網路的分類與通訊協定
Scope 網路區域範圍
網路由於節點之間連線的距離不同,使用的線材及連線方式也會有所不同,而依照網路覆蓋的範圍大小,主要可以分為 區域網路(LAN) 以及 廣域網路(WAN)
區域網路 (Local Area Network,簡稱 LAN)
傳輸距離較近,大多在辦公室或一棟建築物的範圍內,將該區域內的電腦或其他設備連接起來,形成網路以達彼此訊息傳遞、資源分享的目的。而區域網路最常用的組成方式為乙太網路,由於距離較短可以選用較貴的連線線材。
另外 LAN 拿到的 IP 大部分是虛擬 IP,例如 192.168.x.y 與 10.x.y.z 通常為虛擬 ip ,不在實體的網路。
可在 cmd 輸入ipconfig
指令查看 IP,如下 192.168.1.102 即表示虛擬 IP虛擬 IP 能夠連到外界的網路,但外界的網路無法定位到該 IP
廣域網路 (Wide Area Network,簡稱 WAN)
傳輸距離較遠,如城市與城市之間,可跨越了數百或數千公里的距離,可以說是區域網路的延伸,由於距離較遠所以通常使用公共或價格較低廉的通訊設備,例如使用電話線加上數據機,也因品質較低網路速度可能較慢。WAN 就是整個完整的網路世界,範圍屬於最外面的一層。都會網路 (Metropolitan Area Network,簡稱 MAN)
近來比較少提及,範圍介於 LAN 與 WAN 之間,可能是一個企業或一個機構,使用的 IP 由其內部管理,可以想像為較巨大的區域網路
以上三種從規模來看 WAN > MAN > LAN
從成本來看 WAN > MAN > LAN
但速度卻相反 LAN > MAN > WAN
Ownership 所有權
網路也有所有權,這只是一種概念,open 表示所有人都可以存取、closed 表示只有特定的人才可以存取。
Topology 網路拓撲結構
Topology 是一個比較重要的部分,為構成網路的設備之間特定的排列方式,如下圖圓圈就是一個網路節點,可能是電腦或是其他能夠連網的設備,線表示網路之間的連線。 Network Topology by Tian-Li Yu, Jie-Wei Wu, and Chu-Yu Hsu is licensed under CC BY-NC-SA 3.0 TW.
每種結構都有其特點,例如 Star 結構每台電腦只能與位於中央的電腦溝通,並由中央電腦決定訊號要傳給誰,扮演類似郵局的角色,有人要寄信(資料封包)給他人都要透過郵局來傳遞。
Topology 內容不少,這裡就不多詳述,之後有機會再另外寫一篇文章介紹。
Protocols 網路通訊協定
Protocols 譯為協定,這裡是指網路的通訊協定,為了訊號能有效溝通而制定的標準,在一個 Network 裡面每個連網設備都必須符合這個標準,不然可能彼此溝通會無效。
但不是強制的機制,如果有一台電腦不符合,則整個運作可能會很痛苦,基本上都會遵守,而根據 topology 不同使用的協定也會不一樣。
例如 ring 使用 token ring protocol,token 翻為代幣,其實它只是一串由 0 和 1 組成的獨特訊息,不會和其它要傳的訊息一樣,token 會在 ring 的結構中沿著一個方向傳遞,只有拿到 token 的電腦、設備才可以把 message (訊息)傳遞出去,訊息也與 token 一樣只能沿一個方向傳遞。
CSMA/CD 與 CSMA/CA 是 Ethernet (乙太網路)常用的兩個協定,前者被大量用在 wired Ethernet (有線的乙太網路),後者則大量用在 wireless Ethernet (無線的乙太網路),都採用 broadcast 廣播的方式,這些 protocols 是為了避免 collision (碰撞),簡單說就是當有複數的電腦設備同時傳遞訊息。
假設有兩台機器同時都要傳遞訊息
根據 CSMA/CD,兩台都不傳遞訊息,各自等待一段隨機的時間再發出訊息,兩者時間不能一樣,否則再次發生碰撞要再次等待一段隨機的時間,但持續碰撞的機率不高,最後總是能將訊息發送出去。
而 CSMA/CA 不能偵測到碰撞,但它會偵測到是否有一個 channel (頻道)是 idle (空的),如果是則不會馬上傳遞訊息,而是再等待一段隨機的時間後再次偵測該頻道是否為空的,如果是則開始傳遞訊息,雖然不能保證完全不會發生碰撞,但機率會變很低,萬一仍然發生了碰撞,訊號會擾亂,接收端收到錯誤的訊號只好再要求重發一次。