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title: Introduction to Internet
tags: network, introduction, enlightened, internet

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# **Introduction to Internet**

> 【目錄】
> [TOC]

> Reference Website：
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## **What is Internet?**
* *以基本元件來描述*
* 組成網際網路的軟硬體基本元件
* 連接Internet的裝置稱為主機(host) / 終端系統(end system)
* 終端系統藉由通訊連結(communication) & 封包交換器(packet swtches)構成的網路相連
* 資料傳輸率(transmission rate)：位元數 / 秒
* 封包(packets)：資料的傳輸包
* 封包交換器兩種：
1. 路由器(router) =>用在網路核心
2. 連結層交換器(link-layer-switch) =>用在連線網路
* 都會將封包轉送到目的地。 --> 所經歷的為路徑(path) / 路由(route)
* *以服務來描述*
* 提供服務給應用程式的基礎設施
* 分散式應用(distributed application)：會牽扯到多個彼此交換資料的終端系統
* 連接網路的終端系統會提供API(應用程式介面，Application Programming Interface)
* 會規範在終端系統上執行的的特定目的端軟體組件
* 傳送端軟體必須遵循的規則

### **What is Protocal?**
* 所有包含兩個以上遠端通訊實體活動皆由協定所掌控
* 必須遵循相同規範來傳送 / 接收資料
* 其內包含兩大部分：
1. 資料格式
指定用何種格式來傳送資料
2. 通訊程序
訂定處理的順序 & 處理內容
=>規定了電腦間資料處裡時必須透過甚麼順序、格式、資料類型
* 協定包含各種類型 -> 階層式結構
* 將通訊時所需複雜程序，依相關性彙整：
| 上層 | 功能較獨特 / 複雜 |
| --------- | -------------------- |
| 下層 | 具共同性 / 簡易性 |
每個階層稱為Layer

### **OSI Model**
* OSI：Open System Interconnection，開放式系統互連參考模型
* 將電腦所需功能歸納整理為7階層

| 層數 | 名稱 | 應用 |
| -------- | -------- | -------- |
| 第七層 | 應用層 | 實際執行通訊服務作業(Email、website...) |
| 第六層 | 表現層 | 資料表現形式間進行轉換 |
| 第五層 | 會議層 | 執行自始至終所有通訊步驟 |
| 第四層 | 傳送層 | 根據不同可靠性用途，提供合適特性 |
| 第三層 | 網路層 | 為任意兩端裝置建立通訊 |
| 第二層 | 資料鏈結層 | 為直接連線的裝置建立通訊 |
| 第一層 | 實體層 | 規定連接器形狀 & 接腳數等實體連接規格 |

### **LAN & WAN**
* LAN(Local Area Network)：
* 區域網路，適用於辦公室或家庭等單一服務據點內的網路
* 大多數環境採用乙太網路
* WAN(Wide Area Network)：
* 廣域網路，讓據點和據點間互連的網路
* 多為電信者所有
:::warning
網際網路 != WAN

網際網路透過互聯以連結全球網路

=> LAN = host * n
=> WAN = LAN * n
=> Internet = WAN * n
:::

* 互聯
* 用以建立大規模網路
* 必須有具備互聯功能的通訊協定(e.g. IP)

### **Communication Relationship**
* Client / Server
* 用戶端 / 伺服器，又稱主從型
* 伺服器負責主要處裡作業，需維護、運作只需統一集中執行；用戶端處裡單純的作業
* P2P
* Peer to Peer，點對點型
* 對等關係，不賦予特定功能
* 資料傳送類型：
* 電路交換 => 用通訊纜線連結通訊端點以進行交換
* 封包交換 => 以固定單位切割資料，在前面加上標頭(header)

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## **TCP/IP**
* 廣泛運用在網際網路的通訊協定
* TCP/IP = TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制通訊協定) + IP(Internet Protocal，網際網路協定)
* 四層模型架構：

| 層數 | 名稱 | 用途 |
| ------ | ------ | ------ |
| 第四層 | 應用層 | 實際執行通訊服務作業(email、website...) |
| 第三層 | 傳輸層 | 據不同可靠性用途，提供適合的通訊品質 |
| 第二層 | 網際網路層 | 為任意兩端裝置建立通訊連線 |
| 第一層 | 網路介面層 | 為直接連線的裝置建立通訊作業 |

* 網路介面層
* 包含實體裝置
* 網際網路層
* IP協定歸於此
* 為網路介面層 + 轉送功能 => 和其他網域互通訊
* 傳輸層
* TCP：負責執行資料確認或重送等，可靠性高
* UDP：降低通訊處理的可靠性，即時性高
* 應用層
* 含其他協定，如HTTP、SMTP...分別適用各種應用程式
* 利用傳輸層提供通訊功能以達各種功能

### **IP Address**
* IP位址：為了讓網路能透過IP協定識別每台host
* 目前所使用有兩種：
* IPv4 => `XXX.XXX.XXX.XXX`
* IPv6 => `XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX`
* 根據網際網路規範來配置IP位置，全球電腦部的重複指定相同位址
* 連接埠號(port)：指定連線時所使用的通訊目的端功能(傳輸層)
* 必須同時使用IP Address & port才能指定所要連線的目的端電腦及連線時所要使用的功能
* 範圍 => 0 ~ 65535；0 ~ 1023為公認連接埠號

| 埠號 | 協定 | 用途 |
| ------ | ------ | ------ |
| 80 | HTTP | 存取網頁 |
| 443 | HTTPS | 存取加密網頁 |
| 110 | POP3 | 讀email |
| 143 | IMAP4 | 存email |
| 25 | SMTP | Server間進行mail中繼轉送 |
| 587 | SMTP submission | 透過電腦傳送郵件到郵件伺服器 |
| 20 | FTP data | 檔案傳輸(轉送中繼資料) |
| 21 | FTP control | 檔案傳輸(控制用) |

* IP可分為：
* 公用IP位址 => 全球獨一無二
* 私用IP位址 => Intranet

* IP address分級：A ~ E
* A：0.0.0.0 ~ 127.0.0.0 => 大企業、研究機構、國家
* B：128.0.0.0 ~ 191.255.0.0 => 中型企業、教育機構
* C：192.0.0.0 ~ 223.255.255.0 => 小型企業、網路供應商
* D、E特殊用途
* 特例IP Address：
* 127.0.0.1 -> Localhost
* 192.168.X.X -> Intranet

* 子網域遮罩：
* 網路位址被設定為1的位元
* 利用子網域遮罩 AND IP位址 = 網路位址

### **MAC Address**
* MAC Address：Media Access Control Address，媒體存取控制位址
* 用以指派給每個乙太網路等網路硬體裝置的位址
* 又稱實體位址，具全球唯一性
> 但有部分網路產品可自行更改MAC，不見得每台裝置的MAC位址都是唯一
* `AA-BB-CC-DD-EE-FF`
* A、B、C => 製造商編號
* D => 機型編號
* E、F => 產品序號

### **What is ARP?**
* ARP：Address Resolution Protocol，位址分析通訊協定
* 連乙太網路需透過MAC位址；TCP/IP通訊需透過IP位址 => 同時滿足兩者為ARP
* 過程：
* 欲查詢某IP位址轉換為MAC位址
1. 廣播詢問 => ARP Request
2. 若有符合則return => ARP Reply


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## **Web Services**
### **HTTP**
* Hypertext Transfer Protocol：超文字傳輸協定
=> 在網頁伺服器 & 網頁瀏覽器間負責處理網頁資料
* 一項要求必須對應一項回應
* 系統透過TCP/IP送HTTP Request到Server
* Server收到並處理請求，最後回傳HTTP Response作為結果回Client
* `http://`

### **HTTPS & SSL/TLS**
* Hypertext Transfer Protocol Secure => HTTP通訊的安全機制
* 加密HTTP Request & Response
* 必須透過SSL / TLS來建立安全連線
* SSL(Secure Sockets Layer，安全封包層協定)
* TLS(Transfer Layer Security，傳輸層安全協定)
* 協商：兩種協定都備有多種機制，Server會在通訊初與Client討論所要使用的機制
* 能偵測是否發生竄改行為
* 能驗證所要連線的網頁伺服器真實身分
* `https://`

### **SMTP**
* Simple Mail Transfer Protocol，簡易郵件傳輸通訊協定
=> 用來傳遞電子郵件的通訊協定，通常搭配TCP
* 只要處在連線狀態則不斷執行指令和回應，回應以三位數回應碼表示結果，後面加可供人類判讀的英文訊息：
* 2XX -> 成功
* 3XX -> 重新導向(等待連續動作)
* 4XX -> 暫時性錯誤
* 5XX -> 永久性錯誤

### **FTP**
* File Transfer Protocol
=> 用來傳送檔案的通訊協定，通常搭配TCP
* Port 21 => 傳送控制；Port 20 => 傳送資料
* 加密機制：FTPS、SFTP

### **SSH**
* 電腦操作分為：
* GUI(Graphical User Interface，圖形使用者介面)
* CUI(Character-based User Interface，字元使用者介面) / CLI(Command Line Interface，命令列介面)
* Secure Shell，安全殼
=>用以連接伺服器或網路設備，且透過CUI操控連線對象
=>必須搭配TCP使用
* 處理作業採機密性，安全性高