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# 網路概論
*郭偉宏 Jason_Kuo*

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要建立一套「電腦網路」是一個大工程。

需要哪些材料？位元的編碼方式？資料如何分段、標記？

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## 協定（Protocol）

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由於要銜沙填海，網路協定基本是百家爭鳴：
* 加密網頁最常用的"身分證"[SSL/TLS (httpS)](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6101)
* 傳輸檔案用的[ftp](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc959)
* 網頁！[http (HTML)](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2616)
* 埠號[TCP (ports)](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc9293)
* 另一種埠號[UDP (ports)](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc768)
* 電腦位址[IP (... IP。)](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc791)
* 測試指令集[ICMP (ping、tracert...)](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc792)
* [ARP (MAC <-> IP)](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc826)
* IEEE 802.3 (Ethernet，包含MAC)

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可見，單個協定規範的範籌非常小。\
只靠一兩個協定顯然不足以建構一個多元、便利的通訊網路。\
因此，也出現了許多方法能將協定分類，便於整理目前需要的協定為何。

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目前最常用的分類方式有2 (3) 種：
OSI 7層 與 IPS 4層 / 5層

##### (圖片來源：ipcisco.com)

在上圖三個模型當中，最貼近使用者的（越上面），層數最大；
最接近電腦硬體的（越下面），層數最小。

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如圖所示，TCP/IP的基本就是把上面3層合稱應用層，其中4層結構把下面2層合稱為連結層。

OSI雖然分得比較細膩，然而在管理上只是徒增複雜度；只分4層的話，硬體與韌體又切分不徹底\
因此電腦網路實作時更多討論IPS (TCP/IP) 5層架構。

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## L1-實體層（Physical layer）

-知名協定：IEEE 802.3 乙太網路（Ethernet）
-常見機台：集線器 (Hub)
-傳輸資訊：位元 (bit)

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例如網路線的2種順序就是802.3上寫的：

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(萬一不是這倆，那代表這條網路線目前沒辦法跑到最高速度＆這條網路線原本不能用了，是有人弄的補救措施~~或他純粹想搞你:D~~ )

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## L2-資料連結層（Data-link layer）

-知名協定：IEEE 802.3 乙太網路（Ethernet）
        & RFC 826 位址解析協定（ARP，Address Resolution Protocol）
-常見機台：交換器 (Switch)
-傳輸資訊：幀 (frame)

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### MAC位址
共48位元，通常以 6組 2位元 16進位數字表示
例如 FF:FF:FF:FF:FF:FF(廣播用)

(當然，這些表示法也是802.3指定的)

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### ARP
MAC位址(L2) 與 IP位址(L3) 的轉換協定

L2跟L3各自有獨立的位址... y tho ?

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MAC Address直接與「廠商」、「網卡」關聯

\>\> 沒特別追蹤的前提，編號等於「完全隨機洗牌」

*想像一下，能紀錄全球上億台電腦位址的機器，它的神奇價碼 :D*

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## L3-網路層（Network layer）

-知名協定：RFC 791 網際網路通訊協定第四版（IPv4，Internet Protocol version 4）
-常見機台：路由器 (Router)
-傳輸資訊：封包 (packet)


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#### IPv4位址格式：4組以.分隔的 8bit (0~255) 十進位數

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### 保留IP位址
* 127.x.x.x/8 (loopback)
* 192.168.x.x/16 (private)
* 172.17.x.x/16 (private)
* 10.0.x.x/16 (private)
* 0.x.x.x/8 (self)

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### 子網路遮罩
##### (圖片來源：https://www.javatpoint.com)

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為了更方便管理，IP位址分成網路跟主機位址

大範圍尋址時（基本上，路由器之間）都使用網路位址；小範圍則使用主機位址

如此一來，紀錄可以節省不少空間、尋址也會快速許多

子網路遮罩則是**告訴電腦位址界線的方式**

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### 子網遮罩格式

1. 與IPv4格式相同，可以用4組以.分隔的0~255表示
2. 直接在位址後面用 /位元 表示起始端為1的連續位元數量

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#### 還沒有子網的時代--Classful IP Addressing：
[GeeksForGeeks](https://www.geeksforgeeks.org/introduction-of-classful-ip-addressing/)
[維基百科](https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%88%86%E7%B1%BB%E7%BD%91%E7%BB%9C)

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#### 更新後的IP位址--IPv6
[iThome](https://www.ithome.com.tw/tech/92046)
[Microsoft Learn](https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/fundamentals/networking/ipv6-overview)

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#### v4與v6怎麼互相通訊？
[iThome](https://www.ithome.com.tw/tech/92048)
[維基百科](https://zh.wikipedia.org/zh-tw/IPv6%E8%BF%87%E6%B8%A1%E6%9C%BA%E5%88%B6)

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## L4-傳輸層（Transport layer）

-知名協定：RFC 9293 傳輸控制協定（TCP，Transmission Control Protocol）
-機台：硬體式防火牆 (Hardware Firewall) //不常見但存在.A.
-傳輸資訊：段(segment)

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網頁用的:8080或:80、麥塊用的:25565或:19132都是通訊埠號碼(port number)的一例

其中0～1024是讓各種其他協定使用的保留號
而1025～49151是可以到IANA（網際網路號碼分配局）註冊的
剩下的49152～65535是動態分配用的保留號

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## L7-應用層（Application layer）

-知名協定：RFC 2616 超文本傳輸協定（HTTP，HyperText Transfer Protocol）
        & RFC 6101 安全通訊協定/傳輸層安全協定（SSL/TLS，Secure Sockets Layer/Transport Layer Scurity)

-傳輸資訊：資料(data)

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## Quick Review

L1：外修時要背順序
L2：開學時要登記 ~~（我們也知道很奇怪:D）~~，接單時也要檢查
L3：外修時要幫人家檢查
L4：架服務時不小心就會設定到
L7：就是要設定的東西，其作用體現為服務

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## 網路協定 (internet protocol)
為了讓網路上的各個設備有個「共通設定/校準方案」而訂定出來的標準

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## 但是，是設定什麼東西呢？
##### ~~電腦，當然 :D~~

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## 電腦(Computer)
一切電腦網路規定的意義所在，網絡中的節點
在其上可以運行：

* 服務(Service)：為使用者提供的事務
* 伺服器(Server)：對「提供服務者」的稱呼
* 環境(Environment)：對負責設定用的相關元件之統稱
* 作業系統(Operating System)：讓軟體伺服器運行的必要環境
* 族繁不及備載...

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# 課程結束
[:3](https://www.youtube.com/watch?v=k1BneeJTDcU)