申論題

星狀拓撲（Star Topology）

概念：

• 星狀拓撲是一種網絡結構，其中每個節點都通過單獨的連接與中央設備（通常是交換機或集線器）相連。中央設備負責所有節點之間的通信。

優點：

1. 易於管理和擴展：
   • 增加或移除節點只需連接或斷開節點與中央設備的連接，對其他節點沒有影響。
2. 故障隔離：
   • 如果一個節點或連接出現故障，僅該節點受影響，其他節點的通信不受影響。
3. 簡化故障排除：
   • 中央設備作為唯一的故障點，便於排查和解決問題。

缺點：

1. 中央設備的單點故障：
   • 中央設備如果出現故障，整個網絡將無法運行。
2. 需要更多的電纜：
   • 每個節點都需要單獨的連接，當節點數量增加時，電纜需求量也會大幅增加。
3. 高成本：
   • 中央設備和大量的電纜增加了網絡部署和維護的成本。

乙太網路的拓撲型式

乙太網路最初的設計是基於匯流排（bus）拓撲，但現代乙太網路大多數使用星狀拓撲。這意味著每個設備通過獨立的網線連接到交換機或集線器，形成一個星狀結構。

在乙太網路上辨識網路節點

網路節點的辨識主要依靠兩種地址：

1. MAC地址（Media Access Control Address）：

   • 每個網卡（Network Interface Card, NIC）都有一個全球唯一的MAC地址，由硬體製造商分配。
   • MAC地址是48位的二進制數，通常用12位十六進制數表示，如00:1A:2B:3C:4D:5E。

2. IP地址（Internet Protocol Address）：

   • IP地址是用於網絡層的標識，分為IPv4（32位）和IPv6（128位）。
   • IPv4地址通常以點分十進制表示，如192.168.1.1。

MAC地址與IP地址的對應

在乙太網路上，MAC地址和IP地址的對應通過ARP（Address Resolution Protocol）來實現。ARP的工作原理如下：

1. ARP請求：

   • 當設備A需要與設備B通信但不知道B的MAC地址時，A會廣播一個ARP請求，詢問誰擁有某個特定的IP地址。

2. ARP回應：

   • 擁有該IP地址的設備B收到ARP請求後，會以單播形式發送ARP回應，告訴A它的MAC地址。

3. ARP表：

   • 設備A在收到ARP回應後，會將IP地址和MAC地址的對應關係存儲在本地的ARP表中，以便後續通信。

總結

• 星狀拓撲：

  • 優點：易於管理和擴展、故障隔離簡單、簡化故障排除。
  • 缺點：中央設備的單點故障、需要更多的電纜、高成本。

• 乙太網路拓撲：現代乙太網路通常使用星狀拓撲。

• 節點辨識：乙太網路使用MAC地址和IP地址辨識節點。

• MAC地址與IP地址對應：通過ARP協議實現，設備之間進行ARP請求和回應來獲取對應關係，並存儲在ARP表中。