網際網路與計算機網路簡介

網際網路與計算機網路簡介

Instructor

許明宗

前言

• 網際網路（ Internet ）是什麼？

• 為何我們需要 Internet ？

• 我們在什麼時候需要 Internet ？

• Internet 要在什麼地方運作？

• Internet 是如何運作的？

• 是 Internet 改變了我們的生活，還是我

們改變了 Internet 的發展方式？

認識網際網路

大綱



Internet 的發展簡史



Internet 的通訊協定



Internet 的通訊位址



Internet 的世界

inter- 表示“相互之間”的意思

net 則是“網路” (network) 的

意思

Internet 的發展簡史



 1969 年美國國防部（ DoD ，

的一套實驗性質的分封（ packet-switched ） 網路系統

 1980 年分成 APARNET （研究用）及 MILNET （軍事用）



 1970 年 USENET 、 1980 年 CSNET 及 BITNET



 1986 年，美國國家科學基金會

 取代 ARPANET 成為連結網路的主要網路

Internet 的發展簡史



台灣提供 Internet 服務的三大網路

台灣學術網路（ Taiwan Academic

Network ， TANET ）：學術研究用途

資策會的種子網路（ SEEDNet ）：為提升台灣 Internet 使用環境，鼓勵人們使用 Internet



如今已商業化，成為數位聯合公司所擁有

中華電信數據所的 HiNet ：以商業導向的網路系統

Internet 的通訊協定





 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)



將網路的功能分為四（或五）個層級



是實際的應用通訊協定標準

 ISO 的 OSI 參考模型



將網路的功能分為七個不同的層級



是理論的通訊協定標準

 其它

A. TCP/IP 架構

網路甲 網路乙

路由器 網際網路層

IP

網路存取層 實體層 傳輸層 TCP UDP

應用層 telnet ftp

Physical Network

Access IP

網際網路層 IP

網路存取層 實體層 傳輸層 TCP UDP

應用層

telnet ftp

B. ISO 開放系統連結七層參考模式

 International Standard Organization （ ISO ）提出的開放 系統連結（ Open Systems Interconnection ， OSI ）參考 模式（ Reference Model ）把網路依功能不同分成下列 七層



實體層（ Physical Layer ）



資料鏈結層 (Data Link Layer)



網路層 (Network Layer)



傳輸層 (Transport Layer)



會議層 (Session Layer)



呈現層（ Presentation Layer ）



應用層 (Application Layer)

OSI 參考模式 (cont’d)

C. 其他常見的通訊協定







Protocol ， HTTP ）：用來傳輸 HTML （ Hyper Text Markup Language ）資料





常見的通訊協定 (cont’d)



 TELNET 提供三種基本服務

 標準介面

定義遠端系統與終端機的標準介面

 標準選項

提供標準選項，用戶端能選擇與伺服端溝通的機制

 平等機制

允許任何程式成為用戶端，建立連線登錄遠端系統

常見的通訊協定 (cont’d)

 TELNET 協定傳輸機制

常見的通訊協定 (cont’d)

 FTP ( File Transfer Protocol ) 檔案傳輸協定

 提供點對點間可靠的檔案傳輸服務

 FTP 三個重要功能



交互存取

允許使用者與伺服器通訊



格式設定

允許使用設定資料的儲存型態與格式



登錄者身份認證

不合法之使用者無法登錄伺服器

常見的通訊協定 (cont’d)

 SMTP ( Simple Mail Transfer Protocol ) 簡單郵件傳輸協定

 定義郵件伺服器間傳送郵件的訊息格式

 透過郵局協定 POP ( Post Office Protocol ) 擷取郵件

 SMTP 、 POP3 郵件傳送

D. IP 位址及定址



網路位址分五類 :

IP 位址及定址 (cont’d)



網路定址原理



IP 包含兩部分 :

 網路位元 ( Network bits ) ：

辨識 IP 位址之所屬網路 系統

 主機位元 ( Host bits ) ：

辨識 IP 位址在該網路系統中

之所屬電腦主機

E. 領域名稱系統



Internet 上的機器編號

IP Address ： 192.192.35.28



IP Address 不易記憶

Name Address ： www.ntpu.edu.tw



領域名稱系統 （ DNS ， Domain Name Syste m ）

可用來將 name address 轉換成 IP address

Internet 的世界



Internet 的傳統三大基本功能



Internet 上常用的網路工具



Internet 的另類話題

Internet 的傳統三大基本功能



 例如：電子郵件，透過網路傳輸將信件送給收信的人們

 好處



符合環保標準



非常便捷可靠



絕對經濟實惠



電腦歸檔容易



 例如 ： terminal service

 可以使用網路上其它機器的程式或應用軟體

Internet 的傳統三大基本功能



檔案傳輸與分享：將檔案從某部電腦送到另一 部電腦

例如 ftp (file transfer program) 來完成

 其通訊協定為 FTP (File Transfer Protocol)

ftp server

Internet 上常用的網路工具



 在 WINDOWS 系統下執行「 ping 」的結果 ping www.ntpu.edu.tw

time 越大表示網路連線壅塞情形越嚴重，若網路不通則會出

現” Request time out” 的訊息

Internet 上常用的網路工具



 執行

tracert www.kimo.com.tw

（＊表示因網路壅塞而 time out ）。

Internet 的另類話題

 Messenger 以及 VoIP ：可透過網路與世界各地正在使 用電腦的人聊天

 電子佈告欄 （ BBS, Bulletin Board System ）



Internet 上一種環保看板

 全球資訊網 (WWW ， World Wide Web) ：提供了圖 文聲色並茂的世界

 Intranet



一般用來稱呼企業公司的網路系統

 Extranet



一般用來稱呼企業與企業間的網路系統

認識計算機網路

何謂計算機網路

• 簡單的定義

可以相互傳遞資訊、分享資源的電腦網 狀結構

簡單的網路架構 [ 分享印表機資源 ]

計算機網路的分類－以規模分類

• 區域網路 ( LAN ； Local Area Network )

分佈在在一間公司內部或者是一所學校以內的範圍 所形成的網路規模

 提供電腦間快速、短距離的資料通訊

• 都會網路 ( MAN ； Metropolitan Area Network ) 在同一都會區內的區域網路連接起來所形成的網路

• 廣域網路 ( WAN ； Wide Area Network )

由數個都會網路或區域網路所連接而成的網路結構

 提供長距離的通訊、傳輸速率比較慢

計算機網路的分類－以規模分類 (cont’d)

區域網路、都會網路及廣域網路之規模示意圖

計算機網路的分類－以網路拓樸 分類

• 網路拓樸

在網路系統環境中，電腦之間彼此相連的結 構

– 匯流排拓樸 ( Bus Topology )

– 星狀拓樸 ( Star Topology )

– 環狀拓樸 ( Ring Topology )

– 樹狀拓樸 ( Tree Topology )

– 網狀拓樸 ( Mesh Topology )

匯流排拓樸 ( Bus Topology )

• 網路中各節點是網路設備連接到一條共用之線路，

訊息的傳送沿著匯流排傳送，與主匯流排連接的網

路節點皆可接收訊息

星狀拓樸 ( Star Topology )

• 透過一個中央控制節點與其他節點連接，除了中央

控制節點以外之其他節點間並不直接相連

環狀拓樸 ( Ring Topology )

• 網路節點相互連接形成一個環，傳送的訊息

會在環上進行傳送

樹狀拓樸 ( Tree Topology )

• 樹狀網路中之各節點連接形成樹狀結構，任兩個節

點間僅存在一條傳輸路徑

網狀拓樸 ( Mesh Topology )

• 完全連結網路拓樸 ( Full Connected Mesh

Topology ) ： 網路中的各節點均與系統中之其

他所有節點存在直接相連的路徑

網狀拓樸 ( Mesh Topology ) (cont’d)

• 部份連結網路拓樸 ( Partially Connected Mesh

Topology ) ： 網路架構中並非所有節點間均存在

直接相連的路徑，訊息的傳送可能需要經過其

他節點才能到達目的地節點

計算機網路的分類－以電腦角色 分類

• 電腦角色

– 用戶端 (client)

單純使用網路上的資源，本身並不提供資源與 其他人分享

– 對等端 (peer)

不只使用網路上的資源，也開放本身的資源與 他 人分享

– 伺服端 (server)

在網路上扮演提供資源的角色

以電腦角色分類 (cont’d)

• 主從式架構 ( Client - Server )

類似網路拓樸中之星狀拓樸結構，由伺服端擔任 中央控制節點，可提供網路安全與網路管理機制

– 主網域控制器 (PDC;Primary Domain Controller) 負責網域內的資訊存取安全與用戶端登錄的

授權

– 備份網域控制器 (BDC;Backup Domain Controller) 在主網域控制器忙碌或故障時，輔助完成主

網域 控制器所需完成的工作

以電腦角色分類 (cont’d)

• 主從式架構 ( Client - Server )

主從式網路架構

以電腦角色分類 (cont’d)

• 對等式架構 ( Peer-to-Peer )

對等式網路中沒有主要的伺服器，而是由對 等端以群組的方式組成，對等端之間能彼此分 享資源

– 網路連線架構簡單，成本低

– 使用者可以自行控制管理共享的資源

– 資源分享的過程會增加資源提供者電腦的負荷量

– 適用於小型網路系統

以電腦角色分類 (cont’d)

• 混合式架構 ( Hybrid )

– 包含主從式網域及對等式群組

– 大部份的共享資源由伺服端提供及管理

– 使用者能管理在本機上之共享資源，也能存

取群組中開放使用的的共享資源

以電腦角色分類 (cont’d)

• 混合式架構 ( Hybrid )

混合式網路架構

網路傳輸媒介

• 網路傳輸媒介的分類

– 有線傳輸 – 無線傳輸

• 有線傳輸

– 雙絞線 – 同軸電纜 – 光纖

• 無線傳輸

– RF

傳輸媒介－ RJ45 RJ45 以及 以及 BNC BNC 接 接

頭 頭

傳輸媒介－ 網路卡以及線 網路卡以及線

網路設備－中繼器

• 中繼器（ Repeater ）

當雙絞線或同軸電纜在傳送電子訊號時，會有訊 號衰減的問題，因此當訊號想要傳送到遠方時必須要 有一個訊號加強器  中繼器。中繼器在訊號衰減到 一定程度之前將訊號加強傳送出去。

中繼器使用情形

網路設備－橋接器

• 橋接器（ Bridge ）

– 使用軟體計算方式，將屬於同一個碰撞區域 的網路切割成較小型的（碰撞區域）網路 – 常用在乙太網路

– 處理 OSI 架構中第一層與第二層，具有中繼

器以及集線器的部份功能

網路設備－橋接器

橋接器使用情形

網路設備－集線器

• 集線器（ Hub ）

– 有許多資料傳輸埠（ Port ），讓每台電腦都可 與集線器連線

– 可避免一條網路線故障整個網路就會癱瘓的問題

– 常用在星狀網路架構中

網路設備－交換器

• 交換器（ Switch ）

– 結合集線器和橋接器的優點

– 有許多資料傳輸埠（ Port ），讓每台電腦都可 與交換器連線

– 常用在星狀網路架構中

– 使用硬體（ ASIC ）的方式，將屬於同一個碰撞區域

的網路切割成較小型的（碰撞區域）網路

網路設備－路由器

• 路由器（ Router ）

– 連接不同網路的裝置

– 選徑（ Routing ）；使用路由表，依據目前網路 使用情況動態的傳送資料，使得網路傳送達到最 佳化

– 處理 OSI 架構中第一、第二與第三層通訊協定

– 可讓不同的網路架構相連接在一起

網路設備－路由器

路由器使用情形

連線與傳輸

• 電腦的連線主要有三種方式

– 專屬 (dedicated)

建立公司內部電腦間的固定連線

– 租用專線 (leased / private)

向電話公司租用傳輸線，建立電腦的連線

– 撥接 (switched / dial-up)

透過電話撥接與電話公司連線，再經由電話

公司與其他電 腦連線

連線與傳輸

訊號衰減

傳輸訊號：類比、數位

• 類比訊號

連續變化的電磁波，可透過多種傳輸媒介進行

傳送

傳輸訊號：類比、數位

• 數位訊號

不連續的電壓脈波，主要是以不同的電位狀態

來表示

傳輸訊號：類比、數位

• 電腦通訊過程

– 電腦發出二進位的數位訊號

– 傳輸媒介傳送的訊號為類比訊號

– 必須透過「數據機」將數位訊號轉換成類比訊號

傳輸訊號：類比、數位

• 類比訊號和數位訊號的比較

類比訊號 數位訊號

雜訊影響干擾程度 較高 較低

能量衰減程度 較低 較高

傳輸設備 較昂貴 較便宜

使用訊號加強器 加強訊號的同時可能因 加強雜訊導致訊號失真

加強訊號可克服訊 號衰減

其他 可利用多工(multiplex)技

術增加傳輸的頻寬

無線通訊與網路應用

計算機概論

大綱



行動通訊網路



無線區域網路



個人無線網路



未來的世界

計算機概論

行動通訊



行動通訊的目標

達成不管在任何時間、任何地點、皆可與任何人通 訊的終極目標（“ To communicate with anyone at anytime and anywhere.” ）

計算機概論

常見的行動通訊系統



蜂巢式（ Cellular ）行動電話系統



低階 (Low-Tier) 行動電話



衛星 (Satellite) 通訊



無線用戶回路（ Wireless Local Loop ）

計算機概論

A. 蜂巢式（ Cellular ）行動電話系 統 .



GSM

全名為 Global Systems for Mobile Communications ， 是歐洲電信標準協會（ ETSI ， European

Telecommunications Standard Institute ）制訂的數位 (Digital) 蜂巢式（ Cellular ）行動電話系統，



AMPS （ Advanced Mobile Phone System ）

早期我們所用的電話號碼 090 開頭的大哥大

美規的行動通訊系統

計算機概論

B. 低階 (Low-Tier) 行動電話



日本的 PHS （ Personal Handheld System ）系 統



歐洲的 DECT （ Digital European Cordless Telephone ）系統



美國的 PACS (Personal Access Communication

System) 系統

計算機概論

行動電話公司

 自 1997 年以來政府推動電信自由化，開放行動通 訊業務以後，多家行動電話公司迅速崛起，計有

 中華電信公司擁有頻率 900Mhz 及 1800Mhz 全區雙頻外

 遠傳（北區 900Mhz 及全區 1800Mhz ）

 台灣大哥大（全區 1800Mhz ）

 東榮（中、南區 1800Mhz ）已被和信併購

 和信（北區 1800Mhz ），併購東榮後成為第三家擁有全 區 1800Mhz 的行動電信公司

 東信（中區 900Mhz ）

 泛亞 ( 南區 900Mhz) 等行動電信公司。

計算機概論

GSM



 記錄個人資料的 IC 記憶卡，



 負責無線傳輸，每個基地台所涵蓋的範圍稱為細胞

（ Cell ），整個系統由多個基地台所構成，因此也就 稱為蜂巢式行動電話了



 負責與公共交換電話網路（ PSTN ， Public Switched

Telephone Network ）互連並需查詢位置資料庫以尋找

手機位置

計算機概論

GSM 架構圖

RA2 RA2

RA1

PSTN ^HLR

VLR MSC

Base Station

Base Station Base Station

Base Station

Base Station

Base Station Base Station

Base Station

VLR MSC

Signal Trunk

RA1

HLR: Home Location Register VLR: Visitor Location Register

PSTN: Public Switched Telephone Network RA: Registration Area

MSC: Mobile Switching Center

計算機概論

GSM 行動管理 (Mobility Management)



行動管理負責管理位置資料庫

HLR （ Home Location Register ）永遠有手機最新 的位置

VLR （ Visitor Location Register ）僅記載當時逗留 手機的資料



「交遞」（ Handover 或 Handoff ）。

如通話中手機跨出了原基地台電波所能涵蓋範圍時

，行動管理系統必須在不中斷原通訊的情形下進行 基地台變換的動作

計算機概論

GPRS

 GPRS (General Packet Radio Service)

 提供無線數據傳輸，為跨入第三代行動通訊的墊腳石。

 是個以 IP 為基礎的網路，作為傳送封包的骨幹，採用 分封交換 (Packet Switched) 技術

 可以使用者傳輸的資料量計價，適合網際網路數據傳輸

 提供了四種不同的通道速度，最高傳輸速率理論上高達 每秒 171.2Kbps ，可提供視訊和多媒體方面的新型服務

。

計算機概論

Wireless Application Protocol

 Ericsson 、 Motolora 、 Nokia 及 Unwired Planet 等行動通訊業 者在 1997 年 6 月共同創立了無線應用協定論壇（ WAP foru m ）

。

 WAP 主要是設計來提供 GSM 手機簡易的全球資訊網

（ WWW ）存取，以提供未來無線網路的加值服務（ Value Added Service ），這項協定已經成為手機及無線設備的標準 化規格。

 無線網路限制如低頻寬（ Less Bandwidth ）以及傳輸可靠性

較差（ Less Reliability ），而無線手機更因螢幕小、記憶體空

間有限以及電池耗電的問題，

計算機概論

WAP

 WML(Wireless Markup Language)

 由於受限於手機螢幕大小及頻寬的不足， WAP 協定必須先將網站 上的內容予以簡化，以新的語言 (WML) 來描述。

 WAP 入口網站

 YesMobile (http://www.yesmobile.com.tw) 強調創新服務，提供個人 及企業最具價值的資訊與商業服務



「行動資訊服務」



「個人化行動服務」



「行動電子商務」三大類功能，

 透過 WAP 手機存取無線網際網路，在未來將是一項重要

的無線資訊加值服務。

計算機概論

無線區域網路 (Wireless LAN)

 IEEE802.11 無線區域網路

 使用的無線電波頻率為 2.4Ghz 的工程科學醫療頻道

（ ISM ， Industrial Scientific Medical Bands)

 傳輸速率為每秒 1-2Mbps

 有效傳輸距離小於 100 公尺，

 採用「媒體偵測多重存取 / 衝突避免」

（ CSMA/CA ， Carrier Sense Multiple Access with

Collision Avoidance ）的媒體存取協定（ Media Access Control ）來傳輸資料，

 IEEE802.11b 無線區域網路

 最高速無線傳輸速率可高達 11Mbps 。

計算機概論

行動電腦

圖4.7 配備ISA無線網路卡的桌上型電腦

圖4. 6 配備PCMCIA無線網路卡的筆記型電腦

計算機概論

無線區域網路

Internet

無線橋接器

計算機概論

無線區域網路應用



優點

機動性高

不需佈線

擴充性高



缺點

價格通常比一般區域 網路高

傳輸速率較低

安全性也較差



 小型辦公室或家用

（ SOHO ， Small Office Home Office ）網路

 兩棟大樓間可使用定向天 線連接，取代租金昂貴的 T1 專線

 零售業

 倉儲業

 傳輸業

 製造業

計算機概論

個人無線網路 --- 藍芽（ Bluetooth ）



Intel 、 Nokia 、 Toshiba 及 IBM 等廠商所共同制訂新 一代的無線通訊標準。







計算機概論

Bluetooth 的應用



取代纜線（ Cable Replacement ）



取代纜線是要提供所有的行動裝 置的無線傳輸功能



個人無線網路（ Personal Ad-hoc Networks ）



提供網路通訊環境，方便分享網 路內之電腦資源。



網路存取裝置（ Data/Voice Access Point ）。



讓使用者以無線方式透過 Internet 存取網路資源。

Internet

0101110000010111010000001111111

010111000 00

計算機概論

未來的世界



無線網路將使處處皆可成為行動辦公室

（ Mobile Office ），而人人皆有機會成為行動 工作者（ Mobile Worker ）



後 PC 時代裡，資訊家電將取代個人電腦而成

為主流，而成功與否的的重要因素即是無線網

路，「相信科技始終來自於人性」，未來世界

指日可待，無線網路許我們一個未來吧！