1、CHAPTER5最主流的區域網路最主流的區域網路-乙太網路乙太網路5-1 區域網路簡介區域網路簡介5-2 區域網路相關標準區域網路相關標準5-3 10Mbps乙太網路乙太網路(IEEE 802.3)5-4 CSMA/CD原理原理5-5 100Mbps乙太網路乙太網路(IEEE 802.3u)5-6 1000Mbps乙太網路乙太網路(IEEE 802.3z與與IEEE 802.3ab)5-7 10 Gigabit乙太網路乙太網路(IEEE 802.3ae)5-8 架設乙太網路架設乙太網路5-9 虛擬區域網路虛擬區域網路(VLAN)電腦網路概論5-2 區域網路相關標準區域網路相關標準電腦網路概論電
2、腦網路概論乙太網路(Ethernet)是由Intel、Xerox和Digital三家公司(稱為DIX聯盟)共同制定出來1982年，DIX聯盟推出了Ethernet Version 2(簡稱EV2)規格；在1983年，EV2規格經IEEE 802.3委員會稍做修改，正式公佈成為802.3 CSMA/CD規格。而後，DIX聯盟也將專利權轉移給IEEE協會，使得乙太網路不再是某一家廠商專屬使用的專利電腦網路概論10Base5連接成匯流排(BUS)形式的網路。10代表網路速率可達到10Mbps。佈放的纜線為RG-11粗同軸電纜，一網路區段最大傳輸距離為500公尺。在這裡，所謂區段是指網路兩端的終端電阻
3、(值為50歐姆)至終端電阻之間的距離；如圖5-1所示，最多可連接5個區段和4個中繼器，以及只能有3個可用的區段稱為5-4-3規則。由5-4-3規則，傳輸距離可延伸至2,500公尺，一區段可連接至100部電腦，3個區段可連接300部電腦。5-3 10Mbps乙太網路乙太網路(IEEE 802.3)電腦網路概論電腦網路概論10Base2也是連接成BUS形式的網路。佈放的纜線為RG-58 A/U細同軸電纜。一區段最大傳輸距離為185公尺，最多可連接5個區段及4個中繼器，可延伸至925公尺。由5-4-3規則，一區段可連接30部電腦，由於最多只能有3個區段可連接至傳輸媒介，故可連接90部電腦，如圖5-2
4、所示。電腦網路概論10BaseT所有的電腦透過Hub互相連接後，一區段最大傳輸距離為100公尺，如圖5-3所示。電腦網路概論電腦網路概論電腦網路概論5-4 CSMA/CD原理原理CSMA/CD全名為多重存取/碰撞偵測(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)。其工作原理是指：當區域網路上任一電腦(或稱主機)欲傳送資料時，會先偵測網路傳輸通道內是否有其他的訊號正進行傳輸，並傾聽(listen)網路上是否有其它電腦也有送出此要求的訊號，當偵測到傳輸通道是閒置的狀態，並再等待96bits的時間才送出訊框。注意：96bits的時間為訊框與訊框
5、之間的間隔時間(InterFrame Gap；IFG)，主要是為了怕電腦偵測到傳輸通道呈現閒置的狀態，可能剛好其它電腦正處在IFG內。電腦網路概論電腦網路概論範例1：如果一電腦感應到頻道是閒置的，該電腦就送出一個訊框，可惜不久，它偵測出有碰撞發生；於是它又再試了1次，但偵測到碰撞；還好，它在第2次重試時終於成功。由於10Mbps乙太網路的時槽51.2s，那麼，它的倒退重傳的時間為何？解：在第一次碰撞之後，k = 1，所以2k - 1 = 1。這表示說：r是在0與1之間的隨機整數；亦即0或1。如果是0，表示電腦不等待(051.2 = 0s)。如果是1，電腦要等待51.2s (151.2 = 51
6、.2s)。在第二次碰撞之後，k = 2 ，所以2k - 1 = 3。這表示說：r是在0與3之間的隨機整數；亦即0、1、2或3；倒退重傳的時間依序為0s、51.2s、102.4s、153.6s。電腦網路概論乙太網路的訊框格式乙太網路的訊框格式電腦網路概論前置位元前置位元(preamble)佔佔8bytes前者(指Ethernet II)連續7個10101010交錯的訊號，作為發送端與接收端之間的同步，第8個byte為10101011，代表同步結束與訊框之開始。後者(指IEEE 802.3)如同Ethernet II說明，只不過，第8個byte被稱為訊框的啟始界定(Start Frame Deli
7、miter；SFD)。目的端位址目的端位址(Destination Address；DA)佔佔6bytes可能是某單一主機的MAC位址，或是廣播或多點傳播的MAC位址。廣播位址全部為1 (0 xFFFFFFFFFFFF)。電腦網路概論來源端位址來源端位址(Source Address；SA)佔佔6bytes為一主機的MAC位址，而不會是廣播位址。上層類型欄位上層類型欄位(Ether type；Etype)/長度欄位佔長度欄位佔2bytes在Ethernet II訊框中用來辨識網路層協定，Ether type對上層使用的協定類型定義，如0 x0600代表XNS、0 x0800代表IP、0 x08
8、06代表ARP、0 x0835代表RARP、0 x6003代表DECNet。在802.3是指長度欄位，只要此欄位值小於0 x0600(十進位1536)就代表長度；若大於0 x0600，就代表如同Ethernet II所定義的Etype欄位。電腦網路概論資料欄位資料欄位傳送訊框長度至少需64bytes，扣掉標頭的18bytes(不包含前置位元及SFD共8bytes)，剩下46bytes，此46bytes是資料欄位長度的最小需求，若資料小於46bytes，則以0填補(padding)。而資料欄位的最大長度規定為1500bytes；因此，資料欄位長度可能從46到1500bytes。注意：訊框長度的最
9、大值為1518bytes；因此，訊框長度可能從64到1518bytes。電腦網路概論FCS(Frame Check Sequence)佔佔4bytes利用CRC-32方式偵測整個訊框的正確性。注意：CRC-32被除數不含前置位元與SFD。802.2佔佔3bytesEthernet II的架構對應於OSI的第一層與第二層部分；而IEEE 802.3定義了實體層及MAC子層；至於上半部的LLC子層，則由IEEE 802.2所定義。LLC標頭可分成3個欄，各佔1octet (即byte)，分別為DSAP(Destination Service Access Point)、SSAP(Source Se
10、rvice Access Point)及HDLC控制欄。電腦網路概論Ethernet封包的擷取分析封包的擷取分析Ethernet封包的擷取方式可以利用手提電腦(其IP位址為192.168.1.8及MAC位址為00:0c:f1:0a:4b:f8)內的瀏覽器向Google網站連線並下載一些資料。電腦網路概論電腦網路概論指出瀏覽器向Google網站連線。及指出來源端MAC位址為00:0c:f1:0a:4b:f8 (IP位址為192.168.1.8)；目的端MAC位址為00:90:1a:41:77:65。而在的最後數字0 x8864代表上層協定類別為PPPoE。指出48位元的MAC位址如圖5-7所示，
11、其中第47 bit與第46 bit稱為IG(Individual/Group)位元。IG值為0時，代表電腦的MAC位址；若值為1時，代表乙太網路的廣播或多點傳播位址。LG (Local/Globally)位元值為0時，代表由IEEE統一管理的位址；若值為1時，代表位址由本地管理。組織唯一識別碼(OrganizationallyUnique Identifier；OUI)是由IEEE指定給各組織。指出網路連線型態是在PPPoE (PPP over Ethernet)進行。電腦網路概論5-5 100Mbps乙太網路乙太網路(EIII802.3u)100BaseTX4B/5B區塊編碼規則將4bits
12、轉換成相對應的5bits碼。5bits碼共有32種組合，但只採用其中的16種，如表5-4所示。電腦網路概論電腦網路概論100BaseT48B/6T(8個二進位轉換成6個三進位)三準位的線路編碼。如圖5-9所示(參考附錄C) 00110010 (16進制資料32)經8B/6T編碼成(0，+，；0，+)；電腦網路概論5-6 1000Mbps乙太網路(IEEE 802.3z與IEEE 802.3ab)電腦網路概論5-7 10 Gigabit乙太網路(IEEE 802.3ae)10 Gigabit乙太網路規格的特點如以下幾點。若使用單模光纖，最大傳輸距離可達40公里；若使用多模光纖，最大傳輸距離只有3
13、00公尺。實體層規格分為LAN與WAN，前者採用寬分波多工(Wide WDM)技術；後者很適合使用於SONET/SDH網路技術。為了高速傳輸的需求並不允許半雙工模式，因此不需要CSMA/CD協定。換言之，只會以全雙工模式運作。由於光纖的施工與相關設備花費昂貴，於是在2006年6月8日，IEEE 802.3an小組在美國加州聖地牙哥通過UTP的10 Gigabit乙太網路標準，稱為10G BASE-T。至於佈線則選擇CAT.6、CAT.6a或CAT.7。CAT.6a為無遮蔽纜線，而CAT.7則是有遮蔽。注意：以GG-45接頭取代RJ-45接頭。電腦網路概論10 Gigabit乙太網路的類型乙太網
14、路的類型電腦網路概論電腦網路概論5-8 架設乙太網路架設乙太網路RJ-45接頭接頭電腦網路概論電腦網路概論網路線製作網路線製作電腦網路概論網路線可能是由廠商隨機附贈或買現成的，但最好您可以自己DIY，既省錢又有成就感。既然要自己做，就來談工具(如圖5-12及圖5-13所示)與材料，以及製作步驟。工具工具1. RJ-45壓線鉗。2. 專業的剝線鉗。3. 剪刀。材料材料1. CAT.5網路線。2. RJ-45接頭與插座。電腦網路概論製作步驟製作步驟1. 先用剝線鉗將網路線剝開。2. 將成對的絞線鬆開。3. 依照網路線規格排好接腳順序。4. 將線整理好，以剪刀或剝線鉗剪齊。5. 將已剪齊的線插入RJ-45接頭；並以壓線鉗壓製完成。6. 若以568B製作RJ-45接頭的色碼編排來說，我們可以利用剝線鉗將雙絞線外皮剝掉約2公分左右，一旦線的外皮剝掉後，先將線分成4對線，由左到右依順時鐘為白橙/橙、白藍/藍、白綠/綠及白棕/棕，再將白綠與白藍兩線對調即完成。用剪刀剪齊這些芯線後，套上RJ-45接頭，再以壓線鉗壓製就大功告成電腦網路概論電腦網路概論5-9 虛擬區域網路虛擬區域網路(VLAN)虛擬區域網路(Virtual LAN；VLAN)是利用特定的技術將LAN以邏輯的方式進行分割，連結在LAN上的主機實際上並不一定需要連結在一起，但這些主機相互之間通訊的行為如同實際連結在一起。
