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網路基礎知識全圖解:從區域網路到 TCP/IP 架構

一、區域網路 (LAN) 特徵

  • 分佈範圍小(單一建築/園區),投資少、配置簡單。
  • 傳輸速率高:早期 1-20 Mbps,光纖可達 100-1000 Mbps (Gbps)。
  • 支援多種傳輸媒介:雙絞線、同軸纜線、光纖。
  • 通訊處理由網卡 (NIC) 完成,傳輸品質好、錯誤率低。
  • 擁有規則拓撲結構:星型、環型、匯流排型等。

二、區域網路組成四大元素

1. 伺服器

執行網路作業系統 (NOS),提供檔案、列印、資料庫、Web、FTP、郵件等共享服務,是網路控制核心。常見 NOS:NetWare (3.12/4.11/5.0)、Unix (SVR4.0)、Windows NT Server 4.0 (整合 Internet 工具、圖形介面易管理)。伺服器分類:檔案伺服器、列印伺服器、資料庫伺服器、應用伺服器等。

2. 工作站

可獨立運作 (自有 OS),透過工作站網路軟體存取伺服器共享資源。常見:DOS 工作站、Windows 95/98/NT 工作站。

3. 網路卡 (NIC)

將工作站/伺服器接入網路,實現資源共享與通訊,負責資料轉換與電訊號匹配。分類:

  • 速率:10/100/1000 Mbps
  • 匯流排:ISA、PCI、PCIe
  • 介面:BNC (細纜)、RJ-45 (雙絞線)、光纖介面 (SC/LC/ST)

4. 傳輸媒介

(1) 雙絞線 (TP)

成對絞合降低干擾。分非屏蔽 (UTP) 與屏蔽 (STP)。UTP 分級:

類別頻寬/速率特徵價格參考 (305m/箱)
Cat 310 Mbps皮薄,標示 cat3~400 元
Cat 416 Mbps較少用於網路-
Cat 5 / 5e100/1000 Mbps皮厚、絞距密、標示 cat5/5e600-700 元

接線序 (T568B): 白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕 (1-8 號腳)。 交叉線一端改為:白綠、綠、白橙、棕、白棕、橙、白藍、藍。

(2) 同軸纜線

  • 粗纜 (10BASE5): 傳輸遠 (500m/段),成本高,需終端電阻、收發器 (AUI 介面),用於大型骨幹。
  • 細纜 (10BASE2): 傳輸 185m/段,BNC T 型頭連接,兩端 50Ω 終端電阻,適合中小型 LAN。

基頻傳輸 (數位訊號佔滿頻寬) vs 寬頻傳輸 (多頻率類比訊號)。

(3) 光纖

  • 原理:電訊號 → 光訊號 (發射端) → 光纖傳輸 → 光訊號 → 電訊號 (接收端)。
  • 單模 (單一光路,雷射光源,>2km) / 多模 (多光路,LED,<2km)。
  • 優點:絕緣、保密性高、抗電磁干擾、頻寬極大。

三、電腦網路軟體架構

參考 OSI 七層模型或 TCP/IP 四層模型:應用層、傳輸層 (TCP/UDP)、網路層 (IP)、資料鏈路層、實體層。協議棧在作業系統核心中實作,網卡驅動對應資料鏈路/實體層。

四、區域網路工作模式

  1. 專用伺服器模式 (Server-Based): 工作站存取檔案伺服器,共享儲存裝置。適合檔案共享,但隨用戶增加效能下降,難支撐資料庫應用。
  2. 用戶端/伺服器模式 (Client/Server): 伺服器集中管理資料庫,應用處理分散到用戶端,減輕網路負載,支援並發控制、交易管理、備份還原。資料庫技術與 LAN 結合產物。
  3. 對等模式 (Peer-to-Peer): 無專用伺服器,每工作站兼具用戶端與伺服器角色,適合小型工作群組,管理簡單但擴展性、安全性較弱。
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