A2.3 資料傳輸
資料傳輸（Data transmissions）說明資料如何透過有線與無線媒介傳送、封包交換與路由如何運作，以及影響網路速度的頻寬、延遲等因素。本頁也說明封包如何偵測傳輸錯誤。
傳輸媒介有哪些？
| 媒介 | 原理 | 速度與距離 | 優缺點 |
|---|---|---|---|
| 雙絞線（twisted pair，例如 Cat6） | 銅線傳電訊號 | 最高約 10 Gbps，約 100 m | 便宜、易安裝；易受電磁干擾 |
| 同軸電纜（coaxial） | 銅芯外包屏蔽層 | 中等 | 抗干擾較好；常見於有線電視 |
| 光纖（fiber optic） | 玻璃纖維傳光訊號 | 極高頻寬，可達數十公里 | 不受電磁干擾、難竊聽；成本高、易折斷 |
| 無線（Wi-Fi、行動網路、衛星） | 無線電波 | 依技術而定 | 行動方便；易受干擾、距離與牆壁影響，安全性較低 |
頻寬、傳輸率與延遲有什麼不同？
- 頻寬（bandwidth）：連線理論上每秒最多能傳的資料量，例如 1 Gbps。
- 傳輸量（throughput）：實際每秒傳送成功的資料量，通常低於頻寬。
- 延遲（latency）：資料從送出到抵達所需的時間，以毫秒（ms）計。線上遊戲對延遲特別敏感。
傳輸時間 ≈ 資料量 ÷ 傳輸率。例如 500 MB 檔案在 100 Mbps 下：500 × 8 = 4000 Mb，4000 ÷ 100 = 40 秒（未計額外負擔）。
封包交換怎麼運作？
封包交換（packet switching） 把資料切成許多小封包，每個封包獨立傳送，可以走不同路線，到達後再依序號重組：
- 傳送端把資料切成封包，每個封包有 標頭（header）：來源與目的 IP、序號、協定資訊；酬載（payload）：實際資料；結尾（trailer）：錯誤檢查碼。
- 路由器 讀取目的 IP，查路由表，把封包轉送到下一個路由器。
- 某條路線壅塞或故障時，封包可以改走其他路線。
- 接收端依序號重組；TCP 會要求重送遺失的封包。
相對地，電路交換（circuit switching） 在通訊期間保留一條專用線路（例如傳統電話），延遲穩定但浪費頻寬。
如何偵測傳輸錯誤？
- 同位元檢查（parity bit）：在資料後加 1 個位元，使 1 的總數為偶數（偶同位）或奇數（奇同位）。只能偵測奇數個位元錯誤。
- 檢查碼（checksum）：傳送端對資料計算一個值附在封包中，接收端重算並比對。
- 循環冗餘檢查（Cyclic Redundancy Check, CRC）：用多項式除法計算檢查值，偵測能力強，乙太網路使用。
- 自動重傳請求（Automatic Repeat reQuest, ARQ）：發現錯誤或逾時沒收到確認（ACK），就重送。
延伸：路由器怎麼選路線？
靜態路由（static routing） 由管理者手動設定路徑，簡單、可預測，但網路變動時不會自動調整。動態路由（dynamic routing） 讓路由器彼此交換資訊（例如 OSPF、BGP），依跳數、頻寬或壅塞程度自動選出最佳路徑，線路故障時能自動繞道。網際網路的骨幹使用動態路由。
推薦影音
封包、路由與可靠性
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練習題
練習 1：選擇傳輸媒介
一座工廠內有大量馬達與高壓電設備，要連接相距 2 公里的兩棟建築，應選哪種媒介？
參考答案
光纖。光訊號不受馬達產生的電磁干擾，而且可傳送數公里，雙絞線約 100 m 就需要中繼。
練習 2：傳輸時間
一個 2 GB 的影片在 50 Mbps 的連線下大約要多久下載完？（1 GB = 1000 MB）
參考答案
2000 MB × 8 = 16,000 Mb；16,000 ÷ 50 = 320 秒，約 5 分 20 秒（實際會因額外負擔更久）。
練習 3：同位元檢查
使用偶同位，資料 1011001 的同位元應是多少？若收到 10110011，能否判斷有錯？
參考答案
1011001 有 4 個 1，已是偶數，同位元為 0，送出 10110010。收到 10110011 有 5 個 1 為奇數，可以判斷 有錯誤，但無法知道是哪一個位元。
練習 4：封包交換的優點
說明封包交換相較電路交換的兩個優點。
參考答案
(1) 線路由許多通訊共享，頻寬利用率高；(2) 某條路線故障或壅塞時，封包可以改走其他路線，網路更有彈性。