网络类型与设备

基础

电脑网络按覆盖范围分为个人、区域、城域与广域网络;办公室与学校多建区域网络,以双扭线或无线连接,配合交换器与路由器组成星形拓扑,达致资源共享与资料传送。

适合:中五资讯及通讯科技 · 单元:网络与互联网 · 建议学习路径第 1/6 课

学完呢课,你会识:
  • 网络按覆盖范围分为个人、区域、城域与广域网络,答题先看覆盖范围再选类型。
  • 双扭线便宜常用,光纤快而远,无线灵活但易受干扰、需加密。
  • 交换器按位址定向传送,集线器广播,路由器跨网络选路——三种设备层次分明。
文体:科技知识说明文有声朗读

文体小知识:科技知识说明文——讲解电脑网络的类型、传输介质与连网设备,比较拓扑结构的优劣,是网络与互联网单元的入门课。

资讯及通讯科技Information & Communication Technology

§课文原文 Passage

1电脑网络是把两部或以上的电脑与周边设备互相连接,以便分享资源和交换资料的系统。连网之后,档案、打印机与互联网连线都可以共用,师生与同事之间更能即时通讯、协作完成工作。可以说,网络是现代资讯社会的基建,也是学习互联网知识的起点。

2按覆盖范围划分,网络可分为四类:个人区域网络覆盖约十米以内,例如蓝牙耳机连接手机;区域网络覆盖一个房间至一幢建筑物,例如学校电脑室;城域网络覆盖整个城市;广域网络则跨越城市甚至国家,互联网正是全球最大的广域网络。

3网络需要传输介质承载讯号。有线介质包括双扭线、同轴电缆与光纤:双扭线成本低、安装方便,是一般区域网络的首选;同轴电缆抗干扰较强;光纤以光脉冲传送资料,速度快、距离远,多用于骨干网络。无线传输依靠无线电波,灵活但较易受干扰。

4连网离不开设备:网络界面卡让电脑接入网络;集线器与交换器都能把多台电脑连在一起,但交换器能按位址只把资料送往目标电脑,效率远高于向所有端口广播的集线器;路由器负责连接不同网络并选择最佳路径,是接上互联网的必备设备。

5把设备连接起来的几何安排称为网络拓扑。星形拓扑以一部中央设备连接所有节点,单一接线断开只影响一台电脑,管理容易,但中央设备一旦故障,全网便瘫痪;汇流排拓扑以一条主干电缆串连所有节点,省线便宜,但主干断裂便全网中断,且易发生碰撞。

1重点摘要 Summary

电脑网络按覆盖范围分为个人、区域、城域与广域网络;办公室与学校多建区域网络,以双扭线或无线连接,配合交换器与路由器组成星形拓扑,达致资源共享与资料传送。

2生字卡 Vocabulary

c
computer network电脑网络

以传输介质把两部或以上的电脑与周边设备连接起来,使它们能分享资源和交换资料的系统。

L
Local Area Network (LAN)区域网络

覆盖范围限于一个房间、办公室或建筑物内的网络,例如学校电脑室的网络。

W
Wide Area Network (WAN)广域网络

跨越城市、国家以至洲际的网络,由多个区域网络经路由器互连而成,互联网是最大的例子。

t
twisted pair双扭线

把两条导线互相缠绕以减低干扰的铜线电缆,是区域网络最常用的有线介质。

o
optical fibre光纤

以光脉冲传送资料的极细玻璃纤维介质,频宽大、传送距离远、不受电磁干扰。

N
Network Interface Card (NIC)网络界面卡

让电脑接入网络的部件,负责把电脑的资料转成讯号,经介质收发。

h
hub集线器

把多台设备连成星形网络的中央设备,收到资料便向所有端口广播,效率较低。

s
switch交换器

能根据目标位址只把资料送往相应端口的中央连接设备,效率与保安都胜过集线器。

r
router路由器

连接两个或以上网络、按目标位址为资料选择传送路径的设备,是区域网络接上互联网的关键。

n
network topology网络拓扑(网络布局)

网络中各节点与线路的几何安排,常见的有星形、汇流排与环形。

3逐步讲解 Steps

  1. 第一步:甚么是电脑网络电脑网络指以传输介质把两部或以上的电脑与周边设备连接起来,使它们能够互相通讯和分享资源的系统。连网的好处主要有三项:资源共享,例如多台电脑共用一部网络打印机;资料传送,例如把功课档案传给同学;以及集中管理,例如学校由伺服器统一储存学生档案。举个例子:家中几部装置经无线路由器上网并共用打印机,就是一个最简单的家用网络。
  2. 第二步:按覆盖范围为网络分类按地理覆盖范围,网络分为四类。个人区域网络范围最小,一般只有数米至十米,例如蓝牙耳机与手机的连接;区域网络覆盖一个房间至一幢建筑物,例如学校电脑室或公司办公室;城域网络覆盖整个城市;广域网络跨越城市与国家,例如银行连接各分行的专网。互联网把全球网络连成一体,是最大的广域网络。举个例子:答题时先判断覆盖范围,再选网络类型,便不会混淆。
  3. 第三步:有线传输介质有线介质以实体电缆传送讯号,主要有三种。双扭线把两条导线互相缠绕,以抵销外界干扰,成本低、安装简单,是一般区域网络的首选;同轴电缆的中心导体外有屏蔽层,抗干扰能力较强,早年用于区域网络与有线电视;光纤以极细的玻璃纤维传送光脉冲,频宽大、传送距离远而且不受电磁干扰,多用于大厦骨干与海底电缆。举个例子:学校由机房连到各课室的干线便常用光纤。
  4. 第四步:无线传输与频宽无线传输以无线电波承载资料,最常见的是无线区域网络,装置经网络接达点接入网络,免却布线,方便流动装置使用;蓝牙则适合十米以内的短距离连接,例如无线耳机与键盘。无线的优点是灵活、可移动,缺点是速率与稳定性较易受距离、墙壁与其他讯号干扰影响,保安亦需要额外加密。频宽指介质每秒能传送的资料量,频宽越大,传输越快。举个例子:高清视像串流对频宽的要求远高于一般浏览网页。
  5. 第五步:连接设备——集线器与交换器网络界面卡负责把电脑的资料转成讯号送上介质,是每台上网电脑的必备部件。集线器与交换器都是把多台设备连接起来的中央设备,但运作截然不同:集线器收到资料后向所有端口广播,由各电脑自行判断是否接收,容易造成碰撞;交换器会学习每个端口所接装置的位址,只把资料送往目标端口,效率与保安都较高。举个例子:现代办公室与学校机房几乎都采用交换器,集线器已逐渐被淘汰。
  6. 第六步:路由器与数据机路由器是连接两个或以上网络的设备,它按每个资料包的目标位址,沿合适路径把资料转发出去,是区域网络与互联网之间的桥梁;家用路由器更常集合交换器、无线接达点与防火墙功能于一身。数据机则负责把电脑的数码讯号调制为可在电话线或光纤线路上传送的讯号,到达对端再解调还原。举个例子:家中光纤入屋后,先经数据机转换讯号,再由路由器分发给各装置,两者常整合成一部机。
  7. 第七步:网络拓扑的比较网络拓扑描述节点与线路的几何安排。星形拓扑以一部中央设备(通常是交换器)连接所有节点:单一接线断开只影响一台电脑,故障易于隔离,扩充也方便,是现时区域网络的主流;缺点是中央设备故障便全网瘫痪,布线成本亦较高。汇流排拓扑以一条主干电缆串连所有节点,省线、成本低,但主干断裂全网便中断,节点多时碰撞频繁,效能下降。举个例子:十台电脑的机房宜选星形,方便个别检修。

4图解 Diagrams

家用网络:Router 系中心 Home networkRouter 路由器分发上网电话 Wi-Fi电脑 LAN 线智能电视游戏机无线 Wi-Fi有线较稳Router 负责派 IP 地址+转发数据——全屋上网嘅交通指挥员屋企上网慢?先睇系 Wi-Fi 讯号弱定系宽频本身慢——分开测试
图 1:家用网络图

5例题示范 Example

设计题:一间十人的小型办公室要组建区域网络,所有电脑需共用一台网络打印机并接上互联网,预算有限但要求稳定易管。请建议传输介质、中央连接设备与拓扑结构,并说明理由。

  1. 需求分析:十台电脑集中在同一办公室,属区域网络;需要共用打印机与互联网连线,故须有中央连接设备,并以路由器对外连接。
  2. 选择介质:办公室范围小而要求稳定,选双扭线最经济;日后若要提升干线频宽,可考虑改用光纤。
  3. 选择设备:以交换器作中央连接设备,各电脑经双扭线接入,效率与保安胜过集线器;再以路由器把整个网络接上互联网。
  4. 选择拓扑:采用星形拓扑,任何一段接线或一台电脑故障都不影响其他电脑,检修容易,扩充只需加装端口。
  5. 答案:建议以双扭线把十台电脑接入一台交换器,组成星形拓扑的区域网络,另以路由器对外接上互联网。理由:双扭线成本低而稳定;交换器按位址定向传送,效率与保安胜过集线器;星形拓扑故障影响面小、易于管理与扩充;路由器负责对外选路,是接驳互联网的必备设备。

6常见错误 Mistakes

✗ 把集线器与交换器视作完全相同的设备。
✓ 集线器向所有端口广播资料,交换器按目标位址定向传送,后者在效率与保安上都较优胜。
✗ 认为星形拓扑中一台电脑的接线断开,全网便不能运作。
✓ 星形拓扑中单一接线断开只影响该台电脑;全网瘫痪只在中央设备故障时出现。
✗ 以为光纤以电讯号传送资料。
✓ 光纤以光脉冲传送资料,不受电磁干扰,频宽大、传送距离远。
✗ 把路由器说成只是让多台电脑共用上网的集线器。
✓ 路由器的核心功能是连接不同网络并按目标位址选择路径,与集线器层次完全不同。
✗ 答题时把覆盖一个城市的网络当作广域网络。
✓ 城市范围属城域网络;广域网络一般跨越城市或国家,互联网是最大例子。

75 题快测 Quick check

Q1学校一个电脑室内五十台电脑互相连接,属于哪类网络?

Q2交换器较集线器优胜的地方是甚么?

Q3星形拓扑中,中央交换器故障会有甚么影响?

Q4大厦骨干网络要求高速与远距离传送,应选用哪种介质?

Q5哪种设备负责按目标位址在不同网络之间选择传送路径?

8重点回顾 Recap

  • 网络按覆盖范围分为个人、区域、城域与广域网络,答题先看覆盖范围再选类型。
  • 双扭线便宜常用,光纤快而远,无线灵活但易受干扰、需加密。
  • 交换器按位址定向传送,集线器广播,路由器跨网络选路——三种设备层次分明。
  • 星形拓扑以中央设备连接全部节点,单线断开不碍全网,中央故障便瘫痪。
  • 汇流排拓扑省线便宜,但主干断裂即全网中断,节点多时易生碰撞。

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