# Chapter 1: Computer Networks and the Internet

## Outline

- What is Internet?
- Protocol layers
- Internet Security
- How to measure Internet Performance?

## What is Internet


- 網路：把所有的設備用某種方式連在一起，讓彼此可以通訊、交換資訊，用比喻的方式的話，像是全世界的郵局可以互相寄送信件
- 物聯網：把不是電腦的東西也連到網路上，例如冰箱、家電等等，稱為物聯網

既然我們想要讓不同的設備可以彼此交換訊息，但如果大家都用自己的方式送資料，就會出現溝通障礙，所以就會需要制定交換的流程、交換的方式等等標準，這種標準稱為 protocol，例如：
- HTTP
- websocket
- webRTC
- 等等...

## Protocol layers

目前網路通訊標準大致上有兩種不同的抽象方式：
- OSI model
- TCP/IP model


每一層 layer 都會負責不同的任務，目前我們平常用到的 protocol 都是在 application layer 比較多，例如 HTTP websocket 等等，TCP 可能只需要大概知道一下。

知道每個 protocol 的特性有什麼好處？比如需要設計某個系統的時候，比較知道要如何選擇適合的 protocol 來開發。

### 什麼是封包

前面大致上說明了什麼是網路，以及網路的 protocol，接下來我們要來看看，假設我想從電腦 A 傳資料（data） 到電腦 B，網路會怎麼幫我們傳送資料。

封包是能在網路上面進行傳輸的最小資訊單位。一個封包含有發送端節點地址﹑接收端節點地址﹑和這兩個節點之間需要傳送的數據。

封包傳送的 data 是 binary data。

### 封包（packet）如何在網路之間傳遞

以最經典的面試題來舉例封包的傳遞，在瀏覽器的輸入框輸入 url 之後會發生什麼事？（用上面的圖來搭配講解）：



### Wireshark

封包監測工具，如果是需要做 network programming 的工程師很常需要用到的一種工具。用來檢查可能解析封包有沒有解對之類的。這堂線上課程會教我們怎麼用 Wireshark。

### BT 種子

不知道大家有沒有用過 BT 下載東西（好古老的回憶ＸＤ），但我覺得可以用來練習當作理解網路的範例。

- 平常在上網的時候，比如連到臉書的網頁，我們是像臉書的伺服器發 request 請求下載瀏覽網頁的相關檔案到我們自己的電腦裡。
- BT 則是發 request 去請求另外一台電腦（可能只是一般用戶，不是更新）提供他電腦裡的檔案給你。

從以上簡單的例子我們其實可以發現，網際網路簡單來說就是電腦跟電腦（或不一定是電腦，可能是手機或是冰箱之類的）之間的資料交換。

從資料交換這個想法出發，我們其實可以衍生出更多問題：
- 怎麼交換資料、交換的資料是什麼 --> 訂定各種不同的 protocol，就是前面講的，後面的章節會陸續介紹
- 資料安全，我要怎麼知道交換來的資料是安全的，不會寄病毒給我 --> security 的探討，下一 part
- 網路跑好慢，下載東西超慢 --> 網路效能（performance）的問題

### Resource

- https://linux.vbird.org/linux_server/redhat9/0110network_basic.php
- https://www.cloudflare.com/zh-tw/learning/ddos/glossary/open-systems-interconnection-model-osi/
- https://leesonhsu.blogspot.com/2018/07/socketwebsocketsocketio.html
- https://www.geeksforgeeks.org/tcp-ip-model/

## Internet Security

- DDoS：https://www.cloudflare.com/zh-tw/learning/ddos/what-is-a-ddos-attack/
- HTTP/HTTPS：加密封包，避免資料在網路上裸奔，https://aws.amazon.com/tw/compare/the-difference-between-https-and-http/
- ssh key：一對公私鑰，https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10277498

## How to measure Internet Performance?

衡量網路效能的三個指標：

- delay 延遲
- packet loss 封包掉了
- throughput 單位時間內可以處理多少封包 --> throughput 算是蠻重要的專有名詞，通常用來指某個時間內可以完成多少是，衡量 CPU 效能的時候也會用到這個詞