# 用筆電在本地起 Ubuntu Server 並部署 .NET Core 程式(1) - 安裝 Ubuntu Server 與處理網路連線

寫在之前：
開發 .NET Core 程式也已經有一段時間了，寫寫小程式但都沒有真正的部署過。
也因此上網研究一些方案，目前主流大多都是付錢給雲端伺服器直接上雲，像是 `AWS` 、 `Azure` 、 `Google Cloud` ~~(御三家)~~，又或者找免費部署工具，例如： `Render` 、 `Railway` 、 `Fly.io` 等等 (`Heroku` R.I.P.)。

`AWS` 、 `Azure` 、 `Google Cloud` 都是大廠，提供的服務也都很穩定，但每個月費用都不便宜，一個小小的 dotnet 程式每月收費就要 10 美金起跳，這對於一個小白來說，實在是有點貴。

`Render` 、 `Railway` 、 `Fly.io` 等等這些免費的部署工具，雖然免費，但也有一些限制，例如：

- 免費的方案通常會有流量、CPU 限制，超過就要付費。
- 要綁定信用卡，免費的方案也不例外。
- 有些免費的方案會在一段時間不使用後，會自動關閉服務，等到下次使用時又要重新啟動，這樣就會造成服務中斷。

這讓我回頭仔細思考自己的需求：

1. 這是我自己的小程式，如果今天停電、筆電壞掉，並不會造成太大的影響。
2. 我只是想要玩玩我自己的小程式，架個小網站或小機器人，未來慢慢加入新功能。
3. 我手邊就有現成的筆電，為什麼不直接用它來架設伺服器呢？

## 準備一台 Ubuntu Server

有話說「心動不如馬上行動」，於是就朝著之前沒在使用的筆電下手了。

### 把 Windows 筆電改成 Ubuntu Server

1. 準備 8GB 隨身碟 (建議使用 USB 3.0 的隨身碟，速度會快很多)
2. 下載 [Rufus](https://rufus.ie/)
3. 下載 [Ubuntu Server](https://ubuntu.com/download/server) 的 ISO 檔案 (建議使用 LTS 版本)
- 記得不是下載 Desktop 版本，而是 Server 版本
4. 使用 Rufus 將 ISO 檔案燒錄到 USB 隨身碟上
5. 將 USB 隨身碟插入筆電，開機時進入 BIOS 設定，將 USB 隨身碟設為第一個開機選項
- 每個人的筆電進入 BIOS 的方式都不一樣，記得去查筆電的說明，或直接打到客服詢問
6. 開機後會進入 Ubuntu Server 的安裝畫面，選擇「Install Ubuntu Server」
7. 跟著流程一路設定，最後選 minimal install，需要的套件等之後再安裝。
8. 請記得自己的使用者名稱和密碼，這是登入 Ubuntu Server 的帳號密碼，如果忘記了就只能重新安裝了。
9. 安裝完成後重新啟動筆電，拔掉 USB 隨身碟，進入 Ubuntu Server 的登入畫面。

## 安裝需要的套件

詳細參考 [Boyan 大大的文章](https://hackmd.io/@Boyan/HJoEw5Msh)，我沒有安裝 Samba，因為我不需要在 Ubuntu Server 上存取檔案。

根據文章步驟走，我沒有用到 Windows 的芳鄰網路，因此不安裝 Samba。

我所使用的指令依序如下：

sudo apt-get update             #更新 Ubuntu Server 的套件清單
sudo apt-get upgrade            #更新 Ubuntu Server 的套件
sudo apt-get clean              #清除 Ubuntu Server 的快取檔案
sudo apt-get install net-tools  #安裝網路工具
sudo apt-get install ssh        #安裝 SSH 連線工具

## 用區域網路 SSH 連線到 Ubuntu Server

以下會介紹如何從 Windows 使用 PowerShell 連線到 Ubuntu Server。

### 如何查詢區域網路 IP 位址？

1. 在 Ubuntu Server 上輸入以下指令：

ifconfig

2. 如果沒有安裝 `ifconfig`，代表你沒有去看上面的內容，記得去安裝`net-tools`，可以使用以下指令安裝：

sudo apt install net-tools

3. 再輸入 `ifconfig`，就可以看到區域網路 IP 位址了。

顯示的範例如下：

en0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
    inet 192.168.XXX.XXX  netmask 0xffffff00  broadcast 192.168.XXX.255
    ether xx:xx:xx:xx:xx:xx ......(省略)

4. 這裡的 `inet` 就是你的區域網路 IP 位址，記得把它記下來，有時畫面找不到`en0`，這是因為你使用的網卡不是內建的網卡，可能是 USB 網卡或其他網卡，這時要自己找到那張網卡的名稱，然後在 `ifconfig` 中找到對應的 `inet` 位址。

5. 回到自己的 Windows，在 PowerShell 中輸入 `ssh <username>@<ip address>`，就可以連線到 Ubuntu Server 了。

### SSH 連線到 Ubuntu Server

因為還未設定成能從外網連線，記得要連上 Ubuntu Server 的電腦必須是在同一個區域網路內，即接在同一台路由器底下，否則無法連線到 Ubuntu Server。
在 Windows 上使用 PowerShell 連線到 Ubuntu Server 的指令如下：

1. PowerShell 連線到 Ubuntu Server

ssh <username>@<ip address>

例如：

ssh [e-mail]

username 是你在安裝 Ubuntu Server 時設定的使用者名稱，ip address 是你這台機器的區域網路 IP 位址，即上面查詢到的 `inet` 位址。

1. 如果你是第一次連線到這台機器，會出現以下畫面：

The authenticity of host '192.168.XXX.XXX' can't be established.
ED25519 key fingerprint is SHA256:(省略).
This key is not known by any other names.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])?

這裡的 `192.168.XXX.XXX` 就是你查詢到的區域網路 IP 位址，這個畫面是 SSH 連線到 Ubuntu Server 時會出現的畫面，這是因為 SSH 連線到 Ubuntu Server 時，會先確認這台機器的身份，如果你是第一次連線到這台機器，就會出現這個畫面，請輸入 `yes` 確認連線。

1. 輸入完密碼後，會出現以下畫面：

Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])? yes
Warning: Permanently added '192.168.XXX.XXX' (ED25519) to the list of known hosts.

1. 接下來會要求你輸入密碼，請輸入你在安裝 Ubuntu Server 時設定的使用者名稱和密碼：

[e-mail]'s password:

1. 輸入完密碼後，會出現以下畫面：

Welcome to Ubuntu 24.04.2 LTS (GNU/Linux 6.8.0-58-generic x86_64)

如果你看到以上畫面，恭喜你，這代表你已經成功連線到 Ubuntu Server 了！

## 外網連線到 Ubuntu Server

目前的操作都是在區域網路內，這邊會介紹如何從外網連線到 Ubuntu Server。

### 前置作業：查詢自家的 IP 是浮動 IP 還是固定 IP

### 何謂浮動 IP？

浮動 IP 是指 IP 位址會隨著時間而改變，這是因為 ISP（網際網路服務提供商）會定期更換 IP 位址。這種情況下，IP 位址可能會在幾天或幾週內改變，因此無法依賴它來連線到自己家裡的伺服器。

一般台灣的電信公司預設都是浮動 IP，這是因為浮動 IP 可以節省 IP 位址的使用，並且可以更好地管理網路流量，但這對於需要穩定連線的伺服器來說，可能會造成一些困擾，等一下會說明如何解決。

### 前置作業：確認網路環境

1. 確認自家的網路環境，一般情況家裡一定有一台申請的電信配發的數據機，否則家裡根本不能使用有線網路。
2. 以中華電信為例，這台數據機可能兼備路由器的功能，如果沒有，要跟電信公司確認家裡網路的連線機制。
3. 這台路由器會有一個 WAN IP 位址，這是從外網連線到家裡的 IP 位址。
4. 這台路由器會有一個 LAN IP 位址，這是在家裡的區域網路 IP 位址，通常是 `192.168.1.1`或 `192.168.0.1`，詳細看說明書。

### 路由器直連到 Ubuntu Server 電腦

因以下討論的主要是路由功能，就不用數據機兼路由器來說明，我們先著重在這台數據機上的路由功能。

#### 固定 IP 的情況

如果家裡的這台路由器出來的網路線直連自己的 Ubuntu Server，則可以直接使用這台路由器的 WAN IP 位址來連線到 Ubuntu Server，但須設定路由器的 Port Forwarding，這樣才能從外網連線到 Ubuntu Server，每台路由器的設定方式都不一樣，請自己去查詢路由器的說明書，在 Port Forwarding 的設定中，將 WAN IP 位址的 Port 轉發到 Ubuntu Server 的 IP 位址上。

想要使用 SSH 連線到 Ubuntu Server，則需要在路由器的 Port Forwarding 中設定 SSH 的 Port，預設是 22，這樣就可以從外網連線到 Ubuntu Server。

#### 浮動 IP 的情況

浮動 IP 則需要使用 DDNS (Dynamic Domain Name System)，這是一種動態域名系統，可以將家裡的 WAN IP 位址綁定到一個域名上，這樣就可以使用這個域名來連線到家裡的 Ubuntu Server，而不需要記住 WAN IP 位址。

這樣就算 WAN IP 位址改變了，只要 DDNS 的域名還在，就可以從外網連線到 Ubuntu Server。

常見可以去使用的 DDNS 有：

- [No-IP](https://www.noip.com/)
- [DynDNS](https://dyn.com/dns/)

通常這會需要在家裡的電腦安裝一個 DDNS 的客戶端，這樣才能自動更新自家 WAN IP 位址到 DDNS 的域名上，這樣就可以從外網連線到 Ubuntu Server。

你可以在這些網站上註冊一個免費的 DDNS 帳號，然後將這個 DDNS 的 IP 位址綁定到家裡的 WAN IP 位址上，之後用輸入`ssh <username>@<Domain>`來連線到 Ubuntu Server。

風險：
- IP 或 DDNS 域名請勿隨意的在網路上公開，有一些人可能會試圖連線到你的伺服器
- 不論是用DDNS或者固定 IP，比起浮動 IP 都相對容易被人追蹤

如果要避免IP被追蹤的問題，可以研究一下反向代理，但本篇暫不討論此方法。

### 路由器後有路由器的情況 (Double NAT)

#### 固定 IP 的情況 (Double NAT)

你必須在兩台路由器上都設定 Port Forwarding，這樣才能從外網連線到 Ubuntu Server。

- 第一台路由器的 Port Forwarding 設定：將 WAN IP 位址的 Port 轉發到第二台路由器的 LAN IP 位址上。
- 第二台路由器的 Port Forwarding 設定：將 WAN IP 位址的 Port 轉發到 Ubuntu Server 的 IP 位址上。

這樣就可以從外網連線到 Ubuntu Server。

#### 浮動 IP 的情況 (Double NAT)

- 我有電腦能連接到第一台路由器，並且可以 24 小時不關機：
- 將電腦直接接在第一台路由器上，可以在那台路由器上設定 DDNS，安裝供應商提供的軟體來自動更新 IP 對應網域，再接著設定第一台路由器與第二台路由器的 Port Forwarding，這樣就可以從外網連線到 Ubuntu Server。

- 我沒有電腦連接到第一台路由器：
- 這時不能在第二台路由器上設定 DDNS，在這情況， DDNS 在電腦上更新的 IP 是第一台路由器配給的浮動內網 IP，不論怎麼變動，只要第一台路由器是浮動 IP，那便無法有效綁定到DDNS提供的網域上。

可能解法有三種：

1. 轉使用固定 IP：
- 回到上述[固定 IP 的情況 (Double NAT)](#固定-IP-的情況-Double-NAT)。
2. 把目前使用的第二台路由器改為 Switch Mode (路由器如果有支援)：
- 這樣就可以直接使用第一台路由器的 WAN IP 位址來連線到 Ubuntu Server，相當於只有一台路由器的處理方式。[浮動 IP 的情況](#浮動-IP-的情況)
3. 在第二台路由器上設定為固定 IP (推薦)，用 PPPoE 連線的方式，輸入帳號密碼，以使用固定 IP (以中華電信為例)：
- 台灣電信公司配給的 IP 通常為八組浮動 IP，以中華電信為例，一天可以申請更改 1 次，將八組浮動 IP 改為 七組浮動 IP + 一組固定 IP。
- 這樣就可以在第二台路由器上設定 固定 IP，並用 Port Forwarding 轉發到 Ubuntu Server 上，相當於[直接設定固定 IP 的情況](#固定-IP-的情況)。
- 這個情況既可以保留原本家裡其他 IP 皆為浮動 IP (中華電信的數據機兼具路由器功能)
- 但同時設定第二台路由器使其變為第一台路由器，而中華電信的第一台路由器兼數據機則僅擔當數據機的腳色。此時接在後面的路由器則變成數據機出來後的第一台路由器，利用 Port Forwarding 就可以從外網連線到 Ubuntu Server。

如果方法3看得有點繞，那來簡化一下：
- 這等於是在設定固定IP的時候，那台中華電信的數據機就不再兼任路由器，而是單純的數據機，固定IP則綁在目前要用的路由器上