###### tags: `lsa` `ncnu`
# Week 03 (2023/03/09)
- Book mode: https://hackmd.io/@ncnu-opensource/book
[TOC]
---

## FHS

### /bin and /usr/bin
- `bin` : 放置系統必備的二進位檔案，for example，系統進入單人修復模式所需的 binary
- `/bin This directory contains executable programs which are needed in single user mode and to bring the system up or repair it`
- `sbin`
- `/sbin Like /bin, this directory holds commands needed to boot the system, but which are usually not executed by normal user`
### 正規表達式
- 正規表達式
- 可以用指令找出關鍵字
- 可以用簡單的語法代表複雜的字串 Matching，可以使系統管理更為便捷
- 沒有用正規表達式
- 可能會需要一一翻閱資料夾找
- 延伸正規表達式
- 可以簡化指令
### single use mode
- single user mode 單使用者模式
- 
> [Runlevel 維基](https://en.wikipedia.org/wiki/Runlevel)
> `ls /etc/rc*`:
> - k 開頭代表 kill
> - `/etc/rc0.d` : 關機，切到 runlevel 0 的時候要做什麼
> 
> `/etc/init.d` 開機時，需要啟動哪一些檔案以及這些檔案啟動的順序
> ubuntu 20 後，都改用 `/etc/systemd/system`
- 只提供少數服務及功能
- 和 super user 不同
- 通常只有在系統發生問題時需要維護的時候才會進入這個模式
- 最基本的系統，沒有網路，沒有圖像化，甚至沒有掛載任何東西，所以只可以在機台前面進行除錯
> 從最基本開始一層一層往上檢查除錯
> 出現開機選單按下 E，可以看到一些資訊？
### /lib and /usr /lib
:::warning
### `/lib` 與 `/usr/lib` 的差異
- `/usr/lib` 放置的是 `/usr/bin`和 `/usr/sbin`的函式庫，多為系統的普通使用的函式庫
- `/lib` 放置的是 `/bin`和 `/sbin`，多為系統的普遍使用的函式庫
:::
### 函式庫
:::info
### 什麼是函式庫
- 裡面有多個寫好的 function，合併起來變成一個 libary
- 只需要引用就可以直接使用
:::

### `/sbin` vs `usr/sbin` 在尚未合併之前
- `/sbin` 作為系統管理必備的 binary
- `/usr/sbin` : 放置非系統管理員必備的工具
:::info
### 什麼是二進位檔案
- binary file
- 以二進位的形式存放，ex: 映像檔、執行檔
- 一般的文書軟體不支援二進位檔案，若執行會出現一大堆亂碼
:::

:::info
### 什麼是掛載
- 使用設備需要把這個設備掛載到目錄上
- 將硬碟中的檔案連接到系統中的某個位置
- ex, 掛載光碟機到 `/dev/cdrom`

:::
### /usr/local
:::warning
### `/usr/local/bin`、`/usr/local/bin`及`/usr/local/lib`
- `/usr/local`:放置的是使用者自己安裝的應用程式相關檔案，非作業系統本身的檔案
- 下載的應用軟體，編輯後的`./configure`系統通常會預設`prefix`至`/usr/local`
- `/usr/local/bin` 儲存以上軟體的一般使用者執行檔案
- `/usr/local/lib` 放置 `/usr/local/lib` 的函式庫
:::

### 環境變數
- 可以用 `export` 觀察目前的環境變數
- `/var/lib`
- for example 使用 mysql，常變動的Library 會放在 `/var/lib`，不常變動的library 會放在`/usr/lib`
### 系統的不同
- bsd 與 linux 的指令有部分不同
- `top` 系統裡面的工作管理員
- 查看 CPU 狀況
- `ps pux` 顯示 process
- `-a` 不與 terminal 有關的所有process
- `-u`
- `-x`

### run level
- single user mode
- 沒有網路，必須要在機器前才可以實作
- 確認 filesystem 沒有問題
- recovery mode 和 single user mode 通常是一樣
- grub 按 e 可以看到開機的參數
- /etc 下的 rc 開頭檔案會寫哪個 run level 要做什麼 (ex: rc0.d)
> `ls /etc/rc*` 可以查看，K開頭的軟連結是kill，S開頭的軟連結是start
> 原先使用 `/etc/rc/init` 根據 script 設定的順序執行
- 現在使用 `systemd` 透過 dependicy 來進行管理，相關 dependicy 可以透過 `man bootup` 查看

# man runlevel
┌─────────┬───────────────────┐
│Runlevel │ Target            │
├─────────┼───────────────────┤
│0        │ poweroff.target   │
├─────────┼───────────────────┤
│1        │ rescue.target     │
├─────────┼───────────────────┤
│2, 3, 4  │ multi-user.target │
├─────────┼───────────────────┤
│5        │ graphical.target  │
├─────────┼───────────────────┤
│6        │ reboot.target     │
└─────────┴───────────────────┘

> 

## 基本指令

- bash redirection
- `>` 輸出到檔案
- `>>` 輸出到檔案，將輸出資料append到檔案
- `<` 輸入
- ex
- `ls > ls_file # redirect stdout to ls_file`
- `python3 print.py 2>&1 > testfile`
- `2>&1`: redirect stderr to stdout)
- `>`: redirect stdout to file
- `whereis` : 會在在這個環境變數底下定義的 搜尋順序`PATH` 列出"所有" binary 的位置
- `which`: 告訴使用者執行檔案放哪
- `echo $PATH` or `env` : 列出底下所有的環境變數
- `:` 加在 path 前面代表指定哪一個目錄底下
- `export PATH=$PATH:[custom path]`
> `export` 代表傳遞環境變數到其他 fork 出去的 process，像是 bash 下的 `ls`。
> 
### 使用者相關
- 使用者相關
- su :
- 會需要輸入 root 帳號的 password
- 因此系統不會記錄誰進行 root 權限的操作，因為是以 root 身分直接執行，而不是 sudo 以 sudoer 內定義的權限去執行
> 極力不推薦使用
- `/etc/passwd`
- 系統只會看使用者的 UID，不會辨別使用者名稱
- `id`
- 可以輸出當前使用者的 UID
- `passwd` 修改密碼
- `finger <username>` username 的使用者資訊，ex: 信箱
### About group
- group
- `sudo groupadd <group name>` 新增群組
- 新增成員
- 在 group id 後面增加 username
- 中間用 `,` 隔開，且不可以有空格
- 
- `sudo gpasswd -A <username> <group>` 新增群組管理員權限
- `sudo gpasswd -M <username1>,<username2>... <group>`
- `sudo gpasswd -d <username> <group>` 從群組踢掉 username
- `sudo chgrp <group> <file location>
- `sudo chown <ownername>　<file location>` 改變owner
### About network
- 關於network的指令
- `ifconfig`: 查看網卡的資訊
- `route`
- `ip`
- [redhat ip cheetsheet](https://access.redhat.com/sites/default/files/attachments/rh_ip_command_cheatsheet_1214_jcs_print.pdf)
- `-s` : 新增統計資料(TX/RX)
- `sudo ip -s link <網卡> show` 顯示網卡資訊
- `netstat`
- `ss`: 可查看網路連線( Socket )狀態
- `-t` : 列出 TCP
- `-a` 列出所有的 socket(unix-socket, udp, tcp)
- [heredoc](https://en.wikipedia.org/wiki/Here_document)
- `cat > test << eof`
- `eof` 結束 terminal 指令
- 快捷鍵 `ctrl+d` 結束 terminal 指令

## Network
- IP 4 layer arch
- Link Layer 負責 data frame


### Link Layer

- frame 為 link layer 的傳送單位

- 前導碼：數據開始傳送前，發送發會發送一個固定長度的前導碼，當接收方收到連續的 0、1，就會知道對方要開始傳送了。
- 以 0、1 表示
- SFD : 區隔前導碼與訊息。
- Destination / Source Address
- Lenth or Type
- Frame Check Squence(CRC): 校正碼，檢查訊息是否有錯誤

### Mac Address
- 一張網卡只有一個 mac(really? macvlan?)
- 同一個區域傳送，只需要知道對方的 MAC address
- 不同網域傳送需要知道對方的 IP Address

> 截圖自講義
- 查看網卡
- size: 6 Bytes
- 偶數是 Unicast，奇數是 Muticast

### CSMA/CD
1. CSMA/CD(Carrier-sense multiple access, collision-detection)
- 多人使用同一 link 時才會使用
- 偵測碰撞
2. CSMA/CA(Carrier-sense multiple access, collision-avoidence)
- 多人使用同一 link 時才會使用
- 避免碰撞(處在無法偵測碰撞的環境，for example wireless)

- 避免碰撞
- RTS (request to send) :
- 發送端在傳送資料前先送出 RTS 要求封包
- 接收端 & 發送端傳輸範圍內的其他使用者都會收到
- CTS （clear to send） :
- 接收者傳送 CTS 封包，代表接收者已經準備好接收了
- 同時告知其他人，這個時間不可以傳送封包給接收者

### Connecting device
#### hub
- 使用 boardcast 的方式發送訊息
- 不安全，容易受到碰撞
- 無法區隔 collision domain

#### switch
- 全雙工
- 有 arp table 學習、儲存每台電腦的 MAC address
1. 在 switch 內部沒有 Y 的 mac address
2. 只好 broadcast 到全部的 port
3. mac address Y 收到該封包，並回復到 switch
4. switch 記憶這個關係(記錄下 MAC address Y 的所在網域)
- 每一個 port 都是獨立
- 可以區隔 collision domain
- 如果 switch 查表後發現封包的來源位址跟目的地位址是同網段， switch 就不會理會封包。
- 用 ARP 技術處理
:::info
#### 單工
- 資料只會單向傳送
- ex: 從 A server 的 a port 送出 Client B 接收，但是 Client B 不會回覆
#### 半雙工
- 不能同時傳遞資料，但雙方都可以傳輸
- ex: 無線電通訊
#### 全雙工
- 同時間兩邊可以傳遞資料
- ex: 講電話
:::

### LAN
- ethernet 為最常使用的 link layer protocol

### WAN
- 廣域網路
- 可以連接多個國家/城市
- 常見於企業分公司，用專案的方式連接
- 傳送介質主要利用公共網路
- 缺點
- 頻寬容易受到限制
- 費用貴森森

### Internet Layer
- 跨網域的傳輸
- 最具代表性是 IP 協定 (Internet Protocol，網際網路控制訊息協定)

### IP Address
- 同一個時間，ip 不會重複

### IPv4
- 32 bits, 8 bits 為一組，結構包含 Network number & Host number
- 目前廣泛使用的版本
- 全0 : 表示這個網段的位址
- 0.0.0.0
- 沒有網路的時候
- 同時 listen 多個網卡的 ip address
- 全1：broadcast
- 255.255.255.255
- 127.0.0.0
- loop-back
- 127.0.0.1
- loop-back

### IPv6
- 128 Bits，並由 Hexadecimal 表示

### Subnet Mask (子網路遮罩)
- Net_ID 全部位元是1，Host_ID 全部位元是0


- `ip a` : ip 顯示方式會以 `x.x.x.x/x` 顯示

:::success
### 題目:
- 有一 IP Address : 87.200.79.179/27，請問他的 Net ID 、Broadcast IP 以此網段可分配之主機數?

01010111.11001000.01001111.10111101
11111111.11111111.11111111.11100000 (AND) => netmask
-------------------------------------
01010111.11001000.01001111.10100000

- net ID : 01010111.11001000.01001111.10100000 = 87.200.79.160
- brocast IP : 01010111.11001000.01001111.10111111 = 87.200.79.191
- 主機數 = 2^5 -3 = 29 (gateway、廣播、區段網路)
:::

### Router
- `sudo route add -host <source> gw <destination>`
- `route -n` 查看網路
- `sudo route -net <ipaddress/netmask> <網卡名>` 添加子網路
- `sudo route -net <ipaddress> netmask 255.255.255.0 <網卡名>`

### ICMP
- 障礙通知：傳遞封包失敗的話，會回傳失敗原因給發送端
- 狀況查詢：發送 ICMP 查詢目前網路狀況

- `ping <Address>`
- `ping 127.0.0.1`: ping 本機，可以看自己的 TTL (time to live)

- `traceroute` :
- 跟著封包去旅行，查看封包前往目的地的過程中經過了哪些路由
- 不是內建需要先安裝
`sudo apt install traceroute`
- 指令 : `tracerout [Address]`
- 透過傳送從 1 遞增的 TTL 封包給 DST IP，透過 ICMP report 或得相關的 router 的 IP

### ARP / RARP
- 位址解析協定 / 反向位址解析協定
- ARP :
- 以 IP 位置查詢相對應的實體位址（MAC Address）
- `arp -n` : 查看 ARP table
- `c` : 開機 flags mask 自動生成
- `-s [IP] [MAC]` : 新增至 table 中
- `-d [IP] [MAC]` : 從 table 中刪除
- RARP :
- 用已知的 Mac address 查詢 IP 位置
- ARP ＆ RARP 封包方式都一樣