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電腦網路原理與應用. 黃正傑 編著. 目錄. 第一章 網路概論 第二章 網路基本元件與區域網路的架設 第三章 網路運作原理 第四章 網際網路與應用軟體 第五章 網路安全及管理 第六章 網際網路實務 第七章 電子商務實務. 第三章 網路運作原理. 第一節 通訊協定介紹 第二節 網路運作原理 第三節 網路作業系統簡介 第四節 大型網路設備與架構. 本章目的. 本章進一步介紹網路運作的基本原理 ; 讓讀者進一步瞭解網路運作的方式與資料傳送的原理。 同時瞭解網路協定的概念以及不同的功能。
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電腦網路原理與應用 黃正傑 編著
目錄 • 第一章 網路概論 • 第二章 網路基本元件與區域網路的架設 • 第三章 網路運作原理 • 第四章 網際網路與應用軟體 • 第五章 網路安全及管理 • 第六章 網際網路實務 • 第七章 電子商務實務
第三章 網路運作原理 • 第一節 通訊協定介紹 • 第二節 網路運作原理 • 第三節 網路作業系統簡介 • 第四節 大型網路設備與架構
本章目的 • 本章進一步介紹網路運作的基本原理;讓讀者進一步瞭解網路運作的方式與資料傳送的原理。 • 同時瞭解網路協定的概念以及不同的功能。 • 瞭解網路作業系統的功用與一些常見作業系統功能。 • 同時瞭解大型網路設備的功能與運作方式。
第一節 通訊協定介紹 • 通訊協定(Protocol) : 用來用來溝通不同電腦的一種標準的架構。 • 資料交換的步驟 : • 辨識資料。 • 將資料切割成可管理的單位。 • 將每一個可管理單位將上發送者與目的方的位址。 • 增加時間戳記與錯誤檢查碼。 • 將資料放在網路上，並送出。
第一節 通訊協定介紹 • ISO/OSI 參考模型 :並不是一個『通訊協定』，而是一個提供各家廠商發展通訊協定的模型。 • 利用所謂『層級架構』(Layered Architecture)，來明確的定義每一個動作的範圍與作用。 • 分為七層架構 :應用層 (Application Layer ),表述層 (Presentation Layer ),會議層 (Session Layer ),傳輸層 (Transport Layer ),網路層 (Network Layer ),資料鏈結層 (Data Link Layer ),實體層 (Physical Layer )
目的電腦 來源電腦 7. 應用層 7. 應用層 6. 表述層 6. 表述層 5. 會議層 5. 會議層 虛擬連結 4. 傳輸層 4. 傳輸層 3. 網路層 3. 網路層 2. 資料鏈結層 2. 資料鏈結層 1. 實體層 1. 實體層 網路 第一節 通訊協定介紹 • 每一層的工作旨在提供下一層資料與服務，而將上一層的資料包裝起來。
第一節 通訊協定介紹 • 每一層僅與在同一電腦的上一層作溝通，資料經過一層層增加各層所附加的控制訊息而送到目的電腦。目的電腦再從最底層如同剝洋蔥般，將每層資料剝出、解譯、丟棄，一層一層的往上，直到送給應用程式為止。
電腦B 電腦A 資料 7 7 6 6 ……. 5 5 4 4 3層控制碼 資料 3 3 2層控制碼 資料 2 2 1 1 資料 網路 第一節 通訊協定介紹
Ethernet IEE802.3 100BaseT FDDI 資料鏈結層 EIA/TIA-232,449 V.24 V.35 X.21bis SIP 實體層 區域網路 廣域網路 OSI 模型 第一節 通訊協定介紹 • 第1層- 實體層 : 它用來處理關於電子訊號、實體媒體與網路設備進行連結的功能。 • 實體層應用標準協定 :
第一節 通訊協定介紹 • 第2層- 資料鏈結層 :資料鏈結層(Data Link Layer)則提供資料在實體線路傳輸的可靠性。 • 為了資料傳送的管理與控制，在這一層會將資料分割成一段段的區段，稱為『資料框架』(Data Frames)；資料框架的順序則提供目的電腦辨認框架的順序，而將之組合回原本完整的資料。
第一節 通訊協定介紹 • 資料鏈結層分成兩個子層：邏輯鏈結層(LLC)、媒體存取層(MAC)。邏輯鏈結層主要在處理連接導向(Connection-Oriented) 與非連接導向(Connectless)資料的連結。媒體存取層則在定義上層的協定如何透過本層存取網路實體媒體；在此層就定義了各種拓樸協定的運作方式；也定義了區域網路卡、設備的硬體位址，稱之為：MAC 位址。
802.1 Internetworking 邏輯鏈結層(LLC) 802.2 LLC 資料鏈結層 802.3 CSMA/CD 媒體存取層(MAC) 802.4 Token bus 802.5 Token Ring 802.6 Demand priority 第一節 通訊協定介紹 • 資料鏈結層分成兩個子層：邏輯鏈結層(LLC)、媒體存取層(MAC)。
第一節 通訊協定介紹 • 第3層- 網路層 : 網路層(Network Layer)負責處理邏輯位址(相對於資料鏈結層定義的實體位址)的定義與溝通；因此，網路層將處理如何選擇路徑傳送與尋找網路上的設備。 • 第4層- 傳輸層 : 傳輸層(Transport Layer)最主要的工作在於提供網路品質、錯誤的控制。 • 第5層- 會議層 : 會議層(Session Layer)允許兩個來自不同電腦的應用程式進行溝通、中斷連結，這個連結叫做會議。
第一節 通訊協定介紹 • 第6層- 表述層 : 表述層(Presentation Layer)用來格式化傳送的資料內容。所以也可叫做網路的轉譯器。 • 第7層- 應用層 :應用層(Application Layer) 為直接透過軟體程式與使用者接觸的。它提供了應用程式如何去使用網路資源、建立連接；所有應用程式想要利用網路溝通都會直接參考到這一層。
框架 資料鏈結層標頭 上層資料 資料鏈結層標尾 第一節 通訊協定介紹 • 資料格式 : • 框架指的是資料鏈結層這層的資料；它包含了資料鏈結層的位址(即實體位址)、資料鏈結層的控制資訊(標頭與標尾)、以及從上一層傳下來的資料。
第一節 通訊協定介紹 • 封包則是由網路層的標頭、標尾與上一層資料的組合。 • 資料流則通常代表包含非連接導向的資料的網路層資料。 • 區段則指著包含傳輸層的標頭、標尾與上層的資料。 • 訊息則指明應用層的資料。
第一節 通訊協定介紹 • 位址 • 實體位址 : 實體位址定義在資料鏈結層，它用來定義實體網路設備。它提供一層的定址方式以及預先建立的固定位址。MAC位址獨一於所有區域網路的設備。 • 網路層位址 :網路層定義的位址又稱邏輯位址；因為它相對應於實體位址，是後來使用者定義的，並非預定的硬體位址。IP位址即是其中一種網路層位址。
第一節 通訊協定介紹 • 階層與單層位址 • 階層 : EX : IP 位址 • 單層 : EX : MAC 位址
第一節 通訊協定介紹 • 協定的運作 • 傳送方電腦 • 將資料分成一小小的資料區段，便於協定可以處理。 • 增加位址的資訊，以便傳送到對方。 • 將資料傳送到網路卡，並準備送入纜線。 • 接收方電腦 • 將資料從纜線中接收。 • 將資料從網路卡中取出。 • 將資料的標頭、標尾等控制資訊取出。 • 將去除控制資訊的資料段依序組合成應用程式可用的資料。
協定G 協定D 協定F 協定E 協定B 協定C 協定A 連結程序B 連結程序A 第一節 通訊協定介紹 • 連結程序
Redirectors Server Windows NT OSI參考模式 網際網路協定組 SMTP,SNMP,FTP,Telnet TCP/IPP NWLinkP NBT TDI TCP NDIS Wrapper NDIS 3.0 NDIS Drivers IP LAN Drivers Media Access Control Physical Physical 7. 應用層 6. 表述層 5. 會議層 4. 傳輸層 3. 網路層 2. 資料鏈結層 1. 實體層 第一節 通訊協定介紹 • 其它著名的協定
網路軟體 驅動程式 網路卡 第二節 網路運作原理 • 驅動程式 : 驅動程式是用來協調電腦系統與某個周邊設備進行溝通的軟體。 • 網路驅動程式運作 :
第二節 網路運作原理 • 資料運送原理 : • 進行資料切割、合併已符合資料傳送的效率。 • 將資料內容進行編碼以符合不同的電腦系統。 • 加入各層的控制資訊，包括：標頭與標尾，以便各層服務的實施；包括：定址、錯誤檢查、區段識別順序、流量控制等等功能。
第二節 網路運作原理 • 網路運作實例 • 步驟1：與印表機伺服器建立
第二節 網路運作原理 • 步驟2：電腦A準備資料
第二節 網路運作原理 • 步驟3：判別接收的電腦位址
第二節 網路運作原理 • 步驟4：印表機伺服器網路卡將資料讀入
第二節 網路運作原理 • 步驟5：印表機伺服器將資料區段還原成文件列印
第二節 網路運作原理 • 存取模式 :所謂存取模式(Acess Methods)即定義了電腦如何將資料放置纜線以及如何將資料從纜線中取出的規則。 • 資料碰撞:
第二節 網路運作原理 • CSMA/CD 存取模式 :
第二節 網路運作原理 • 乙太網路 :乙太網路(Ethernet)於1975年首度發表，它定義了參照OSI模式實體層與資料鏈結層的規格；主要的基礎基於IEEE 802.3的規格(CSMA/CD)。 • 傳統拓樸：線狀匯流排 • 其他拓樸：星狀匯流排 • 存取模式：CSMA/CD • 規格：IEEE 802.3 • 傳輸速率：10M或100Mbps • 纜線型態：銅軸電纜、雙絞線
OSI參考模式 常見的協定堆疊 FTP,SMTP TCP IP D-link驅動程式 CSMA/CD 乙太網路定義 UTP,RJ-45 7. 應用層 6. 表述層 5. 會議層 4. 傳輸層 3. 網路層 2. 資料鏈結層 1. 實體層 第二節 網路運作原理 • 乙太網路堆疊舉例
第三節 網路作業系統簡介 • 作業系統作為分配與協調硬體資源予以軟體系統使用。網路作業系統為因應網路處理作業而產生；除了原本作業系統的功能，網路作業系統還協調網路相關硬體資源與應用程式的互動，如：網路卡與網路應用程式的溝通；包括第一節介紹將多種協定『連結』的功能。 • 網路作業系統在於如何 (1) 協助一般使用者(人)去使用網路上的資源、以及(2) 協助管理者(人)去控管一般使用者使用網路資源的能力。
授權 帳號 資源 使用權限 管理 管理 網路作業系統 第三節 網路作業系統簡介 • 網路作業系統功能面 : • 管理帳號 • 管理資源 • 使用者對資源的使用權限
第三節 網路作業系統簡介 • Windows NT 的網域模式
第三節 網路作業系統簡介 • 網域的信任 :『跨網域』的取用資源，NT利用所謂『信任關係』來作為處理
第三節 網路作業系統簡介 • 群組的使用 :群組是用來邏輯組織一群帳號，使得管理工作可以針對群組而不是每一個帳號。 好處 : • 使用群組，增加一個帳號自動賦予權限 • 使用群組，增加新的權限只要設定一次
第三節 網路作業系統簡介 • NT將群組分為兩種，一為『通用群組』、一為『區域群組』。『通用群組』用來組織帳號、『區域群組』用來設定權限。
第三節 網路作業系統簡介 • NT伺服器環境
第三節 網路作業系統簡介 • DNS伺服器：處理IP位址與領域名稱的對映 • WINS伺服器：處理電腦名稱與IP位址的對映，透過這個伺服器你可以較快速的用微軟電腦名稱找到該台電腦(例如：用網路芳鄰尋找電腦)。 • DHCP伺服器：透過她，你不用在每個工作站設IP位址；找要該工作站指到她，DHCP伺服器在該工作站上網時，自動會將IP位址、子網路遮罩、預設閘道等煩人的設定自動設好，不必再人工設定。 • IIS伺服器：NT提供的網站伺服器；透過她您可以輕鬆的建立網站，讓網際網路上其他人看您的首頁。
第三節 網路作業系統簡介 • 其它網路作業系統 • Novell Netware
第三節 網路作業系統簡介 • Novell Netware NDS : 階層式目錄服務,目前 Windows 2000 也以Active Directory 取代網域架構
第三節 網路作業系統簡介 • UNIX : UNIX最先由AT&T Bell 實驗室發展，利用高階的C語言發展；由於利用高階語言撰寫核心，使得UNIX可以很容易到不同的平台(NT 、Netware都受限在PC個人電腦)。 • UNIX的特點 : • 可攜性,多工系統,層式的檔案系統,眾多的公用程式,電子郵件,軟體發展工具,命令直譯器,網路通訊系統,使用者介面
第四節 大型網路介紹 • 光纖網路 • 光纖網路即利用光的反射原理來傳設光波。 • 所以光纖網路可傳送的距離較為長、適合大型骨幹網路。 • 光纖網路另一個特性在於它的線路是屬於『單工』的線路。 • 佈設光纖網路時，必須佈設成對的線材，一條光纖線作為傳送資訊、一條作為接收資訊用。
第四節 大型網路介紹 • 單模(Single-Mode)光纖較常用在大型網路骨幹的系統佈設，單模光纖的佈設距離可以從1公里到15公里都可實現的技術。(比起UTP的100公尺差了150倍!!) • 多模光纖(Multimode)則常佈在較大型的大樓，連接各辦公室的區域UTP線路的大樓骨幹。可佈距離在1-2公里。
第四節 大型網路介紹 • 集線器所連接的的範圍稱為一個『碰撞區域』(Collision Domain)。原因是在這個集線器下所連接的設備、電腦在CSMA/CD技術下會彼此『競爭』訊號的傳送、一旦此集線器下的電腦、設備增多便會造成碰撞嚴重而造成網路效率大減。
第四節 大型網路介紹 • 集線器所集合的碰撞區域
第四節 大型網路介紹 • 橋接器將網路分割成兩個碰撞區域
