3.1　網絡系統簡介

網絡（Network）可視為硬件、軟件與線路連接以及其他相關技術的結合，將兩臺以上的計算機連接起來，使相連接兩端的用戶能實時進行溝通、交換信息與共享資源。一個完整的通信網絡系統不僅僅包括計算機與其外圍設備，甚至還包括電話、手機、筆記本電腦和相關的接口設備等。最早期的網絡就是生活中十分熟悉且常用的“公共交換電話網絡”（Public Switched Telephone Network, PSTN）。網絡按照規模、距離遠近、架設范圍可分為三種：局域網、城域網和廣域網。

• 局域網

“局域網”（Local Area Network, LAN）是一種最小規模的網絡連接方式，任何位于單個建筑物內，甚至一些鄰接建筑物內的網絡都被視為局域網。

• 城域網

“城域網”（Metropolitan Area Network, MAN）是一個較大型的網絡，將一些小型的局域網絡通過集線器、交換機、路由器等設備連接而成為較大型的區域網絡。例如校園網絡（Campus Area Network, CAN），在傳統的大學設施中，總務處辦公室被連接到注冊辦公室，一旦學生繳納注冊費后，這個信息也會被傳送到注冊系統，以便該學生可以完成入學登記的手續。這種網絡就屬于一種規模較小的“城域網”，如圖3-2所示。

• 廣域網

“廣域網”（Wide Area Network, WAN）的范圍則更廣，連接無數個局域網與城域網，可能是城市與城市之間、國家與國家之間，甚至覆蓋全球的網絡連接，當然最典型的代表就是“無疆無界”的因特網（Internet）。

3.1.1　網絡組成結構

如果是將網絡按照資源共享結構來區分，可分為對等式網絡（Peer-to-Peer Network）與主從式網絡（Client/Server Network）兩種。

• 對等式網絡

在對等式網絡中并沒有專門的服務器，網絡上每臺計算機都具有同等的地位，并且可以同時共享網絡上每臺計算機的資源。優點是架設容易，不必另外設置一臺專用的網絡服務器，成本花費自然較低。缺點是資源分散在各臺計算機上，管理與安全性都有一定的缺陷。

• 主從式網絡

主從式網絡中要選定一臺計算機作為網絡服務器，統一管理網絡上所有客戶端所需的資源（包含硬盤、打印機、文件等）。優點是網絡的資源可以共同管理和共享，而且通過服務器獲取資源，安全性也較高。缺點是必須有相當專業的網管人員來負責，而且軟硬件的成本較高。

3.1.2　通信傳輸介質

在一個通信網絡系統中，通信傳輸質量的好壞往往受到通信介質（Communication Media）種類的影響，而通信介質的選擇可以從成本、速度、穩定性來考慮。目前通信介質可以分為以下兩大類。

（1）引導式介質（guided media）：一種具有實體線材的介質，例如雙絞線（twisted pair）、同軸電纜（coaxial cable）、光纖（optical fiber）等。分別說明如下。

• 雙絞線：將兩條導線相互纏繞在一起而形成的網絡傳輸介質，這也是最常見的網絡傳輸線材，例如家用電話線。優點是成本較低，缺點是比起其他傳輸介質（如同軸電纜、光纖），傳輸量小，也容易被其他電波所干擾。
• 同軸電纜也是相當常用的線材之一，一般有線電視用來傳送信號的線材就是同軸電纜。同軸電纜是由內外兩層導體構成的，所使用的材質通常是銅導體，在價格上比雙絞線略高，普及率僅次于雙絞線。圖3-3所示為同軸電纜的結構示意圖。

• 光纖所用的材質是玻璃纖維，利用光的反射來傳遞信號，主要由纖芯（core）、涂覆層（cladding）及外層（jacket）所組成。傳輸的原理是，當光線在介質密度比外界高的玻璃纖維中傳輸時，如果光線的入射角度大于某個角度（臨界角），折射就會消失，而發生全反射的現象，也就是光線會完全在玻璃纖維線路中傳送，而不會有光線折射到玻璃纖維外界。光纖傳遞的光信號速度快，而且不受電磁波干擾，數據的傳輸速率都是以Gbps為單位，主要應用于高速網絡。

（2）非引導式介質（unguided media）：又稱為無線通信介質，例如紅外線（Infrared R，IR）、無線電波（radio wave）、微波（microwave）等。

• 紅外線：紅外線采取的是“點對點”（peer to peer）的傳輸方式，其傳輸速率在9.6kbps～4Mbps之間，傳輸距離在1.5米以內，而且兩個設備或節點之間信號的接收角度必須控制在±15度以內。不過，在IrDA最新制訂的規范中，已經將紅外線的傳輸速率大幅提升到16Mbps，并且信號接收角度也增加到±60度之間。
• 無線電波：在無線網絡中以無線電波為主要的傳輸媒體時，因為無線電波的發射方向是全向的，所以并不會受限于某個特定方向。另外，無線電波對障礙物的穿透能力也比一般光線強，因此非常適用于環境復雜的無線網絡區域。
• 微波：就是一種波長較短的電磁波，頻率范圍在2GHz～40GHz，與無線電波相比，發射方向是單向的，傳輸速率較快，傳送與接收端之間不能存有障礙物，并且其所攜帶的能量會隨傳播的距離逐漸衰減，必須設置微波基站來加強信號，經常被用來作為長距離大容量地面干線的主要無線傳輸手段。