單元 3-1

有線通訊傳輸媒介 (Transmission Media)

一個完整的網路架構必須依賴傳輸媒介進行終端設備與網路設備間的資料連接。常見有線媒介包括雙絞線、同軸電纜與光纖。

📊 傳輸媒介綜合特性對照表

點選卡片或滑鼠移入表格列即可連動檢視
傳輸媒介 實體材質 典型速率 最大無中繼距離 抗電磁雜訊 (EMI) 佈線成本 現行主要應用

📋 補充單元 3-2:早期區域網路標準(符記環 Token Ring 與 FDDI 光纖環)

歷史標準背景
單元 3-3

常見乙太網路規格與命名規則 (Ethernet Standards)

乙太網路自 1983 年由 IEEE 802.3 標準化以來,歷經 10 Mbps、Fast Ethernet (100M)、Gigabit (1G) 到 10G / 40G / 100G 的高速演進。

🔍 IEEE 802.3 乙太網路命名規則互動拆解器

點擊下方色塊或選擇常見規格,學習命名密碼

📋 歷代乙太網路標準完整比較總覽

規格名稱 IEEE 標準 通過年份 傳輸速率 實體線材 最大區段距離 拓撲結構 核心技術重點
單元 3-4 核心觀念

MAC 位址格式解析器 (MAC Address Decoder)

乙太網路的實體定址依賴網路卡 (NIC) 出廠時燒錄的 48 位元 (6 位元組) 實體位址 (Media Access Control Address)。前 3 位元組為組織唯一識別碼 (OUI),後 3 位元組為裝置序號。

🛠️ 互動式 MAC 位址驗證與二進位特徵解析器

🌐 參考資料源:IEEE 官方 OUI 註冊清單 (standards-oui.ieee.org) ↗
支援 XX:XX:XX:XX:XX:XX、XX-XX-XX... 或點號表示法
MAC 輸入:
常用預設測試:

📜 IEEE Registration Authority (IEEE-RA) 官方規範解讀

IEEE 國際標準指派體系
🔗 開啟 IEEE 官方 standards-oui.ieee.org 原文資料庫 ↗
🏛️

什麼是 OUI / MA-L?

OUI 代表 Organizationally Unique Identifier(組織唯一識別碼),由 IEEE 註冊局核發。標準的 MA-L (MAC Address Block Large) 佔 24 位元(3 位元組),讓單一廠商擁有 2²⁴ = 16,777,216 個全球唯一的網路卡 MAC 位址!

📑

官方登錄格式 (Hex 與 Base-16)

在 IEEE 官方清單中,每一個註冊項目皆包含:
(hex) 連字號格式:如 00-E0-4C
(base 16) 純十六進位:如 00E04C
並列明法定登記機構名稱(Organization)與註冊國別(Country Code)。

🔍

查無本地快取時的處理

全世界註冊之 OUI 超過數萬筆。若輸入之特殊或冷門工業網卡在教材內建庫未比對成功,本工具提供一鍵直達 IEEE 官方資料庫功能,可直接以瀏覽器搜尋原文檔案進行驗證!

🏢 依據 IEEE 官方登錄清單之常見製造商資料庫

收錄百大知名網通、晶片、個人電腦與雲端物聯設備廠商
單元 3-4 封裝結構

乙太網路訊框結構 (Ethernet Frame Structure)

在資料連結層中,資料是以訊框 (Frame) 為單位進行傳輸。點擊下方各欄位色塊,深入了解前導碼、MAC 標頭、酬載與 FCS 校驗碼的功能。

📦 訊框各欄位結構圖解

可直接點擊下方任意欄位檢視規格
完整訊框總長度:64 ~ 1518 位元組 (Bytes)(不計前導碼 8 Bytes;若不足 64 Bytes 須 Padding 填充)
⚖️

為什麼訊框最小需要 64 Bytes?

在 CSMA/CD 碰撞網域中,訊框傳送時間(Transmission Delay)必須大於等於信號在纜線來回的最長時間(RTT 爭取時槽 Slot Time),發送端才能在傳送尚未結束前即時偵測到碰撞!

🛡️

FCS 與 CRC-32 校驗

由來源端計算產生 32-bit 餘數,接收端收到後以相同的多項式驗算。若計算不吻合,接收端直接丟棄該訊框,確保受雜訊竄改的損毀封包不流入上層。

🔄

Type 與 Length 欄位的歷史差異

當值 ≥ 0x0600 (1536) 時,代表 Ethernet II 的 Protocol Type(如 0x0800 代表 IPv4,0x0806 代表 ARP);若 ≤ 1500 則代表 IEEE 802.3 的資料長度。

單元 3-4 媒體存取控制

CSMA/CD 載波偵測多方存取 / 碰撞偵測模擬器

乙太網路採用競爭式媒介存取法。透過 5 階段互動流程動畫,觀察電腦如何「先聽後講」、「邊講邊聽」與發生碰撞後的「隨機退避 (Back-off)」。

1
載波偵測 (CS)
2
多方存取 (MA)
3
碰撞發生 (CD)
4
退避等待 (IFG)
5
成功傳輸 (Done)
線路狀態:綠燈 · 空閒中 (Idle)

📐 課本關鍵公式:IFG 與 Bit-time 換算關係

IFG (Inter Frame Gap) 間隔規範

碰撞發生後或訊框傳送完畢後,必須維持線路空閒的時間,以確保接收端完成緩衝區處理並回歸穩定:

最小間隔 = 96 Bit-time

10 Mbps 乙太網路的時間換算

傳送 1 個 bit 所需的時間:1 / (10 × 10⁶) = 0.1 μs (微秒) = 10⁻⁷ 秒

96 × 0.1 μs = 9.6 μs (微秒)
單元 3-4 旗艦實作

Switch MAC Address Table 雙交換器動態學習模擬器

交換器(Switch)是依據訊框中的 MAC 位址進行資料轉送的第二層網路設備。本模擬器提供「6 步驟引導教學」與「自由傳送模式」,可真實呈現 2 台交換器串接下的洪泛(Flooding)、學習(Learning)與過濾轉發(Forwarding)。

步驟 1 / 6

步驟標題

步驟說明內容

🌐 網路實體拓撲圖 (雙交換器串接)

學習 (Learn) 洪泛 (Flood) 轉發 (Forward)
尚未發送任何封包。請點選上方步驟或選擇 PC 開始體驗!
SW-1 交換器 1 MAC 位址轉發表
0 筆記錄
連接埠 (Port) 學習到的 MAC 位址 對應裝置 狀態
MAC 表目前為空 (尚未收到任何訊框)
SW-2 交換器 2 MAC 位址轉發表
0 筆記錄
連接埠 (Port) 學習到的 MAC 位址 對應裝置 狀態
MAC 表目前為空 (尚未收到任何訊框)

📜 交換器內部處理事件即時記錄 (Activity Log)

詳細記載每一步的 Learning、Flooding 與 Forwarding 決策
系統已就緒。請開始傳送以查看事件追蹤。
單元 3-5 邏輯分割

VLAN 虛擬區域網路與廣播網域分割模擬器

虛擬區域網路 (Virtual LAN) 能依據邏輯關係將連接同一台實體交換器的電腦分割成獨立的子網路,將廣播限制在同一個 VLAN 內,降低網路負擔並增進資訊安全。

🔄 廣播網域模式切換比較

體驗「傳統無 VLAN」與「劃分 VLAN」時,廣播訊框 (Broadcast Frame) 的擴散範圍差異

🖧 交換器 Port 埠與 VLAN 分派互動區

VLAN 啟用中 (3 個廣播網域)

📊 廣播風暴防護與效能分析

無 VLAN 時單一廣播接收端: 7 台終端全部受干擾 (100%)
目前設定下該廣播接收端: 僅同 VLAN 2 台接收 (28%)
隔離保護之電腦數量: 5 台完全不受廣播干擾 (72%)

🏷️ IEEE 802.1Q VLAN 標籤 (VLAN Tagging)

當訊框在交換器與交換器之間的 Trunk 連接線路 傳輸時,會在乙太網路訊框標頭插入一個 4 位元組的 802.1Q 標籤

TPID (0x8100)
2 Bytes
Priority (QoS)
3 bits
CFI
1 bit
VLAN ID (VID)
12 bits (支援 1~4094)

目標交換器根據 VID 判斷應將訊框解開封裝並轉送到哪一個對應的 VLAN 連接埠。