開頭先稍微解釋一下網際網路(Internet)和網路(Network)的關係,在每一個家庭、企業內部,所有可連網的設備相互連接會形成一個網路(Network),每個網路之間會再相互連接,規模逐漸從都市、國家擴大至全世界,連接全世界網路的公共網路就是網際網路(Internet)。
網路是由某一範圍內的可連網裝置透過交換機(Switch)相互連接所組成,像是在家裡使用的電腦、手機,或是企業內部使用的電腦、影印機、伺服器等,並且限制能存取該網路範圍內資源的只有內部成員。
網際網路是一個全球性的公共網路基礎設施,它透過一連串的技術及協議,使世界上無數的網路相互連接,實現全球範圍的資料交換和通訊。
通常網際網路會被簡稱為『網路』,畢竟它也是許多網路之間相互連接,還算是在網路的範疇裡面,可以把網際網路當作是最大範圍的網路。
不過以下為了分辨Network 和Internet,還是會稱Internet 為網際網路,Network 為網路。
網路系統就像一開始提到的,規模從家庭、企業開始逐步擴大至全世界,而根據網路涵蓋的規模可以分成很多種類,這邊主要記得區域網路(LAN)和廣域網路(WA)。
區域網路(Local Area Network,LAN),又會被稱為內網,通常是指在一定範圍內,如一個家庭、一層辦公室、一棟大樓或是一整個校園等,將範圍內所有電腦、通訊設備經過適當的連接(透過一台或多台交換機),以達到資源的共享、交換的為目的網路系統。
廣域網路(Wide Area Network,WAN),又稱為外網或公網,通常是跨度很大的物理範圍,從幾十公里到幾千公里都有,能夠連接多個地區、城市和國家的區域網路,這個範圍超過幾台交換機就能夠連接的距離了,必須透過路由器連接。
廣域網路的連線是由網際網路服務供應商(Internet Service Provider,ISP)進行設定及維護,訂閱供應商的網路服務後,將自家或企業內部的路由器,透過有線(專線、電話線、光纖)或無線(4G、5G、Wi-Fi)的方式,連上該供應商的路由器就可以開始上網,其建置成本及連線速率都比區域網路還要慢,但其頻寬是可以被保證的。
舉例來說,假設有一間企業在北、中、南都設有分公司,在海外也有分公司,把這些分公司以專線的方式進行連接,就可稱為廣域網路。
在企業內部使用的廣域網路是透過專線的方式進行連接,算是一種私有網路(Private Network),而一般上網所用的網際網路則是一種公共型的廣域網路,其成本會比較低廉,但與私有的廣域網路相比,沒辦法管理其頻寬,任何一段的頻寬都無法被保證。
這邊先重新整理一下上面的資訊,以一般家庭為例,現在人手一台手機,家裡可能也不只一台電腦,這些設備都會透過有線或無線的方式去連到數據機,再透過數據機去連到網際網路,而一般家用的數據機其實包含了交換機(Switch)和路由器(Router)的功能。
在區域網路中,裝置之間的資料傳輸是透過交換機,交換機是負責網路橋接(Network Bridging)的網路硬體設備,會讀取網卡的MAC 位址(MAC address)來轉發資料,準確地將資料送達指定裝置,並且會學習和記憶連接到它的各種設備的MAC 地址。
關於交換機的詳細內容,可以參考這篇內容,這邊只帶出交換機的資訊。
路由器是網際網路的核心技術,它負責處理不同網路之間的資料轉發和負載平衡,透過IP 位址 (IP address)確定應該將資料轉發到哪個網路,並根據路由表決定最佳的傳送路徑。
路由器決定從來源至目的地所採用的路徑,這個作業過程稱為路由(Route)。
想透過網路傳遞資料當然不是簡單的拉個線連起來就結束了,還必須透過一系列標準化的協議才能夠達成,這些協議定義了『資料如何在裝置間傳輸』並且確保『資料傳輸的可靠性與安全性』。
而整個網路的架構會分成很多層級去執行不同的協議,像是常見的TCP/IP、HTTP/HTTPS 等等,這部分比較複雜,在之後的篇章再進行介紹。
對後端工程師來說,可以不用像網管一樣了解網路技術,但基礎的概念還是要有的,內容就跟平常開發時一樣,現代網路架構上所使用的每項技術和協議,都是為了保證資料傳輸上每一個環節的『安全性』、『可靠性』、『正確性』。
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