2.2.1 廣域網路使用的裝置
· 整合服務數字網路 (integrated services digital network, isdn)
也是利用現有的**線路來達成網路聯機的目的,只是聯機的兩端都需要有 isdn 的數據機來提供聯機功能。 isdn 的傳輸有多種通道可供使用,並且可以將多個通道整合應用,因此速度可以成倍成長。基本的 b 通道速度約為 64kbps, 但如美國規格使用 23 個以上的通道來達成聯機,此時速度可達 1.5mbps 左右。不過台灣這玩意兒比較少見。
2.2.2 區域網路使用的裝置-以太網路
以太網路的速度與標準
以太網路的流行主要是它成為國際公認的標準所致。早先 ieee 所制訂的以太網路標準為 802.3 的 ieee 10base5 ,這個標準主要的定義是:『10 代表傳輸速度為 10mbps,base 表示採用基頻訊號來進行傳輸,至於 5 則是指每個網路節點之間最長可達 500 公尺。』
由於網路的傳輸資訊就是 0 與 1 啊,因此,資料傳輸的單位為每秒多少 bit , 亦即是 m bits/second, mbps 的意思。那麼為何制訂成為 10mbps 呢? 這是因為早期的網路線壓制的方法以及相關的製作方法,還有以太網路卡製作的技術並不是很好, 加上當時的資料傳輸需求並沒有像現在這麼高,所以 10mbps 已經可以符合大多數人的需求了。
早期的網路線使用的是舊式的同軸電纜線,這種線路在現在幾乎已經看不到了。取而代之的是類似傳統**線的雙絞線 (twisted pair ethernet) ,ieee 並將這種線路的以太網路傳輸方法制訂成為 10base-t 的標準。 10base-t 使用的是 10 mbps 全速運作且採用無遮蔽式雙絞線 (utp) 的網路線。此外, 10base-t 的 utp 網路線可以使用星形聯機(star), 也就是以乙個集線器為中心來串連各網路裝置的乙個方法,圖 2.1-1 就是星形聯機的乙個示意圖。
不同於早期以一條同軸電纜線鏈結所有的計算機的 bus 聯機,透過星形聯機的幫助, 我們可以很簡單的加裝其它的裝置或者是移除其它裝置,而不會受到其它裝置的影響,這對網路裝置的擴充性與除錯來說, 都是一項相當棒的設計!也因此 10base-t 讓以太網路裝置的銷售額大幅提公升啊!
後來 ieee 更制訂了 802.3u 這個支援到 100mbps 傳輸速度的 100base-t 標準,這個標準與 10base-t 差異不大, 只是雙絞線線材製作需要更精良,同時也已經支援使用了四對絞線的網路線了, 也就是目前很常見的八蕊網路線吶!這種網路線我們常稱為等級五 (category 5, cat5) 的網路線。 這種傳輸速度的以太網路就被稱為 fast ethernet 。至於目前我們常常聽到的 gigabit 網路速度 1000 mbps 又是什麼吶?那就是 gigabit ethernet 哩!只是 gigabit ethernet 的網路線就需要更加的精良。
名稱速度
網路線等級
以太網路(ethernet)
10mbps
高速以太網路(fast ethernet)
100mbps
cat 5
超高速以太網路(gigabit ethernet)
1000mbps
cat 5e/cat 6
為什麼每當傳輸速度增加時,網路線的要求就更嚴格呢?這是因為當傳輸速度增加時,線材的電磁效應相互干擾會增強, 因此在網路線的製作時就得需要特別注意線材的質料以及內部線蕊心之間的纏繞情況配置等, 以使電子流之間的電磁干擾降到最小,才能使傳輸速度提公升到應有的 gigabit 。 所以說,在以太網路世界當中,如果你想要提公升原有的 fast ethernet 到 gigabit ethernet 的話, 除了網路卡需要公升級之外,主機與主機之間的網路線, 以及連線主機線路的集線器/交換器等,都必須要提公升到可以支援 gigabit 速度等級的裝置才行喔!
以太網路的網路線接頭 (跳線/並行線)
前面提到,網路的速度與線材是有一定程度的相關性的,那麼線材的接頭又是怎樣呢? 目前在以太網路上最常見到的接頭就是 rj-45 的網路接頭,共有八蕊的接頭,有點像是胖了的**線接頭, 如下所示:
而 rj-45 接頭又因為每條蕊線的對應不同而分為 568a 與 568b 接頭,這兩款接頭內的蕊線對應如下表:
接頭名稱\蕊線順序
568a白綠綠
白橙藍白藍橙
白棕棕568b白橙橙
白綠藍白藍綠
白棕棕事實上,雖然目前的以太網路線有八蕊且兩兩成對,但實際使用的只有 1,2,3,6 蕊而已, 其它的則是某些特殊用途的場合才會使用到。但由於主機與主機的聯機以及主機與集線器的聯機時, 所使用的網路線腳位定義並不相同,因此由於接頭的不同網路線又可分為兩種:
· 跳線:一邊為 568a 一邊為 568b 的接頭時稱為跳線,用在直接鏈結兩部主機的網路卡。
並行線:兩邊接頭同為 568a 或同為 568b 時稱為並行線,用在鏈結主機網路卡與集線器之間的線材;
整個以太網路的重心就是以太網路卡啦!所以說,以太網路的傳輸主要就是網路卡對網路卡之間的資料傳遞而已。 每張以太網路卡出廠時,就會賦予乙個獨一無二的卡號,那就是所謂的 mac (media access control) 啦! 理論上,網絡卡卡號是不能修改的,不過某些筆記型計算機的網絡卡卡號是能夠修改的呦! 那麼以太網路的網絡卡之間資料是如何傳輸的呢?那就得要談一下 ieee 802.3 的標準 csma/cd (carrier sense multiple access with collision detection) 了!我們以下圖來作為簡介,下圖內的中心點為集線器, 各個主機都是聯機到集線器,然後透過集線器的功能向所有主機發起聯機的。
圖 2.2-2、csma/cd聯機示意圖,由 a 傳送資料給 d 時,注意箭頭方向
集線器是一種網路共享**,什麼是網路共享**啊?想象一下上述的環境就像乙個十字路口,而集線器就是那個路口! 這個路口一次只允許一輛車通過,如果兩輛車同時使用這個路口,那麼就會發生碰撞的車禍事件啊!那就是所謂的共享**。 也就是說,網路共享**在單一時間點內, 僅能被一部主機所使用。
理解了共享**的意義後,再來,我們就得要討論,那麼以太網路的網絡卡之間是如何傳輸的呢?我們以上圖中的 a 要發給 d 網絡卡為例好了,簡單的說, csma/cd 搭配上述的環境,它的傳輸情況需要有以下的流程:
2. 多點傳輸 (multiple access):a 主機所送出的資料會被集線器複製乙份,然後傳送給所有連線到此集線器的主機! 也就是說, a 所送出的資料, b, c, d 三部計算機都能夠接收的到!但由於目標是 d 主機,因此 b 與 c 會將此訊框資料丟棄,而 d 則會抓下來處理;
3. 碰撞偵測 (collision detection):該訊框資料附有檢測能力,若其它主機例如 b 計算機也剛好在同時間傳送訊框資料時, 那麼 a 與 b 送出的資料碰撞在一塊 (出車禍) ,此時這些訊框就是損毀,那麼 a 與 b 就會各自隨機等待乙個時間, 然後重新透過第一步再傳送一次該訊框資料。
了解這個程式很重要嗎?我們就來談談:
· 我的計算機明明沒有被入侵,為何我的資料會被隔壁的計算機竊取:
透過上述的流程,我們只要在 b 計算機上面安裝一套監聽軟體,這套軟體將原本要丟棄的訊框資料捉下來分析,並且加以重組, 就能夠知道原本 a 所送出的訊息了。這也是為什麼我們都建議重要資料在網際網路上面得要『加密』後再傳輸!
在 linux 當中,你可以使用 ifconfig 這個指令來查閱你的網路卡卡號喔!特別注意,在這個 mac 的傳送中,他僅在區域網路內生效,如果跨過不同的網域 (這個後面 ip 的部分時會介紹),那麼**與目的的硬體位址就會跟著改變了。 這是因為變成不同網路卡之間的交流了嘛!所以卡號當然不同了!如下所示:
例如上面的圖示,我的資料要由計算機 a 通過 b 後才送達 c ,而 b 計算機有兩塊網路卡,其中 mac-2 與 a 計算機的 mac-1 互通,至於 mac-3 則與 c 計算機的 mac-4 互通。但是 mac-1 不能與 mac-3 與 mac-4 互通,為啥?因為 mac-1 這塊網路卡並沒有與 mac-3 及 mac-4 使用同樣的 switch/hub 相接嘛!所以,資料的流通會變成:
1. 先由 mac-1 傳送到 mac-2 ,此時**是 mac-1 而目的地是 mac-2;
2. b 計算機接收後,察看該訊框,發現目標其實是 c 計算機,而為了與 c 計算機溝通, 所以他會將訊框內的** mac 改為 mac-3 ,而目的改為 mac-4 ,如此就可以直接傳送到 c 計算機了。
tips:
由於網路卡卡號是跟著網路卡走的,並不會因為重灌作業系統而改變, 所以防火牆軟體大多也能夠針對網路卡來進行抵擋的工作喔! 不過抵擋網絡卡僅能在區域網路內進行而已,因為 mac 不能跨 router 嘛!!
· 為什麼資料量最小要 46 最大為 1500 bytes 呢?
訊框內的資料內容最大可達 1500bytes 這我們現在知道了,那為何要規範最小資料為 46bytes 呢?這是由於 csma/cd 機制所算出來的! 在這個機制上面可算出若要偵測碰撞,則訊框總資料量最小得要有 64bytes ,那再扣除目的位址、**位址、檢查碼 (前導碼不算) 後, 就可得到資料量最小得要有 46bytes 了!也就是說,如果妳要傳輸的資料小於 46byes ,那我們的系統會主動的填上一些填充碼, 以補齊至少 46bytes 的容量才行!
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