同轴电缆的优缺点.pptx

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,#,Chapter 03,網路的組成元件,本章提要,3-1,有線傳輸媒介,3-2,網路拓樸,3-1,有線傳輸媒介,有線網路的傳輸媒介（,Media,）從最早的,同軸電纜,到應用最廣的,雙絞線,以及傳輸速度無人能敵的,光纖,都是本節的主角。對於想進入網路世界的人,了解這,3,種傳輸媒介的特性,是必備的知識喔！,3-1-1,同軸電纜,在區域網路中,採用同軸電纜（,Coaxial Cable,）的網路以,10Base2,為代表,採用的是,RG 58 A/U,同軸電纜,(RG:Radio Guide,0.5cm in diameter),其構造如下：,同軸電纜,中心導體：,RG 58 A/U,的中心導體為多芯銅線（,Stranded Copper,）,網路上高速變動的電子訊號,主要就是靠它來傳遞。絕緣體：用來隔絕中心導體和導電網,避免短路。,導電網：環繞中心導體的一層金屬網,這層導電網一般做為接地之用,在傳輸的過程中,它可用來當作中心導體的參考電壓,也可防止電磁波干擾。,同軸電纜,外層包覆：用來保護網路線,避免受到外界的干擾,另外它也可以預防網路線在不良環境（如潮濕、高溫）中受到氧化或其它損壞。,容易混淆的其它線材,我們在選購,RG 58 A/U,纜線的時候,可能會發現一些模樣很類似的線材,例如下面這種,RG 59,纜線,其中央的導體為單芯線,與,RG 58,所用的多芯線明顯不同。,容易混淆的其它線材,RG58:0.5cm in diameter 50,RG59:1cm in diameter 75,容易混淆的其它線材,至於使用,RG 59,來架,10Base2,網路,行不行得通呢？玩玩看或許可以,但是它的阻抗與頻寬都與,RG 58 A/U,不同,為了保險起見,還是乖乖使用真正的,RG 58 A/U,同軸電纜線吧！,同軸電纜的優缺點,同軸電纜因為有,雙層的保護,（金屬銅網和絕緣外皮）,較不易受外界,（例如：電磁波和溼氣）,干擾,而且使用壽命也較長。,不過同軸電纜和雙絞線相比之下,頻寬較窄,而且也很,重,同樣提著,200米的線材,同軸電纜可是重得讓人手軟。,3-1-2,雙絞線,一般兩芯的電線,多為外覆絕緣材料的兩條平行銅線,而雙絞線（,Twisted Pair,）卻是由成對外覆絕緣材料的銅線對絞而成。,為何要,兩兩對絞,呢？因為使用電流傳送訊號時,一定會產生電磁場,進而導致,電磁干擾,（,Electromagnetic Interference,EMI,）的現象。,兩兩對絞,可降低兩條線路傳送訊號時所產生的電磁場相互干擾的影響,且對絞的次數愈多抗干擾的效果愈好,因此被選為佈設網路的線材。,雙絞線,雙絞線,從整體結構來看,雙絞線一般可分為兩種：無遮蔽式雙絞線（,Unshi elded Twisted PairUTP,）和遮蔽式雙絞線（,Shielded Twisted Pair,STP,）,兩種線皆有各自的特點,以下我們就分別來探討。,遮蔽式雙絞線,遮蔽式雙絞線外部最大的特色,是在絞線和外皮間夾有一層銅網或金屬層的遮蔽,因此抑制外來電磁干擾的能力更好。,這樣的結構,使得纜線的外觀較粗,且傳輸品質較佳,但價錢也較昂貴。,遮蔽式雙絞線,無遮蔽式雙絞線,從名稱上不難理解,無遮蔽式雙絞線在絞線和外皮間沒有銅網或金屬遮蔽層,因此不具有防止干擾的作用。但其價錢較低,使用率遠大於遮蔽式雙絞線,所以,常見的雙絞線大多是無遮蔽式雙絞線,。,一般使用者若無特別需求,使用這種無遮蔽式雙絞線即可。,無遮蔽式雙絞線,同為雙絞線的電話線,電話線也是屬於雙絞線的一種,不過只有,1,對,至多,2,對絞線,這是因為語音資料傳輸,並不需要用到,4,對絞線,1,對絞線就綽綽有餘了！,雙絞線的分類,雙絞線依照所使用的線材不同而有不同的傳輸效能,目前最普遍的是,Cat 5,速度可達,100 Mbps,。,而雙絞線的明日之星則是,Cat 6,用於,1000BaseT,網路,速度可達,1000 Mbps,在某些特定的實驗狀況下甚至可達到,2.4 Gbps,。,雙絞線的分類,雙絞線的顏色,根據,EIA/TIA 568 B,的規定,雙絞的線的每條芯線都有特定的顏色與編號,如下表：,EIA:Electronic Industries Alliance,TIA:Telecommunications Industry Association,雙絞線的優缺點,雙絞線的優點就是便宜,再者,雙絞線的維護和佈線彈性也很好。不過事無雙好,雙絞線雖然很便宜,但是比較不耐用,而且較容易受到電磁干擾。,3-1-3,光纖,光纖（,Optical Fiber,）的材質是極細小的玻璃纖維或塑膠,彈性很好（當然,超過一定角度的彎曲還是會壞的）,非常適合傳輸光波訊號：,軸芯（,Core,）：通常使用玻璃材質,用來傳送光波訊號。,被覆層（,Cladding,）：折射率低的物質,當光波訊號在軸芯傳送時,可透過被覆層與軸芯的接觸面進行反射。,光纖,外皮（,Coating,）：不透光的材質,用以隔絕外在的干擾源,也能保護脆弱的軸芯。,光纖的類型,光纖依照其軸芯的模式,又可以分為兩種：,單模式光纖（,SMF,Single Mode Fiber,）：軸芯直徑,較細,約,5,10,微米,適合長距離傳輸,價格昂貴,散射率小,傳輸效能極佳。,多模式光纖（,MMF,Multi Mode Fiber,）：軸芯直徑,較寬,約,50,100,微米,適合短距離傳輸,價格較低,傳輸效率略差於單模式光纖。,光纖的優缺點,光纖最大的優點有,3,項：,傳輸速度快：光纖的傳輸速度可以超過,2 Gbps,為目前傳輸速率最高的媒介。,抗電磁干擾：因為光纖是用光波傳輸訊號,幾乎不受電磁干擾的影響。,光纖的優缺點,傳輸安全性高：光纖在傳輸時不會有光波訊號散射出來,因此不用擔心被人從散射的能量中盜取資訊。再者,光纖一旦被截斷,要用熔接或研磨的方式才能接起來,因此若有人想要截斷纜線竊取資訊,不但費時費力,而且較易被發現。,不過優點也會是缺點,因為製作光纖接頭較麻煩,所以架設不易,而且光纖的價格很高,實在不適合一般小型區域網路使用。,3-2,網路拓樸,網路,用最簡單的說法解釋就是：只要彼此的電腦能互相連通,就算是構成了一個網路。那麼連通的方式是否有一定的限制呢？,當然有囉！試想當老師要求一群小朋友手拉手坐下來時,如果沒有講清楚要排成什麼形狀,小朋友們就搞不清楚是該一字排開、連成一條長龍？或是圍成一個圓圈圈？,網路拓樸,同理,將多部電腦連成一個網路時,通常依據所連成的幾何形狀加以分類,這些幾何形狀,若以網路術語來說,就是,拓樸,（,Topology,）；再說得白話一點兒,就是整個網路的,長相,。,目前已發展出來的區域網路拓樸,大致分成以下,3,種：,匯流排（,Bus,）網路,星狀（,Star,）網路,環狀（,Ring,）網路,3-2-1,匯流排網路,一條腸子通到底,的特性,匯流排網路的優缺點,一條腸子通到底,的特性,匯流排架構的主要特性,就是,以一條共用的網路線來連接所有電腦,不過這種說法其實是有語病的,因為它並非真的是,一條,很長的網路線,其實是,很多條較短,的網路線所接起來的。,所以從巨觀角度來看,它算是一條網路線；但是從微觀角度來看,應該是許多段網路線所銜接成的。,一條腸子通到底,的特性,匯流排網路的優缺點,匯流排網路在早期非常盛行,因為它具有成本低廉和佈線簡單的優點。,只要買足了網路線、接頭和網路卡,不需要其它額外的網路設備,就可以架起匯流排網路,達到資源共享的目的。,匯流排網路的優缺點,不過簡單的架構背後,難免會存在一些缺失,首先是只要其中任何一段線路故障,整個網路就癱瘓了,而且在追查該故障線路時比較麻煩；其次是要加入或減少一部電腦時,也會使網路暫時中斷,這兩項主要缺點在日益重視網路管理的今日,使得匯流排網路逐漸消失在網路舞台上。,3-2-2,星狀網路,鞏固領導中心,的特性,星狀網路的優缺點,鞏固領導中心,的特性,星狀網路是繼匯流排架構後興起的網路架構,此種網路不再是,手牽手,前一個接後一個,而是所有電腦都接到一個特殊裝置,該裝置通常是,集線器,（,Hub,）,藉由集線器在各電腦間傳遞訊號。換言之,以集線器為中心向外成放射狀,因此稱為星狀（,Star,）網路。,鞏固領導中心,的特性,星狀網路的優缺點,其實星狀網路的優點也就是彌補匯流排網路的缺點：,局部線路故障只會影響局部區域,不會導致整個網路癱瘓。除非整個網路只有一部集線器,而碰巧問題出在集線器,這樣才會使整個網路都停擺。,追查故障點時相當方便,通常從集線器的燈號便能很快得知。,新增或減少電腦時,不會造成網路中斷。,星狀網路的優缺點,至於它的唯一缺點,便是必須增加一筆購買集線器的成本,但是由於集線器的價格日益滑落,使得這個缺點的影響逐漸縮小,因此星狀網路已成為目前小型區域網路的趨勢。,3-2-3,環狀網路,棒棒接力,的特性,環狀網路的優缺點,邏輯拓樸與實體拓樸,棒棒接力,的特性,顧名思義,環狀網路是將電腦連成一個環（,Ring,）,每部電腦依照位置不同而有一個順序編號,訊號會依照該順序編號以,接力,方式傳遞,傳到最後一棒時再傳給第一棒。,以下頁圖為例,X,電腦欲傳送資料給,Z,電腦時,必須先傳給,Y,電腦,Y,電腦收到訊號後發現這不是給自己的,於是再傳給,Z,電腦。,在正常情況下,每部電腦都是接收前一部電腦傳來資料,不能跳過中間的電腦直接傳送。,棒棒接力,的特性,環狀網路的優缺點,前兩種網路其實都還有共同的缺點,那就是可能發生兩部（或多部）電腦同時傳送資料,因此發生了訊號碰撞（,Collision,詳見第,4-3-3,節）,導致整個網路暫時無法工作。但是環狀網路就不會有這個問題,因為在環狀網路上的電腦要傳送訊號前,必須先取得,令牌,（在英文稱為,Token,）,有令牌的電腦才准傳送,而令牌只有一張,並且是按照順序編號輪流傳遞,所以不會發生碰撞情形。,環狀網路的優缺點,至於其缺點,則是因為在目前市場上環狀網路的軟硬體設備成本較高,連帶影響到其普及性。,另外,若任一線路或節點故障,則整個環狀網路便會癱瘓,不過這個問題可以採用備援線路的方式解決。,環狀網路的優缺點,環狀網路的優缺點,當主要線路上任一段網路線損毀時,可以利用備援線路讓網路繼續運作,不會因此中斷。,不過這種方式只能避免線路故障,若是節點故障,網路仍會癱瘓。而且這種雙環狀網路架構,架設成本較高,一般只有光纖網路才會採用這種模式。,邏輯拓樸與實體拓樸,環狀網路的另一項特點,在於邏輯拓樸與實體拓樸可以不同。,邏輯拓樸指的是其資料傳輸方式,實體拓樸指的則是實際佈線的模樣。,下圖是標準的環狀網路,實體拓樸與邏輯拓樸模樣都相同。,邏輯拓樸與實體拓樸,邏輯拓樸與實體拓樸,但是有時候我們會看到如下圖般,實體拓樸為匯流排網路,但資料傳輸方式卻是環狀網路的有趣模樣：,邏輯拓樸與實體拓樸,當然,也有可能看到如下圖一樣的環狀網路：,邏輯拓樸與實體拓樸,所以在了解網路拓樸時,記得不要只從佈線方式來看,也必須由邏輯拓樸上觀察,才能正確地判斷出到底是何種拓樸模式喔！,3-3-3,中繼器與集線器,訊號在網路上傳遞時,因為線材本身的阻抗會使訊號愈來愈弱,導致訊號衰減失真,當網路線的長度超過建議使用距離時,也應該是訊號已衰減到幾乎無法辨識的時候,若想再繼續傳遞下去,必然要為訊號,打氣,將訊號還原成原來的強度。,中繼器,中繼器（,Repeater,）,主要的功能就是將收到的訊號重新整理,使其恢復原來的波形和強度,然後繼續傳送下去,如此訊號就可以傳得更遠。也由於中繼器的功能極為單純,因此對應到,OSI,模型裡,中繼器是位在最底層,實體層（,Physical Layer,）,工作。,中繼器,因為中繼器只是單純的把訊號重新整理再送出去,所以不管中繼器兩端連接的線材為何,只要是相同的網路架構,都可以利用中繼器加強訊號,延長傳輸距離。,像下方照片裡的中繼器便可以將雙絞線、光纖和同軸電纜線連接起來。,中繼器,集線器,集線器（,Hub,）,是,10BaseT,和,100BaseTX,網路都會用到的設備,在本質上它也是一種中繼器,所以也是位於實體層的設備。集線器上面的,RJ-45,插槽通常稱為,Port,Port,數目的多寡並沒有一定,從,4 Ports,到,32 Ports,皆屬常見,更大型的集線器甚至採用模組化架構,每插入一片類似介面卡的集線器模組,就能擴充數十個,Port,這種集線器有時又稱為,Concentrator,。,堆疊式集線器（,Stackable Hub,）,假使共享式集線器的插槽不夠用,就得將,Hub,串接起來,10 Mbps,的,Hub,可使用同軸電纜線或,UTP,線連接,至於,100 Mbps,的,Hub,則只適合以,UTP,線串接（因同軸電纜線受限於,10 Mbps,的頻寬）。但是這種串接方式仍受到,5-4-3,原則,的限制,Hub,的數量不能太多,如果,Port,數目還是不夠用,改用堆疊式集線器,應該是最佳的解決方案。,堆疊式集線器（,Stackable Hub,）,堆疊式集線器背後通常有串接專用接頭,並且會,附贈專用的,UTP,線,用來連接疊在上方（或下方）的堆疊式集線器,而且,這些疊在一起的集線器視為,1,台大的集線器,換言之,即使疊了,3,個集線器,但是在計算是否符合,5-4-3,原則,時,只算是,1,個集線器而非,3,個集線器,因此在擴充上具有更大的彈性。,什麼是,5-4-3,原則,？,乙太網路最多只能使用,4,個中繼器（包含中繼式集線器）,所以會形成,5,個區段,但只有,3,個區段可以連接電腦,其餘兩個區段因為不能連接電腦,只能用來延伸距離,故稱為,IRL,（Inter Repeater Link,）。而整個原則當中分別出現了,5,、,4,、,3,三個數字,便慣稱為,5-4-3,規則,方便記憶。,什麼是,5-4-3,原則,？,3-3-4,橋接器,在乙太網路上,訊號的傳遞是採用,廣播,的方式,任何訊號上了網路,每一台電腦都收得到,然而某些訊號只需要在網路的某個區域內傳遞,假使傳到不必要的區域,只是徒增干擾,影響整體效能。為了合理限制網路訊號的傳送,我們會使用,橋接器（,Bridge,）,適當地切割網路。,橋接器,當資料送抵橋接器後,橋接器會判斷訊號該不該傳到另一端,假使不需要,就將它攔截下來,以減少網路的負載；只有當資料需要穿過網路到另一端的電腦上橋接器才會放行。以橋接器的功能來看,可對應到,OSI,模型中的,鏈結層（,Data Link Layer,）,中。,舉例來說,我們用一個橋接器將整個網路分為兩區（如下圖）：,橋接器,橋接器,假設橋接器的上方網路為,1,區、下方為,2,區,當,A,電腦要傳資料給,B,電腦時,訊號廣播到橋接器就會被攔住,當橋接器發現,A,、,B,電腦同在,1,區,表示此訊號沒必要傳到,2,區,便將該訊號丟棄,如此便能減少對,2,區的干擾；若,A,電腦要傳資料給,C,電腦,橋接器便讓訊號通過。,因此,如果,A,電腦經常傳輸的對象為,C,或,D,電腦,那麼幾乎所有訊號都得通過橋接器,等於是喪失了橋接器的過濾作用,由此可知橋接器的擺放位置很重要。,橋接器,不過令人疑惑的是：橋接器為什麼能判斷收件者所在的網路呢？這是因為橋接器裡會有一張清單,裡面記載了每台電腦所在的區域。,橋接器,橋接器,如同上圖,橋接器在收到,A,電腦給,B,電腦的資料時,會根據清單去判斷,B,電腦所在的網路,同樣的,若,A,電腦要傳給,C,電腦時,橋接器也是利用清單去判斷,而允許訊號通過。,橋接器,但是有一點我們要特別注意：橋接器並不會阻擋廣播封包（,Broadcast packet,）。,橋接器之所以能判斷是否要將資料轉送,是因為傳送資料的封包中,都會指定要由那台電腦來接收,但是廣播封包就像是現實社會中的廣告信一樣,並不會指定收件者。在這種情況下,橋接器無法判斷收件者是誰,便會將封包轉送給所有的網路區段了。,3-3-5,第,2,層交換器,第,2,層交換器,（,Layer 2 Switch,）,屬於鏈結層（,Data Link Layer,）的設備,又稱為,交換式集線器（,Switch Hub,）,或多,埠橋接器（,Multi-port Bridge,）,因為它同時具備了集線器和橋接器的功能。,第,2,層交換器,第,2,層交換器會,記憶哪個位址接在哪個,Port,並據以決定該將封包送往何處,而不會送到其它不相關的,Port,因此未受影響的,Port,可以繼續對其它,Port,傳送資料,突破了集線器只能有一對,Port,在工作的限制。,對一台高階的,N Port 100 Mbps,交換器而言,假如每兩個,Port,以全雙工模式互傳資料,由於每對,Port,傳輸資料時都擁有,200 Mbps,的頻寬,因此可以獲得理論上的最大傳輸頻寬為,100 N Mbps,。,第,2,層交換器,第,2,層交換器,但是,如果多個,Port,的封包要送到相同目的地時,還是會發生搶用的情形。以上圖為例,若,A,電腦、,C,電腦和,D,電腦都要傳資料給,B,電腦,那就回到了共享式集線器的情形,3,台電腦在搶用,100 Mbps,頻寬了。,3-3-6,路由器,路由器（,Router,）,係工作於,OSI,模型中的,網路層（,Network Layer,）,。不過筆者認為,路由器,這個名稱不夠清楚,因為許多人還是不懂何謂,路由,？不如將它譯為,路徑選擇器,來的貼切,因為它最主要的功用,就是在不同的網路間選擇一條最佳的傳輸路徑。以下圖為例,從,LAN 1,傳資料到,LAN 2,有兩條路徑：,路由器,