傳輸媒介與配備

1、第第 3 章章傳輸媒介與配備傳輸媒介與配備本章提要本章提要n傳輸媒介n網(wǎng)路設(shè)備傳輸媒介傳輸媒介n雙絞線n同軸電纜n光纖雙絞線雙絞線n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。n為何要兩兩對絞兩兩對絞呢？因為使用電流傳送訊號時, 一定會產(chǎn)生電磁場, 進而導(dǎo)致電磁干擾 (Electromagnetic Interference, EMI) 的現(xiàn)象。雙絞線雙絞線n兩兩對絞兩兩對絞可降低兩條線路傳送訊號時所產(chǎn)生的電磁場相互干擾的影響, 而且對絞的次數(shù)愈多, 抗干擾的效果愈好, 因此被選定為佈設(shè)網(wǎng)路的線材：雙絞線的種

2、類雙絞線的種類n遮蔽式雙絞線 (Shielded Twisted Pair, STP)n無遮蔽式雙絞線(Unshielded Twisted Pair, UTP) n屏蔽式雙絞線(Screened Twisted Pair, ScTP)遮蔽式雙絞線遮蔽式雙絞線n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(wǎng)或金屬層的遮蔽, 因此抑制外來電磁干擾的能力更好。無遮蔽式雙絞線無遮蔽式雙絞線n無遮蔽式雙絞線在絞線和外皮間沒有銅網(wǎng)或金屬遮蔽層, 因此不具有防止干擾的作用。常見的雙絞線大多是無遮蔽式雙絞線。屏蔽式雙絞線屏蔽式雙絞線n屏蔽式雙絞線和遮蔽式雙絞線最大的不同, 是在每對絞線的遮蔽拿掉

3、了，所以屏蔽式抑制外來電磁干擾的能力稍差，不過較便宜。電話線電話線n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的分類n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(wǎng)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。雙絞線的線材等級雙絞線的線材等級雙絞線的顏色雙絞線的顏色n根據(jù) EIA/TIA 568B 的規(guī)定,

4、雙絞線每條線都有特定的顏色與編號：雙絞線的優(yōu)缺點雙絞線的優(yōu)缺點n優(yōu)點就是便宜, 再者, 雙絞線的維護和佈線彈性也很好。n缺點則是比較不耐用, 而且較容易受到電磁干擾。同軸電纜同軸電纜n在區(qū)域網(wǎng)路中, 採用同軸電纜 (Coaxial Cable) 的網(wǎng)路以 10Base2 為代表, 採用的是 RG58 A/U 同軸電纜, 其構(gòu)造如下：同軸電纜的構(gòu)造同軸電纜的構(gòu)造n中心導(dǎo)體：RG58 A/U 的中心導(dǎo)體為多芯銅線 (Stranded Copper), 網(wǎng)路上高速變動的電子訊號, 主要就是靠它來傳遞。n絕緣體：用來隔絕中心導(dǎo)體和導(dǎo)電網(wǎng), 避免短路。n導(dǎo)電網(wǎng)：一般做為接地之用, 在傳輸?shù)倪^程中, 它可

5、用來當(dāng)作中心導(dǎo)體的參考電壓, 也可防止電磁波干擾。n外層包覆：可以預(yù)防網(wǎng)路線在不良環(huán)境 (如潮濕、高溫) 中受到氧化或其它損壞。同軸電纜的優(yōu)缺點同軸電纜的優(yōu)缺點n同軸電纜因為有雙層的保護 (金屬銅網(wǎng)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。n不過同軸電纜和雙絞線相比之下, 價格比較貴, 而且也很重, 同樣提著 200 米的線材, 同軸電纜可是重的讓人手軟。光纖光纖n光纖 (Optical Fiber) 的材質(zhì)是極細小的玻璃纖維或塑膠, 彈性很好, 非常適合傳輸光波訊號：光纖的構(gòu)造光纖的構(gòu)造n軸芯 (Core)：通常使用玻璃材質(zhì), 用來傳送光波訊號。n被覆

6、層 (Cladding)：折射率低的物質(zhì), 當(dāng)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。n外皮 (Coating)：不透光的材質(zhì), 用以隔絕外在的干擾源, 也能保護脆弱的軸芯。光纖的類型光纖的類型n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。n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(yōu)缺點光纖的優(yōu)缺點n傳輸速度快：光纖的傳輸速度可以超過 2 Gb

7、ps, 為目前傳輸速率最高的媒介。n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。n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(dān)心被人從散射的能量中盜取資訊。n因為製作光纖接頭較麻煩, 所以架設(shè)不易, 而且光纖的價格很高, 不適合小型區(qū)域網(wǎng)路使用。網(wǎng)路設(shè)備網(wǎng)路設(shè)備n網(wǎng)路卡n中繼器n集線器n橋接器n交換器n無線存取器(AP)n路由器(分享器)n應(yīng)用閘道器網(wǎng)路卡網(wǎng)路卡RJ-45 接頭接頭網(wǎng)路卡頻寬網(wǎng)路卡頻寬 (Bandwidth) n目前區(qū)域網(wǎng)路的頻寬可區(qū)分為 10 Mbps、100 Mbps 和 1000 Mbps 這 3 個等級。n因此若以頻寬來區(qū)分網(wǎng)路卡,

8、 也就有這 3 種等級的網(wǎng)路卡, 而因為 100 BaseTX 和 10 BaseT 的網(wǎng)路運作方式大致相同, 故市面上大多都是支援 10/100 Mbps 雙速的乙太網(wǎng)路卡在販售。中繼器中繼器n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(fù)原來的波形和強度。n由於中繼器的功能極為單純, 因此對應(yīng)到 OSI 模型裡,中繼器是位在最底層 實體層 (Physical Layer) 工作。n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(wǎng)路架構(gòu), 都可以利用中繼器加強訊號, 延長傳輸距離。集線器集線器n集線器 (Hub)

9、是 10BaseT 和100BaseTX 網(wǎng)路都會用到的設(shè)備, 在本質(zhì)上它也是一種中繼器, 所以也是位於實體層的設(shè)備。n集線器上面的 RJ-45 插槽通常稱為 Port, Port 數(shù)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(gòu), 每插入一片類似介面卡的集線器模組, 就能擴充數(shù)十個 Port, 這種集線器又稱為 Concentrator。集線器集線器橋接器橋接器(Bridge)n在乙太網(wǎng)路上, 訊號的傳遞是採用廣播廣播的方式, 任何訊號上了網(wǎng)路, 每一臺電腦都收得到, 然而某些訊號只需要在網(wǎng)路的某個區(qū)域內(nèi)傳遞, 假使傳到不必要的區(qū)

10、域, 只是徒增干擾, 影響整體效能。n為了合理限制網(wǎng)路訊號的傳送, 我們會使用橋接器 (Bridge) 適當(dāng)?shù)厍懈罹W(wǎng)路。橋接器橋接器橋接器橋接器n當(dāng) 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(dāng)橋接器發(fā)現(xiàn) A、B 電腦同在 1 區(qū), 表示此訊號沒必要傳到 2 區(qū), 便將該訊號丟棄, 如此便能減少對 2 區(qū)的干擾；若 A 電腦要傳資料給 C 電腦, 橋接器便讓訊號通過。n因此, 如果 A 電腦經(jīng)常傳輸?shù)膶ο鬄?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。橋接器橋接器n橋接器裡會有一張清單, 裡面記載了每

11、臺電腦所在的區(qū)域：橋接器橋接器n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)。n橋接器之所以能判斷是否要將資料轉(zhuǎn)送, 是因為傳送資料的封包中, 都會指定要由那臺電腦來接收, 但是廣播封包就像是現(xiàn)實社會中的廣告信一樣, 並不會指定收件者。n在這種情況下, 橋接器無法判斷收件者是誰, 便會將封包轉(zhuǎn)送給所有的網(wǎng)路區(qū)段了。第第 2 層交換器層交換器n屬於鏈結(jié)層 (Data Link Layer) 的設(shè)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。n會記憶哪個位址

12、接在哪個 Port, 並據(jù)以決定該將封包送往何處, 而不會送到其它不相關(guān)的 Port, 因此未受影響的 Port 可以繼續(xù)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。第第 2 層交換器的頻寬層交換器的頻寬第第 2 層交換器的頻寬層交換器的頻寬n如果多個 Port 的封包要送到相同目的地時, 還是會發(fā)生搶用的情形。路由器路由器n路由器 (Router) 係工作於 OSI 模型中的網(wǎng)路層 (Network Layer)。n將它譯為路徑選擇器路徑選擇器更為貼切, 因為它最主要的功用, 就是在不同的網(wǎng)路間選擇一條最佳的最佳的傳輸路徑。路由器的路徑路由器的路徑n以下圖為

13、例, 從 LAN1 傳資料到 LAN2 有兩條路徑：路由器的路徑路由器的路徑n其實要判斷傳輸當(dāng)時那條路徑最快, 要考慮到許多因素, 包括頻寬、線路品質(zhì)、使用率、所經(jīng)節(jié)點數(shù)甚至成本, 想當(dāng)然爾, 這些計算不可能用人工處理, 所以選擇最佳路徑的工作便交給路由器來處理。路由器路由器n由於專用路由器的價格不菲, 有些公司為了省錢, 會用 Unix 伺服器或 Windows NT/2000/2003 伺服器來模擬, 但是這種軟體模擬的效能畢竟比較差, 僅適合用在教學(xué)研究上。路由器的選購路由器的選購n選購路由器時首先要確定用來處理何種封包？例如有些路由器只處理 IP 封包；有些只處理 IPX 封包。當(dāng)然也

14、有能處理多種封包的路由器, 不過價格也相對地提高不少。路由器的使用路由器的使用n平常較可能用到路由器的場合, 應(yīng)該是在以專線或 ISDN 連接網(wǎng)際網(wǎng)路時, 從公司 (或家中) 的區(qū)域網(wǎng)路要先連到路由器的區(qū)域網(wǎng)路連接埠；而專線或 ISDN 線路則連到路由器的廣域網(wǎng)路連接埠。n換言之, 以路由器當(dāng)成區(qū)域網(wǎng)路與廣域網(wǎng)路的橋樑。路由器的另一項重要功能路由器的另一項重要功能n阻隔廣播封包只要是沒有指明收件者的封包, 或是非路由器可以接受的封包格式, 傳送到路由器時都會被丟棄,不會傳送到其他的網(wǎng)路區(qū)段?？梢杂行У臏p輕網(wǎng)路負擔(dān)。但是如果網(wǎng)路上有使用到類似 NetBEUI 這種不可路由 (Nonroutable) 的傳輸協(xié)定時, 該