第7章 網路基礎與連線設定管理與應用 課前指引

Presentation on theme: "第7章 網路基礎與連線設定管理與應用 課前指引"— Presentation transcript:

1 第7章 網路基礎與連線設定管理與應用 課前指引
網路基礎的課程是活用網路資源的必修學分。本章，將從網路的基礎概念，深入到如何在Linux平台進行各種網路連線的設定步驟。紮實學習本章的基礎課程，將有助於本書後續課 程的延伸。

2 章節大綱 7-1 網路的基本概念 7-5 瀏覽網頁 7-2 網路線材的製作 7-6 BT資源下載 7-3 常見的網路設備介紹
7-4 網路連線設定 備註：可依進度點選小節

3 7-1 網路的基本概念 網路是由許多複雜的協定所構成的 協定的分層架構與相互合作，使我們可以享用便利的網路，存取各種豐富的網路資源。
網路包含的範圍很廣，本節將著重於目前大部份網路所採用的技術，如網路的分層架構、乙太網路、TCP/IP 協定以及各種常見的網路服務介紹等等。 網路的分層架構 OSI 的七層架構

4 7-1 網路的基本概念 各層所負責的工作如下表

5 7-1 網路的基本概念 『通訊協定』 一種「溝通的規則」，一種「標準」，一種「語言」；
如果，想要在網路上作溝通的話，例如：作資料的傳輸⋯等等，均必須透過相同的「協定標準」，才能夠順利達到目的

6 7-1 網路的基本概念 常用的TCP/IP 四層模型

7 7-1 網路的基本概念 網路存取層（Net Access Layer） 就是底層的傳輸網路所採用的協定，常見的有：

8 網路層（Network Layer） 傳輸層（Transport Layer） 主要負責的工作為決定封包如何傳送，決定封包該網路送
常見的協定為IP 協定，其中相關的欄位有來源IP 位址、目的IP 位址，經由路由器的封包轉傳可將封包送往世界各地 傳輸層（Transport Layer） 主要由TCP 與UDP 協定扮演重要的角色 TCP 協定的可靠度較高，能夠確保對方有沒有收到我們的封包 UDP 的傳輸會較為快速，因為少了確認封包的動作，降低封包的傳輸量

9 7-1 網路的基本概念 應用層（Application Layer）
基本上，這一層協定就琳瑯滿目了，剛才所提及的每一個網路服務，都可稱作應用層的協定， 共通的地方就是使用TCP 協定或UDP 協定中的埠號來辨識所使用的應用層協定為何，以便正確的溝通。 FTP 就自有它的傳輸協定，定義了如何下傳檔案、下載檔案的命令格式為何，我們則透過21 埠來決定使用FTP 協定，來達到資料傳輸的目的。

10 7-1 網路的基本概念 封包封裝 首先封包（Packet）這個概念，類似寄信的概念，透過郵局將我們的信寄到對方手上，而這封信我們稱作為封包，而信封稱為封包的標頭（Header），裡頭的信則是我們所要傳輸的資料。 封包經由上層至下層的網路封裝後，類似上圖的方式，然後傳送至目的地， 再逐層的往上解，最後接收者就收到傳送者所傳送的資料。

11 7-1 網路的基本概念 封包封裝 每一層都使用標頭（Header）來標記自己的區塊
資料只有Data 這個部份，而其它的FTP 標頭、TCP 標頭、IP 標頭以及Ethernet 標頭都是為了將封包傳送至目的地而使用的，不同的標頭含有不同的欄位，表示資料該如何處理 透過網路協定分層的處理、封包的封裝與解封裝，構成我們每天所使用的網際網路

12 7-1 網路的基本概念 每一張網卡的MAC 位址都是獨一無二的
指令「ifconfig」查看當前主機的網路卡資訊，預設列出所有的網路卡裝置資訊 在「ifconfig」指令後方加上「ethx」代表列出當前主機第幾張網路卡裝置的資訊 指令『arp』查看ARP 快取上的資料，ARP 快取上的資料是記錄區域網路上其它電腦的硬體位址

13 7-1 網路的基本概念 IP協定 IP位址 IP 協定負責了將封包送至目的地端、將封包分割成適當的大小與重組封包(如果封包有切割的話)
每台電腦主機連上網際網路或區域網路時，不可或缺的必要元件 相當於網際網路上的門牌號碼，當透過IP 位址知道封包要傳送到那裡。 由32 位元組的0 與1所組成的⋯ IP 位址的範圍從 至 ，因此全世界可用的IP 位址數量為 ，對於全世界來說這個數量的IP 位址是不夠用的。因此，才會有IPv6 的誕生，來解決IP 位址數目不足的問題

14 7-1 網路的基本概念 IP 位址分為 公用IP 位址 私用IP 位址 一般電腦如果直接設定公用IP 位址，就可直接上網
雖然也可以上網，則必須透過類似NAT（網路位址轉換）伺服器作為閘道器才能夠連至網際網路，但是內部使用者並不能夠架設一些網路伺服器，如FTP Server、WEB server及Mail Server 等等

15 7-1 網路的基本概念 IP 位址分成兩個部份 IP 位址依照不同長度的網路號碼分為好幾種類別，從A 類別至E 類別⋯
前半部代表網路號碼（netid） 後半部代表機器號碼（hostid） 大網路需要後半部的位元數大一些，因為機器數可能很多，但要許多網路共存時，前半部的位元數就要大些，可以分成很多不同的子網路 IP 位址依照不同長度的網路號碼分為好幾種類別，從A 類別至E 類別⋯

16 7-1 網路的基本概念 分辨的IP 位址是屬於那一個類別，以IP 位址開頭來判斷即可

17 7-1 網路的基本概念 IP 位址為「0（如： ）」和「255（ ）」是不能使用的，因為前者為『網路位址』，而後者為『廣播位址』

18 7-1 網路的基本概念 路由 封包如何透過閘道器或是路由器傳送封包至網際網路上，並且到達對方的主機
Linux 主機的終端機視窗輸入「route」或「netstat -r」的指令

19 7-1 網路的基本概念 當要連到網際網路的某一個Web 站台時，會先將該Web 站台的域名轉換成IP 位址，再與路由表中的Genmask 作二進位的AND 運算。 因為這個IP 位址屬於外部的IP 位址，並不會等於任何一個Destination，只會符合路由表上的最後一條規則，也就是將封包交由閘道器來處理。 當閘道器收到封包後，再將封包的目的地IP 位址與它本身的路由表來決定封包該往那裡送。 如此一個站一個站的傳遞，便能將封包傳遞至目的地。如下圖所示：

20 7-1 網路的基本概念 指令「traceroute」可以追蹤當從「主機A」要到「主機B」的過程，封包的傳送過程經歷的路線，經過哪些網路閘道器或路由器。其過程稱之為「路由追蹤」。 輸入指定或開始追蹤，就會列出從您的電腦主機連線到雅虎奇摩網站（網址 tw.yahoo.com）之間，所經過的路由器，亦可以使用此指令簡單的測試網路狀況 是否正常；當發現停頓在某一個結點時，則有可能該網路結點出現異常，便可以 直接排除該造成異常的狀況。

21 7-1 網路的基本概念 TCP與UDP協定 TCP UDP
連線是屬於較可靠的連線（Connection-oriented ），大部份的網路應用程式皆採用TCP 協定。 UDP 與TCP 協定很類似，只是少了很多欄位，也不關心封包有沒有送到對方手上。 它的傳輸速度會比較快，但比較不可靠（Connectionless），通常用在封包遺失也沒關係的網路應用裡，如視訊會議、語音通訊與DNS 網路名稱查詢服務⋯等。 在視訊會議時，遺失了小部份的封包，只可能影響畫面，多了幾個小黑點，並不影響整體的觀感，因此這類型的應用會使用UDP 協定以增加傳輸速度。

22 7-1 網路的基本概念 TCP 與UDP 協定皆有埠號（Port）這個欄位，使得許多網路應用程式可以使用相同的TCP 協定而不會發生衝突，並可依埠號來決定該交由那個應用程式來處理。 比方說，我收到一個目的埠號為80 的封包，那麼代表他所要使用的協定是HTTP，欲連我的Web 伺服器，那麼我的作業系統會自動將封包交由Apache 伺服器（Web 伺服器的應用程式）來作對應的處理。 IP 位址與埠號，我們有時會合稱為Socket，因為有了IP 位址與埠號，我們就能連接各種網路服務。而目的IP 位址、目的埠號、來源IP 位址與來源埠號稱為Socket Pair。 一般來說，常用的通訊埠號會介於0 至1024 範圍間，而實際上可用的範圍是0 至65535，而在1024 之後的是作為系統網路連線時暫用，或者是非超級使用者開發網路程式時，所能佔用的通訊埠號。

23 7-1 網路的基本概念

24 7-2 網路線材的製作 建構一個自己的網路環境時，最基本的連接元件就是網路線
我們所建構的網路環境是屬於乙太網路，使用的線材，稱為『雙絞線』，其規格如下表所示： 現今的網路卡大都支援10/100 Mbps 這兩種模式，市面上所販售的網路線規格，都是屬Cat-5，速度為100Mbps 的雙絞線。 有了線材之外，我們還要有接頭，我們稱為『RJ-45』，它比電話線的接頭『RJ-11』較寬一點。

25 7-2 網路線材的製作 工具 RJ-45壓線鉗 剝線鉗 材料 CAT 5網路線 RJ-45接頭

26 7-2 網路線材的製作 網路線實作 白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕 白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白棕、棕

27 7-2 網路線材的製作

28 7-2 網路線材的製作 測試網路線 指令是『mii-tool』，它可以偵測每個網路卡介面的線路狀態以及運行的速度等
『link ok』則表示線路正常，若是顯示『no link』，則表示所製作的網路線有問題，再仔細檢查上面的步驟是否都正確（線的顏色順序是否正確、在接頭裡雙絞線是否有對齊以及壓接頭的時候，要用力壓下去）。

29 7-3 常見的網路設備介紹 網路卡 每台主機要上網必備的硬體設備之一，沒有它的話，可能連區域網路之間都無法連通，現在主流都是支援10/100Mbps 雙規格，可以自動判斷該網路的狀況如何，例如使用10Mbps 的集線器或者是網路線是CAT. 3 的，那麼網路卡就會自動採取10Mbps 這個模式。 現在新推出網路卡還可支援到1000Mbps 也就是1Gbps，可以滿足企業網路中需要較高的頻寬的部份，如資料庫主機與網路伺服器之間連線傳輸。 不過對於家庭網路來說，就比較不符合成本效益了，目前使用10/100Mbps 的網路卡就已經足夠。

30 7-3 常見的網路設備介紹 集線器（Hub） 集線器，是我們構成區域網路的重要元件，我們藉由網路線、集線器以及安裝網路卡後的電腦主機們，構成常見的星狀的乙太網路，如下圖所示。

31 7-3 常見的網路設備介紹 集線器 封包碰撞 使用廣播的方式，因此很容易造成封包碰撞，造成傳輸的效率不佳。
類似封包撞在一起，造成網路媒介的電信訊號無法辨別，因為原先的電信訊號受到其它人所送封包的影響。 在乙太網路中，有防止發生碰撞的機制，稱為載波感應多重存取／碰撞偵測（CSMA/CD）。 當有二人以上想要同時送封包出去，會先去看網路媒介的電信訊號是否有在人在傳送。 若沒有的話即送出自己的封包 若是有人在傳送封包的話，就需要等待一個隨機時間，再去試一次，如果還是不行送的話，則是繼續等待。 當然這些時間對我們來說是很短的，但當有大量封包傳送或者區域網路中主機數量很多的時候，其效率就會大大打折扣

32 7-3 常見的網路設備介紹 交換器（Switch） 電腦主機們互相連接的網路設備 與集線器最大的不同是減少了封包碰撞的機會。 交換器 集線器

33 7-3 常見的網路設備介紹 路由器或閘道器 屬於比較高階的網路設備。 稍具規模的企業、校園網路才會使用到，而且價錢對家庭用戶來說十分昂貴。
將路由器或是閘道器設定好，底下的電腦主機再將網路設定中的『Gateway』設定為路由器或是閘道器的IP 位址，就可以連向網際網路了。

34 7-3 常見的網路設備介紹 防火牆 透過Linux 內建的IPTABLES 亦能夠建置基礎的網路防火牆系統
擺放的位置，通常位於私人網路與公眾網路之間。 閘道器本身也會是防火牆，其最基本的功能可依照來源IP 位址、目的IP 位址、來源埠號以及目的埠號來進行封包的限制 更高階的防火牆有硬體防火牆或是應用層防火牆，可處理的封包數量更多、速度更快；同時也可以處理到應用層，檢視應用層的協定是否合法等等。

35 7-3 常見的網路設備介紹 IP分享器（頻寬分享器）
就像是一個小型的閘道器與集線器的組合，內建有ADSL 的撥號程式或是DHCP 功能，並提供簡單的WEB 介面可供使用者設定，達到分享頻寬的功能

36 7-4 網路連線設定 區域網路連線 居家或企業內部電腦主機透過網路進行的連線泛稱為「區域網路連線」，通常有兩種方式，一種是居家、SOHO 及小型企業，電腦數量不多，因此，個別電腦都由MIS 網路管理人員配置固定IP 位址。 使用者可以在拿到IP 位址、網路遮罩及閘道IP 位址等連線資訊後，參考以下步驟進行完成區域網路連線的設定。 假設，筆者家裡的網路環境配置如下： 無線路由器並沒有啟用DHCP 功能，故必須自行手動設定IP 位址。 所有的電腦都使用網路遮罩 及預設的閘道為 。

37 7-4 網路連線設定 圖形模式-固定IP 當網路連線尚未被啟用時

38 7-4 網路連線設定

39 7-4 網路連線設定

40 7-4 網路連線設定

41 7-4 網路連線設定

42 7-4 網路連線設定

43 7-4 網路連線設定 圖形模式-動態配置IP (DHCP)

44 7-4 網路連線設定

45 7-4 網路連線設定 DHCP伺服器的運作流程

46 7-4 網路連線設定

47 7-4 網路連線設定 無線寬頻連線

48 7-4 網路連線設定

49 7-4 網路連線設定

50 7-4 網路連線設定

51 7-4 網路連線設定 有線寬頻連線

52 7-4 網路連線設定

53 7-4 網路連線設定

54 7-4 網路連線設定

55 7-4 網路連線設定 固定IP網路連線設定 如前述的範例( 區域網路的連線)，在終端機模式進行網路連線的設定，採用手動配置的方式，為當前的Linux 主機設定網路連線的設定值，則必須在interfaces 設定檔案裡，為指定的網路卡裝置設定連線裝置：

56 7-4 網路連線設定 動態配置IP網路連線設定 若指定的網路裝置採用自動配置IP 位址(DHCP)，則interfaces 設定檔案的內容，必須修改程如下：

57 7-4 網路連線設定 固定IP網路連線設定

58 7-5 瀏覽網頁 透過網頁瀏覽器進行網頁的瀏覽；Ubuntu Linux 內建優質的網頁瀏覽器「Firefox」

59 7-5 瀏覽網頁

60 7-5 瀏覽網頁

61 7-5 瀏覽網頁

62 7-5 瀏覽網頁

63 7-5 瀏覽網頁

64 7-6 BT資源下載

65 7-6 BT資源下載

66 7-6 BT資源下載

67 本章結束 Q&A討論時間