網路連結 Internetworking

網路連結 將網路 LAN 相連接的方法： 直接連結 與 WAN 連結 透過 WAN 連結 連結成階層式架構

直接連結 LAN 1 網路連結設備 LAN 2 computer

與 WAN 連結 LAN 1 網路連結設備 WAN 2

透過 WAN 連結 LAN 1 WAN 2 LAN 2

連結成階層式架構 WAN WAN WAN

透過骨幹網路（Backbone Network）連結 WAN LAN WAN Backbone Network LAN LAN LAN LAN LAN

網路連結設備 以黑盒子代表網路連結的設備。 網路連結的設備會影響連結網路的性質。 根據連結網路的特性可將設備分類為 數訊號加強器（Repeater） 橋接器（Bridge） 路由器（Router） 閘道器（Gateway） 其他常見的連結設備有數據機（Modem）、集線器（Hub）、Ether 交換器（Ether Switch）

數據機（Modem） MOdulator（調變，數位→ 類比）and DEModulator（解調變，類比→數位）

訊號加強器（Repeater） 連接 2 個完全相同的網路。 將收到的訊號放大、修正復原，再送出。 不對 Signal 做任何的處理。 10 Base2 Ethernet 10 Base2 Ethernet Repeater

Repeater 通訊協定架構 Host A Host B Application Application Presentation Session Session Transport Transport Network Network Repeater Function Data Link Data Link Physical PHY PHY Physical LAN 2 LAN 1

集線器（Hub） 用以連接多台電腦。 不對收到的資料做位址的檢查。 Hub Hub Hub

Hub 的運作 Hub 採取 point-to-point 的設計，必須模擬 CSMA/CD 在 Bus 的行為： Broadcast：Hub 將收到的 Signal 強制轉到其他 Ports 送出。 也有 Repeater 的作用。 Frame Collision：Hub 將同時收到 2 Signals 視為發生 Collision。 Hub Broadcast 給所有電腦一個 collision presence signal。

Ether-Switch 改進 Hub 同一時間只能傳送一個 Frame 的缺點。 檢查 Frame 上目的地的 MAC address，將 Frame 轉送到正確的 port。 建立自動學習的位址對照表。 Ethernet 1 Ethernet 2 A C B D port 1 port 2 Ether-Switch port 3 port 4 E G F H Ethernet 3 Ethernet 4

Ether-Switch 的架構圖 位址對照表 host port ABCDEFGH 11223344 port 1 port 2 交換元件 host port Buffer ABCDEFGH 11223344 控制處理機 port 1 port 2 port 3 port 4 Collision Detection A C E G B D F H

Ether-Switch 的效能 最多可同時傳送 n/2 個 Signals 有交換機目的地衝突的問題 n is the number of ports in the switch 有交換機目的地衝突的問題 A wants to talk to C, however C is reading now Send a Collision Signal to A

Bridge 類似 Ether-switch 的功能 結合實際傳輸線路不同（實體層、MAC層不同，但LLC及以上要相同）的網路。 通常以硬體製作的設備稱為 Switch ，軟體製作的設備稱為 Bridge。 結合實際傳輸線路不同（實體層、MAC層不同，但LLC及以上要相同）的網路。 “邏輯上”成為一個網路，但各個“實體”子網路（subnet）則各自獨立運作。 Users 感覺不到 Bridges 的存在。

Bridge的例子 Subnet 1 、2 、3 擁有相同的 LLC protocol（IEEE 802.2），MAC 層不同

Bridge 的過濾（Filtering） Subnet 1 、2 、3 擁有相同的MAC protocol（CDMA/CD），PHY 層不同 A→B（In the same subnet 1）

Bridge 的轉送（Forwarding） A （Subnet 1） →C（Subnet 2）

Bridge 的運作 Host X → Host Y 檢查 Destination Y MAC Address 在 DB 上： 同一 port：Filtering 不同 port：Forwarding to Y’s port 不在 DB 上：Forward to all other ports 檢查 Source MAC Address 在 DB 上：檢查 DB 是否正確需要修改 不在 DB 上：記錄新的資料

Bridge 的特性 Bridge 會檢查 MAC address 有 Filtering（frame過濾）的功能。 若不在相同 Subnet 上，則做Forward （轉送）的動作。 通常用 Bridges 連結的網路會形成 A Spanning Tree，使 2 Hosts 間 Only One Path： 不會有 Frame 重覆收到的問題。 簡化 Routing 的問題。

Bridge 通訊協定架構 Host A Host B Application Application Presentation Session Session Transport Transport Bridge Function Network Network LLC Data Link Data Link MAC MAC Physical PHY PHY Physical LAN 2 LAN 1

Bridge 的運作原理 高層軟體 (擴張樹維運軟體,橋接器管理軟體) LLC LLC 網路界面 1 網路界面 2 port 1 埠狀態訊息 埠狀態訊息 訊框轉送程式 MAC 軟體 1 MAC 軟體 2 訊框接收程式 訊框傳送程式 網路界面 1 網路界面 2 過濾資料庫 port 1 port 2 LAN 1 LAN 2

Bridge 的元件 過濾資料庫（Filtering Database） 轉送程式（Forwarding Process） 存放各主機隸屬於那一個 port 的 Database。 轉送程式（Forwarding Process） 負責將收到且要轉送的 Frame 傳給適當的 port 查詢 Filtering Database，Bridge 才能判定要 Forwarding 或 Filtering。 學習程式（Learning Process） Bridge 自己學習建立 Filtering Database 檢查 Source MAC Address 修改過濾資料庫

路由器（Router） Router 用於連接 LLC 不同，但 Network Layer 及上層都相同的網路。 Internet 以 Routers 做為中繼站，穿越各個網路轉送 Packet。 企業內部以 Routers 做為子網路交換 Packet 的中心。

路由器 R2 的路由資訊

Router R2 路由表

Routers 的運作 讀取收到的 Packet 上的 IP 位址，查詢路由表（Routing Table），以得知應從那 一個 Port 將 Packet 送出 Router 必須了解兩個協定的 PHY、Data Link Layers，以便和兩個子網路溝通和進行封包的轉換 Ex：FDDI MTU=4500 bytes、Ethernet MTU=1500 bytes

Dynamic Routing Router 會不斷學習改進其 Dynamic Routing Table Router 之間使用 Routing Protocol 來交換網路的資訊 RIP（Routing Information Protocol） OSPF（Open Shortest Path First）

Router 通訊協定架構 Host A Host B Application Application Presentation Session Session Router Function Transport Transport Network Network Network Data Link Data Link Data Link Data Link Physical PHY PHY Physical LAN 2 LAN 1

閘道器（Gateway） 連接型態完全不同的網路 Gateway 必須完成通訊協定轉換的動作： GPRS & Internet，CATV & Ethernet Gateway 必須完成通訊協定轉換的動作： Frame 格式的轉換 不同的 Frame 格式與最大長度限制 MTU。 Address 的轉換 不同的網路使用不同的定址模式。 Protocol 的轉換 控制 Frame 的轉換、流量控制、錯誤偵測及修正。

Gateway 通訊協定架構 Host A Host B Gateway Function Application AP AP Presentation Presentation Presentation Presentation Session Session Session Session Transport Transport Transport Transport Network Network Network Network Data Link Data Link Data Link Data Link Physical Physical Physical Physical LAN 2 LAN 1

網路連結設備分類規則 通訊協定 連結設備 資料鏈結層 網路層以上 實體層 MAC LLC Repeater 相同 相同 相同 相同 Bridge 不同 不同 相同 相同 Router 不同 不同 不同 相同 Gateway 不同 不同 不同 不同

網路連結設備功能 連結設備 實際網路個數 邏輯網路個數 Repeater 1 1 Bridge N 1 Router N N Gateway