决定是否传递讯息，例如 CSMA/CD。

(三)广播常用的网路拓朴

汇流排 (Bus)、环状 (Ring)、卫星 (Satellite) 或无线电 (Radio) 线路。

 

四、网路拓朴(Network Topology)

[拓朴(Topology)] 10 | 89,93(2),94,96(3),98,99,104

89地三、93关三、93电员晋高、94身三、96关三、96退三、96调三、98技高、99地三、104警监二

(一)星状拓朴(Star Topology)

由一台中央装置与连接在四周设备所组成，中央装置通常是集线器 (Hub)，其他装置则各自以独立的线路与集线器进行连接。

(二)环状拓朴(Ring Topology)

1.拓朴上的所有节点会连接形成一个圆圈，资料则依环形顺序以同一方向逐一传递直到到达目的设备为止。

2.采用记号传递 (Token Passing) 的技术来传递资料，只有取得该记号的设备才能传输资料，传输完成后再释放记号供其他设备使用。

(三)汇流排拓朴(Bus Topology)

1.以一条线路来连接所有的节点，线路头尾二端结束处以终端电阻来结束布线。

2.网路中的任一节点都可以传送讯息至另一个节点中，新增或删除某一节点也不会影响到网路上的其他电脑，但是当网路资料流量大时容易产生碰撞问题。

(四)树状拓朴(Tree Topology)

1.各节点连接形成树状结构，任两个节点间仅存在一条传输路径。

2.一般树状网路会应用在透过数个集线器连接各网路，例如社区网路。

(五)网状拓朴(Mesh Topology)

1.网路中的各节点均与系统中之其他所有节点存在直接相连的路径。

2.网路节点连接成复杂的网状结构，通常每个节点均有二个以上的传输路径可以选择，但不是任意一个节点都能与其他节点连接。例如网际网路。

※参考资料：https://en.wikipedia.org/wiki/Network_topology

 

※网路拓朴的比较之一：

种类	优点	缺点	适用
星状拓朴	1.由于架构简单，易于维护与管理，是目前使用最多的网路架构 2.容易扩充： 添加或删除某个站点非常容易 3.单一设备发生问题不会影响整个网路 4.故障排除容易 (可从集线器设备上的灯号得知连线正常与否) 5.集中管理： 方便提供服务和网路重新配置	1.线路利用率不高： 一条线路只被该线路上的中央节点和一个节点使用 2.中央节点负荷太重： 当中央节点故障时，全部网路将不能工作 3.安装和维护费用高： 需要大量电缆	基地台、802.11
环状拓朴	不会有碰撞发生，因为采用记号传递的技术来，在网路负荷重时表现较佳	1.可能回应时间延长： 当环路中的节点过多时，会影响讯息传输速率，使得网路的回应时间延长 2.环路是封闭的，不方便扩充或移除设备 3.可靠性低： 任何一个节点故障，将会造成整个网路瘫痪 4.维护难： 对分支节点故障定位较难 5.软硬体设备成本高，不易普及	[适合区域网路] 802.5 Token Ring、校园光纤网路(FDDI)
汇流排拓朴	1.容易扩充与移除： 容易将电脑或周边设备连接或移除汇流排 2.成本便宜： 比星状拓扑使用更少的电缆 3.非常适合小型网路	1.网路主干上任何一段线路故障会导致网路整体瘫痪 2.必须于主缆线的两端安装终端子 3.如果整个网路发生中断，不容易找出问题 4.越多装置加入到网路，传输速度越慢 5.延伸过长会造成讯号强度衰减	[适合小型网路] 1.网路流量小且电脑数目少的环境 2.802.3 乙太网路 (广播网路)
树状拓朴	阶层式管理，上层易于对下层进行有效权限管理与监控	上层电脑故障，将导致局部网路瘫痪	社区网路
网状拓朴	1.容错能力最佳，不会因为某一电脑或网路线段故障而造成全体网路瘫痪 2.最适合资料流量大且传送作业不能中断的环境	1.架设较复杂，因为需使用较大网路线进行布置，且需妥善规划布线路径 2.除错难度较高	[适用于无线网路、有线网路易以及软体架构] 网际网路

※参考资料：

1.kewi-区域网路的拓朴(Topology).pdf

2.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%98%9F%E5%9E%8B%E7%BD%91

3.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%92%B0%E7%8B%80%E6%8B%93%E6%92%B2

4.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8C%AF%E6%B5%81%E6%8E%92%E6%8B%93%E6%92%B2

5.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BD%91%E7%8A%B6%E7%BD%91%E7%BB%9C