簡介
基本上區域網路可以提供很有效率的資源共享, 在區域網路上的工作站彼此之間可以互傳檔案, 互相使用各種硬體設備及軟體套裝程式等等。然而有時候工作站可能需要用到其他區域網路上的資源, 例如各機關學校有各自的區域網路而且連接不同的電腦 ,則學生或老師便有可能因為不同的工作需求而要使用他校的電腦。此時就應該考慮將若干個區域網路連結起來成為一個網路,以提供更快速、更便宜,以及更容易使用的環境。
網路的連結方法可簡單的歸納為四種:
1. 直接連結。即將二個或多個網路直接連結起來,如圖14-1 所示。
圖14-1 區域網路直接相連
2. 與廣域網路連結。即區域網路和廣域網路連結起來成為廣域網路的一部分, 任何原先即連上廣域網路的電腦皆有機會和區域網路連線, 如圖14-2 所示。
圖14-2 區域網路和廣域網路連結
3. 透過廣域網路連結。兩個區域網路分別連上廣域網路, 然後透過廣域網路來互相連線。此時僅將廣域網路視為中間路線的傳輸媒介,如圖14-3 所示。
圖14-3 區域網路透過廣域網路連結
圖14-4 階層式網路架構
圖14-1、14-2、14-3中僅以黑盒子代表網路連結設備，並沒有特別註明其名稱。這是因為其角色和連結網路的性質有關。根據連結網路的特性, 可以將黑盒子的角色定位為四種(見表14-1):
訊號增益器(Repeater)。訊號增益器用來相連結的二個完全一樣的網路，擴展網路實際規模。訊號增益器只負責將收到的訊號轉送到其他埠，並未處理訊框，因此屬於實體曾連結設備。例如二個 Ethernet 可以用訊號增益器連結形成一個較大的 Ethernet。
集線器 (Hub)。集線器用來連結媒介擷取層通訊協定完全相同的工作站或網路。例如 Ethernet Hub, Token-Ring Hub。集線器負責將收到的訊框無條件的轉送到其他埠上，並不根據訊框內容處理訊框，屬於實體曾連結設備。
橋接器 (Bridge)。橋接器連結媒介擷取層通訊協定相同或不相同之網路。例如 Ethernet/Wireless LAN 橋接器。橋接器根據訊框中的第二層位址（MAC address） 來進行訊框轉送的工作。橋接器屬於鏈結層連接設備。
第二層交換器（Layer-2 Switch）。第二層交換器通常用來連結媒介擷取層通訊協定相同的工作站（或網路）。例如 Ethernet 交換器(Ethernet Switches) 或 FDDI 交換器 (FDDI Switches)。第二層交換器根據訊框中的第二層位址（MAC address） 來進行訊框交換傳送的工作。屬於鏈結層連接設備。
路徑器(Router)。路徑器用來連結網路層通訊協定相同之網路或工作站。例如 IP 路徑器 (IP Router) 或 IPX 路徑器 (IPX Router)。路徑器根據訊框中的網路層網址來進行封包轉送的工作，因此屬於網路層連接設備。
第三層交換器（Layer-3 Switch）。第三層交換器用來連結網路層通訊協定相同之網路或工作站。第三層交換器根據訊框中的網路層網址（如IP 網址）來進行封包交換的工作，因此也屬於網路層連接設備。
網路閘門(Gateway)。網路閘門用來連結特性完全不相同的網路。
表 14-1 網路連結設備分類規則
連結設備 |
實體層 |
鏈結層 |
網路層 |
其他上層 |
訊號增益器 |
相同 |
相同 |
相同 |
相同 |
集線器 |
相同 |
相同 |
相同 |
相同 |
橋接器 |
相同/不相同 |
相同/不相同 |
相同 |
相同 |
第二層交換器 |
相同/不相同 |
相同 |
相同 |
相同 |
路徑器 |
相同/不相同 |
相同/不相同 |
相同 |
相同 |
第三層交換器 |
相同/不相同 |
相同/不相同 |
相同 |
相同 |
網路閘門 |
相同/不相同 |
相同/不相同 |
相同/不相同 |
相同/不相同 |
網路連結設備的功能如表 14-2 所示，其中假設有 N 個區域網路用某種連結設備相連。實際網路個數表示這 N 個區域網路相連後形成幾個網路。例如使用 訊號增益器相連則結果將形成一個較大的網路，因為訊號增益器只是將網路上的訊號放大並無處理訊框的能力。集線器也只是負責轉送訊框，但不過濾訊框，因此使 用集線器相連的結果也是形成一個更大的網路。橋接器、交換器、路徑器、網路閘門都有過濾的功能因此區域網路相連後仍然可以獨立的運作，而實際網路個數也就 維持為 N。邏輯網路個數是指以工作站的角度來看，該 連結網路包含幾個網路。例如使用訊號增益器、集線器、橋接器、第二層交換器相連則工作站會認為此連結網路是一個網路。也就是說當工作站欲傳送訊框給另外一 個工作站時只要認為該目的地工作站與之相連在同一個網路上即可，不必知道其實際上是連接在哪一個區域網路上或網路的連結路徑等等。這種方便對於訊號增益器 與集線器來說是相當自然的，因為本來就只有一個實際網路。對於橋接器及第二層交換器連結網路則是相當重要的特性，因為實際上 N 個獨立運作的網路可以提高網路的整體效能而邏輯上是一個網路則可以提供工作站通訊時的便利性。對於路徑器、第三層交換器及網路閘門來說其連結網路仍然具有 N 個邏輯網路。這表示當工作站欲傳送封包時必須知道其目的地工作站是不與其連接在同一個區域網路上，這是比較不方便的地方。不過也因為此特性，工作站在傳送封包時也可以選擇路徑，這使得封包可以較有效率的傳送。
表 14-2 網路連結設備功能
連結設備 |
實際網路個數 |
邏輯網路個數 |
訊號增益器 |
1 |
1 |
集線器 |
1 |
1 |
橋接器 |
N |
1 |
第二層交換器 |
N |
1 |
路徑器 |
N |
N |
第三層交換器 |
N |
N |
網路閘門 |
N |
N |
訊號增益器主要的功能是將完全相同的網路段 (Network Segments)連結起來成為一個較大的網路, 如圖14-5所示。訊號增益器會將網路上衰減的訊號恢復原來的強度, 然後轉送到另外一個網路段, 並沒有去處理訊框的過濾問題。也就是說, 訊號增益器只重覆訊號而沒有處理訊框。
圖14-5 訊號增益器
每一個網路段的長度是有限制的, 而一個網路可以使用訊號增益器的個數也是有限制的,因此連結後的網路也有規模上的限制,並不是無限延伸。例如 10BASE5 Ethernet上, 每一個網路段最長為 500 公尺,使用訊號增益器延伸網路時仍必須維持最遠兩端訊號來回傳遞一趟的時間小於或等於 51.2 us 的限制。
除了必須是完全相同型態的網路段外, 通訊協定也要相同才可以將不同網路段上的工作站連接起來, 包括使用相同的 MAC 通訊協定 (如 CSMA/CD)。除此之外所有在連結後網路上的工作站不可以有相同的位址, 因為經由訊號增益器連結來的網路被視為是一個網路。
橋接器主要的功能是將實體層相同或不相同的網路連結起來,使得位於不同網路上的工作站彼此之間可以透過橋接器互相通訊。不過各個網路仍然可以獨立運作, 如圖14-6所示。當橋接器由一個網路收到訊框時會檢查其中的鏈結層目的地位址, 如果該位址不在原來網路上則將訊框轉送到另外一個或多個網路上, 否則便不轉送,即有所謂的訊框過濾功能(Filtering)。橋接器必須同時屬於連結的二個或多個網路, 也就是說它有二片或多片網路介面卡以便同時連上這許多網路。
圖14-6 橋接器
橋接器也可將使用不同 MAC
通訊協定的網路連結起來,只要(1)網路有共同的 LLC 通訊協定及上層通訊協定（否則雖然可連線但無法相互溝通）; (2)橋接器有能力解決不同MAC 通訊協定間的訊框格式及其他種種差異。例如ATM 網路， IEEE 802.3 CSMA/CD, IEEE 802.4 Token-Bus, IEEE 802.5 Token-Ring, IEEE
802.6 DQDB, IEEE 802.11 Wireless LAN, IEEE 802.12 100VG AnyLAN, 及 FDDI 網路都可以經由橋接器互相連結,因為它們都具有共同的
LLC 通訊協定(IEEE 802.2)。圖14-7所示為 IEEE 802.3 CSMA/CD 網路與 IEEE 802.11 Wireless 無線區域網路互連的範例。
圖14-7 CSMA/CD 網路與無線區域網路互連範例
以橋接器相連的網路稱為橋接網路。橋接網路上的工作站都不可以有相同的MAC 位址, 而且位址必須具有相同格式(16-位元或 48-位元)。橋接器則必須知道那一個工作站屬於那一個網路以便傳送訊框。 這些資訊可以由網路管理工作站取得或是由橋接器自己收集網路上的訊框後分析整理而得到,即所謂「位址學習」(Address Learning) 行為。前者在製作上較簡單,不過每次有工作站移動或新加入時都必須向管理工作站登記以便更改資料, 然後再將最新網路架構資料傳給橋接器, 在使用上較不方便。後者則完全由橋接器主動收集網路上的資料,如果工作站連接有所變動,當它們傳送訊框時也會被橋接器查出其位置而可完成動態修正的工作。
網路連結也可以使用多個橋接器。在這種環境之下, 每個橋接器必須知道所有能與它通訊的工作站的位置, 而不僅僅是與其直接連結的網路上的工作站。只有如此才可以在收到一筆訊框時有能力判斷是要將訊框往另外一個網路上轉送(Forwarding) 或是將之刪除
(Filtering)。通常利用多個橋接器連結的網路架構會限制為「樹狀」(tree), 如圖14-8所示。由於以橋接網路屬於一個廣播網域，相當於一個子網路
(subnet), 在網路上的工作站的
IP 網址也必須屬於同一個子網路。例如該子網路為
140.114.76.0 （子網路罩為
255.255.255.0）, 則所有此網路上的工作站的IP 網址應規劃為 140.114.76.xx，否則將造成通訊上的問題。
圖14-8 樹狀橋接網路
這是因為在樹狀結構之下任何二個工作站之間只有唯一的路徑可連通(沒有迴路), 當傳送訊框時不會造成訊框重覆收到的情形。另外也可以簡化傳送訊框時所面臨的路徑選擇的問題,因為只有唯一路徑可選擇。
第二層交換器 (Layer-2 Switches) 與橋接器的功能相似，都是將工作站或網路連結起來,使得工作站彼此之間可以透過第二層交換器互相通訊，如圖14-9所示。不過第二層交換器是以交換的方式（switching）處理訊框，橋接器則較屬於轉送的方式。兩者的差別在於前者具有一個交換硬體平台 (switching fabric) ，在檢查訊框的 MAC 位址並得知其應輸出埠後便將訊框交給此交換平台以交換的方式轉送出去。這個動作只要等到訊框的位址欄位到齊就可進行，不必等訊框全部收完，因此通常也稱為捷徑交換方式（cut-through switching）。後者通常不具備交換硬體平台，而是依靠軟體的方式將訊框轉送出去。通常必須等訊框全部收齊後才進行位址查詢與轉送的動作。當然也有一些較先進的橋接器具有捷徑轉送功能（cut-through forwarding）。第二層交換器也具備訊框過濾功能。如果訊框的目的地位址與訊框接受埠相同，則將此訊框過濾掉。由於第二層交換器通常具備多埠（如 8埠，16 埠，24 埠等等），因此每一個連接埠都有一個 MAC 元件。較先進的第二層交換器技術甚至可以將 8 個或 16 個 MAC 做在一個晶片中，只要一個晶片就可以支援多個連接埠，不但成本降低，體積也大幅縮小。
圖14-9 第二層交換器架構
網路連結也可以使用多個第二層交換器，如圖 14-10 所示。在這種環境之下, 每個交換器也必須知道所有能與它通訊的工作站所隸屬的連接埠。如此才可以在收到一筆訊框時有能力判斷是要將訊框過濾或往哪一個（或那些個）連接埠上交換出去。通常利用多個第二層交換器連結的網路架構也會限制為樹狀，以確保任何兩部工作站間只存在一條傳輸路徑。
由於以第二層交換器連接的網路也屬於一個廣播網域，網路上的工作站都不可以有相同的MAC 位址, 而且位址必須具有相同格式。在網路上的工作站的
IP 網址也必須屬於同一個子網路。
圖14-10 以第二層交換器為基礎之網路範例
路徑器 利用路徑器連結起來的網路, 可以在鏈結層及實體層使用不同的通訊協定, 但是網路層的通訊協定（如
IP,IPX）則一定要相同,而且更高層的通訊協定
(如TCP, UDP) 也要能互相匹配。如圖14-11(a)所示, 網路 1 及網路 2 的鏈結層及實體層不同,因此路徑器必須有 2 套的鏈結層及實體層通訊協定,以便和網路 1 及網路 2 溝通。而所有在網路上的工作站(包含路徑器)則使用相同的網路層通訊協定（如
IP）。圖14-11(b) 所示為資料由工作站
A 傳送給工作站 D 時在路徑上的包裝情形。其中鏈結層軟體處理訊框而網路層軟體只處理網路層之封包。
(b)
圖14-11 路徑器通訊協定結構
使用路徑器主要是基於將訊框經由中繼站(Intermediate nodes)來傳送的觀念。一筆訊框可能必須經過一連串的中繼站才到達其目地的工作站。因此每一筆訊框上便需要二個位址:
最終目的地工作站位址 (第三層網址)
路徑中下一個工作站的位址(第二層位址)
如圖14-12 所示,工作站 2 欲經由路徑器 1、3 將訊框傳送給工作站 5。當訊框由工作站 2 直接送給路徑器 1 時, 其上便記錄著最終目的地為工作站 5。當路徑器 1 收到訊框時則將其轉送給路徑器 3。當路徑器 3 轉送時, 則因為已到達終點 (工作站 5 與路徑器 3 連在相同網路上）所以二個目的地位址皆為 5。其中一個是工作站 5 的第三層網址（如 IP 網址），另一個則是工作站 5 的第二層位址（網路卡位址）。
圖14-12 路徑器樹狀連結網路範例
和橋接器相同的, 連結網路也可以使用多個路徑器。不過路徑器連結網路沒有樹狀架構的限制而可以任意連接, 任何二個工作站間可以存在若干條路徑, 如圖14-13所示。這也是路徑器名稱的由來,因為當它收到一筆訊框時, 便面臨到如何在許多路徑中選擇一個較適當路徑來轉送的問題。
圖14-13 路徑器連結網路範例
固定路徑表 (Fixed Routing Table)。每一個路徑器的路徑表都是經過網路分析之後建立。固定之後便不再變動, 除非網路結構所有異動。
動態路徑表(Dynamic Routing
Table)。使用動態路徑選擇演算法(Dynamic routing algorithms) 隨時依網路的最新狀況建造路徑表。路徑表的內容可隨著網路的狀況而動態變更。
固定路徑表使用上極為簡單, 但較缺少彈性不能立即而有效的反應網路所發生的各種狀況。例如圖14-14 所示為圖14-13 網路之固定路徑總表。此總表中記錄任何二個網路間的通訊路徑。一個較具規模的網路往往需要極大的路徑表，為了減少這方面的負擔，每一個路徑器可以在總表中摘錄與自己相關的路徑資訊即可不必將總表置於每一個路徑器中。圖14-15 所示即為圖14-13 網路中各個路徑器的路徑表。
| |
目的地區域網路 |
||||||
| |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
A |
|
1 |
2 |
1 |
7 |
2 |
2 |
B |
1 |
|
1 |
3 |
4 |
1 |
1 |
C |
2 |
2 |
|
2 |
2 |
5 |
6 |
D |
3 |
3 |
3 |
|
3 |
3 |
3 |
E |
7 |
4 |
7 |
4 |
|
7 |
7 |
F |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|
5 |
G |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
由網路 A 來 |
由網路 Ｂ 來 |
||
欲往 |
轉至 |
欲往 |
轉至 |
B |
B |
A |
A |
C |
- |
C |
A |
D |
B |
D |
- |
E |
- |
E |
- |
F |
- |
F |
A |
G |
- |
G |
A |
路徑器 1 路徑選擇表
由網路 A 來 |
由網路 C 來 |
||
欲往 |
轉至 |
欲往 |
轉至 |
B |
- |
A |
A |
C |
C |
B |
A |
D |
- |
D |
A |
E |
- |
E |
A |
F |
C |
F |
- |
G |
C |
G |
- |
(b) 路徑器 2 路徑選擇表
由網路 B 來 |
由網路 D 來 |
||
欲往 |
轉至 |
欲往 |
轉至 |
A |
- |
A |
B |
C |
- |
B |
B |
D |
D |
C |
B |
E |
- |
E |
B |
F |
- |
F |
B |
G |
- |
G |
B |
(c) 路徑器 3 路徑選擇表
由網路 B 來 |
由網路 E 來 |
||
欲往 |
轉至 |
欲往 |
轉至 |
A |
- |
A |
- |
C |
- |
B |
B |
D |
- |
C |
- |
E |
E |
D |
B |
F |
- |
F |
- |
G |
- |
G |
- |
(d) 路徑器 4 路徑選擇表
由網路 C 來 |
由網路 F 來 |
||
欲往 |
轉至 |
欲往 |
轉至 |
A |
- |
A |
C |
B |
- |
B |
C |
D |
- |
C |
C |
E |
- |
D |
C |
F |
F |
F |
C |
G |
- |
G |
C |
(e) 路徑器 5 路徑選擇表
由網路 C 來 |
由網路 G 來 |
||
欲往 |
轉至 |
欲往 |
轉至 |
A |
- |
A |
C |
B |
- |
B |
C |
D |
- |
C |
C |
E |
- |
D |
C |
F |
- |
E |
C |
G |
G |
F |
C |
(f) 路徑器 6 路徑選擇表
由網路 A 來 |
由網路 E 來 |
||
欲往 |
轉至 |
欲往 |
轉至 |
B |
- |
A |
A |
C |
- |
B |
- |
D |
- |
C |
A |
E |
E |
D |
- |
F |
- |
F |
A |
G |
- |
G |
A |
(g) 路徑器 7 路徑選擇表
圖14-15 各路徑器之路徑表
動態路徑表使用上很有彈性 ,能夠有效的反應各種狀況。當某一個路徑不適或是負擔太重時, 便可變更路徑表使之選擇較適當的另外一條路徑。不過為了達到動態反應的功能, 路徑器必須隨時收集網路上的種種資料, 而且彼此之間還要時常交換網路狀況資料。除了花費時間之外也會佔用若干網路頻寬。路徑器間交換網路資訊的通訊協定稱為「路徑通訊協定」(Routing Protocols)。目前在
Internet 上最常見的路徑通訊協定是第一代的
RIP (Routing Information Protocol)。此通訊協定規定路徑器每 30
秒必須將其路徑表內容傳給相鄰的路徑器。當路徑表較大時可能需要許多個封包才能傳送完畢。另外因為每隔
30 秒才交換路徑表在時效上較不易反應網路的現況。最近已經開始使用的則是屬於第二代的路徑通訊協定
OSPF (Open Shortest Path First)。此通訊協定規定路徑器只要網路有任何狀態的變化就應該立即通知相鄰的路徑器。
第三層交換器 (Layer-3 Switches) 與路徑器的功能相似，都是屬於網路層的連結設備。由於網路速度越來越快，傳統路徑器的設計將無法承受如此大的傳輸負載，勢必成為網路的瓶頸。例如傳統 Ethernet 速度為 10Mbps, 以訊框最短為 64 位元組計算，每秒可以產生的訊框數量為 14,800 左右，Fast Ethernet 速度為 100Mbps, 每秒可以產生的訊框數量成為 148,000 左右, 最近完成標準制定的 Gigabit Ethernet 速度為 1000Mbps, 每秒可以產生的訊框數量則高達 1,480,000 左右。傳統路徑器在處理 一個封包時通常必須先到路徑表去查詢其應輸出之路徑（連接埠），然後再將封包轉交給該連接埠轉送。這整個過程通常是以軟體程式的方式。對於以往速度較慢的 網路來說，路徑器可從容應付每一個收到的封包。但是面對超高速網路，路徑器便顯得有點力不從心。主要癥結便在於查詢路徑表速度過慢與轉送封包過慢。第三層 交換器於焉產生，希望能取代傳統的路徑器，或與路徑器並存但分擔路徑器大部分的傳輸負擔。圖14-16(a) 所示為傳統路徑器之連結範例。每一個連接埠原則上都規劃為一個子網路，各子網路間的通訊一定要經過路徑器轉送（軟體轉送）。當子網路速度換成超高速網路時，路徑器便無法承擔。第三層交換器可以扮演介於個子網路與路徑器之間的橋樑，成為路徑器的前級處理器，如圖14-16(b) 所示。較高速的連接埠可以直接連上第三層交換器，第三層交換器則連接路徑器。這種連結方式的好處在於原先各子網路的通訊必須經由路徑器以軟體方式轉送，現在則可以經由第三層交換器以硬體交換的方式通訊，大大的提升網路的功能。由於路徑器通常具有轉複雜的選徑通訊協定（如 RIP, OSPF）, 並且常會有廣域網路的連接埠（如 ISDN, T1, T3, Frame-relay 等等）, 為 了保持第三層交換器設計簡單的優點，這些功能通常仍然由路徑器負責，這也是為什麼第三層交換器要與路徑器並存的原因之一。當然這樣一方面也延長了路徑器的 生命週期，減少投資浪費。不過一般咸信當第三層交換器功能越來越完整，價格越來越便宜時（目前路徑器與第三層交換器的價格大約為 10:1），將會取代路徑器的角色，成為網路中最重要的連結設備。
(a) 傳統路徑器與子網路之連接
(b) 路徑器/第三層交換器與子網路之連接
圖 14-16 第三層交換器範例
圖 14-17 所視為第三層交換器的結構範例。基本上第三層交換器是根據封包中的第三層網址 (IP 網址) 來 進行封包交換的工作。而且這個動作只要等到封包的第三層網址欄位到齊就可進行，不必等封包全部收完，因此也屬於捷徑交換技術。第三層交換器通常也提供第二 層交換的功能，因此可以將不同的連接埠規劃成為虛擬網路（有關虛擬網路的技術請參考第十六章）。每一個虛擬網路都是一個廣播網域，因此也是相當於一個子網 路。虛擬網路（子網路）內部的通訊以第二層交換的方式進行（根據第二層位址），虛擬網路彼此間的通訊則以第三層交換的方式進行（根據第三層網址）。在進行 第三層交換時也需要參考 IP 路徑表與IP-MAC 位址對照表（硬體查訊方式）。由於第三層交換器不是一個真的路徑器，但又必須處理各子網路的通訊，因此內部會包含一個虛擬路徑器，來負責封包交換相關工作。
圖14-17 第三層交換器結構範例
14.7 網路閘門
型態完全不同的網路可以經由網路閘門(Gateway)來連結,如圖14-18所示。此時網路所使用的各層通訊協定也都可以不同，也因此網路閘門必須完成通訊協定轉換的工作,其中大致包含有:
訊框格式轉換。不同的網路可能有不同的訊框格式, 而一筆訊框的最大長度限制也可能不同。
位址轉換。不同的網路可能使用不同的位址結構。
通訊協定轉換。包括控制訊框的轉換, 訊框的切割及重組, 訊框流量控制,錯誤偵測及修正等等。
其中又以通訊協定轉換困難度最大, 要將兩組不同的通訊協定互相轉換必須花費極高的代價, 尤其在程式的設計及開發上更是必須考慮相當多的因素,可說是困難重重。目前在市面上所能接觸到的網路連結設備幾乎都無法做到網路閘門的標準，因此路徑器及第三層交換器可以說是目前最高級的連結設備。
圖14-18 網路閘門連結網路
連結網路的形成可以經由使用橋接器,路徑器,或網路閘門將不同型態的網路連結起來。至於要使用那一種設備則必須依據網路在各層通訊協定的相同程度與實際的需求。區域網路之間可以很容易的用橋接器連接起來。如果要與廣域網路連接則可以使用路徑器或網路閘門來完成。
另外一種形成連結網路的方法是經由「骨幹網路」(Backbone network)。骨幹網路是整個連結網路的中心, 其他網路都與之相連。骨幹網路本身就必須具備有高速傳送的能力以及傳送較長距離的特性, 否則便成為整個網路的瓶頸。因此骨幹網路大都採用光纖線路或微波線路。例如國內大部分大學的校園網路是以 FDDI 網路或 ATM 網路為骨幹，此骨幹網路與區域網路（大多為 Ethernet 或 Fast Ethernet) 間則以路徑器或第三層交換器連結。各系所內的區域網路則以橋接器或第二層交換器連結。大學校園網路彼此之間則透過路徑器與交通部電信局所提供的廣域網路互連而形成網際網路。較慢速之用戶電腦不直接連上骨幹網路, 而是經由區域網路才連上骨幹網路。例如圖14-19 所示為一典型之校園網路架構。
與建造一個單一大網路比較，使用骨幹網路架構具有下列優點:
有較好的處理效率。因為每一個網路皆可以獨立運作,有平行運作的特性。
有較高的可靠度。各個網路的故障或損壞不會影響到其他網路的運作,即使骨幹網路出問題,各個網路仍然可以獨立運作。
有較佳的交通量控制。連結骨幹網路和各個網路的設備 (如橋接器、路徑器,交換器等)具有過濾訊框或封包的功能, 可以避免不必要的轉送動作,減少交通流量。
圖14-19 校園網路範例
習題
14.1 請說明將網路連結起來的方法有哪七種 ?
14.2 如果採用直接連結方法將兩個或多個網路連起來, 則使用下列連結設備的適當環境為何 ?
訊號增益器
集線器
橋接器
第二層交換器
路徑器
第三層交換器
網路閘門
14.3 請說明使用下列哪些連結設備連結的網路上屬於不同網路上的工作站可以有相同的 MAC 位址？為什麼 ？
訊號增益器
集線器
橋接器
第二層交換器
路徑器
第三層交換器
網路閘門
14.4 請說明下列敘述的正確性。
(a) 用訊號增益器連結起來的網路在實際上是一個網路,在邏輯上也是一個網路。
假設有 n 個工作站用 k 個集線器相連結﹐則連結後的網路在實際上是 k 個網路, 但在邏輯上是一個網路。
假設有 n 個區域網路用橋接器相連結, 則連結後的網路在實際上是 n 個網路, 但在邏輯上是一個網路。
假設有 n 個區域網路用第二層交換器相連結, 則連結後的網路在實際上是 n 個網路, 但在邏輯上是一個網路。
假設有 n 個區域網路用路徑器相連結, 則連結後的網路在實際上是 n 個網路,在邏輯上也是 n 個網路。
假設有 n 個區域網路用第三層交換器相連結, 則連結後的網路在實際上是 n 個網路, 但在邏輯上是一個網路。
(g) 假設有 n 個區域網路用網路閘門相連結, 則連結後的網路在實際上是一個網路, 但在邏輯上是 n 個網路。
14.5 針對14.6 下列的網路環境指14.7 出至少需要何種等級的連結設備才能使不14.8 同14.9 網路上的工作站彼此之間能溝通 : (1)訊號增益器 (2)集線器 (3)橋接器 (4) 第二層交換器 (5)路徑器(6) 第三層交換器 （7）網路閘門
(a)10BASE5 Ethernet 與 10BASE2 Ethernet。
(b)100BASET Ethernet 與 10BASET Ethernet。
(c)10BASE5 Ethernet 與 IEEE 802.5 Token-Ring。
(d)IEEE 802.5 Token-Ring 與 IEEE 802.5 Token-Ring。
(e)IEEE 802.5 Token-Ring 與 IEEE 802.4 Token-Bus。
(f)10BASE2 Ethernet 與X.25分封交換網路。
(g)FDDI 與 Fast Ethernet。
(h)FDDI 與 FDDI。
(i)10BASE2 Ethernet 與 IEEE 802.11 Wireless LAN。
14.10 請比較第二層交換器與14.11 橋接器之異同14.12 。
14.13 請比較第三層交換器與14.14 路徑器之異同14.15 。
14.16 以第二層交換器為基礎的 IP 網路上工作站的網只可否屬於捕同14.17 的子網路（subnet）? 為什麼？
14.18 以第三層交換器為基礎的 IP 網路上工作站的網只可否屬於捕同14.19 的子網路（subnet）? 為什麼？
14.20 路徑器上必須有一個路徑表 (routing table)。此路徑表可採用固定路徑表或經由動態路徑選擇演算法得到。請比較這二種方法的優缺點。
14.11 網路閘門用來連結完全不同型態的網路。請列舉網路閘門主要應完成的工作。
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