歡迎來到網絡與互聯網基礎！

各位同學好！準備好投入電腦如何互相溝通這個奇妙世界了嗎？本章將會為你揭示連繫你手機至社交媒體、電腦至 Google，以及遊戲機至網上朋友的魔法。這就是網絡！

了解這些基礎知識超級重要，因為互聯網和網絡無處不在。讀完本章，你將會明白一切如何運作，從牆壁裡的電纜到空氣中的 Wi-Fi 訊號。讓我們開始吧！


1. 什麼是電腦網絡？ (區域網絡 (LAN) vs. 廣域網絡 (WAN))

電腦網絡就是兩部或更多電腦互相連接，讓它們可以共享資訊和資源（例如打印機或互聯網連線）。你需要認識兩種主要類型：區域網絡 (LAN) 和廣域網絡 (WAN)。想像一下與人交談：區域網絡就像在小房間裡的閒聊，而廣域網絡就像打電話到另一個國家！

區域網絡 (Local Area Network, LAN)

區域網絡 (LAN) 連接在小範圍地理區域內的裝置。它就是你在家裡、學校電腦室，或單一辦公大樓內的網絡。

• 範圍：小區域（例如，單一建築物或校園）。
• 速度：通常非常快，因為距離短。
• 擁有權：私人擁有和管理（例如，你的家人擁有你的家居網絡，你的學校擁有學校網絡）。

廣域網絡 (Wide Area Network, WAN)

廣域網絡 (WAN) 連接在大範圍地理區域內的裝置，例如橫跨城市、國家，甚至洲際。廣域網絡通常是由許多區域網絡連接而成的網絡。

• 範圍：大區域（例如，連接香港和倫敦的辦公室）。
• 速度：通常比區域網絡慢，因為數據需要傳輸更遠的距離。
• 擁有權：通常由電訊公司和服務供應商管理。

世界上最大的廣域網絡就是互聯網！

重點整理：區域網絡 (LAN) vs. 廣域網絡 (WAN)

記住兩者區別最簡單的方法就是看地理跨度。如果它在同一幢建築物內，那就是區域網絡。如果連接相隔遙遠的不同位置，那就是廣域網絡。


2. 我們在網絡上能做什麼？ (網絡服務)

那麼，我們為什麼要連接電腦呢？因為這讓我們可以做一些既酷又實用的事情！這些就是網絡服務。

資源共享

我們無需每個人都擁有獨立的設備，而是可以共享。

• 檔案共享：你可以存取儲存在中央電腦（稱為伺服器）上的檔案（例如，雲端硬碟或學校網絡硬碟）。
• 硬件共享：整個辦公室可以共享一部打印機或掃描器以節省成本。
• 互聯網連線共享：你的家居路由器同時與你的手機、手提電腦和智能電視共享一個互聯網連線。

內部通訊與會議

• 通訊：向網絡上的使用者發送電郵或即時訊息。
• 會議：與身處不同地點的人進行視像或語音通話。


3. 構成網絡的基本組件：網絡硬件

要建立網絡，需要實體傳輸媒介和連接硬件。

通訊線路

• 無遮蔽雙絞線 (Unshielded Twisted Pair, UTP) 電纜：常用的標準銅線乙太網絡電纜，廣泛用於有線區域網絡連線。
• 光纖電纜 (Fibre Optic Cable)：使用玻璃或塑料纖維，並以光脈衝的形式傳送數據。它提供極高頻寬、傳輸距離長，且不受電磁干擾。
• 無線通訊 (微波、衛星)：使用電磁波在空氣中傳送數據。微波用於連接視線範圍內的地點，而衛星則用於橫跨洲際或海洋的長距離連線。

關鍵網絡連接裝置

• 網絡介面卡 (Network Interface Card, NIC)：裝置內部的硬件組件，讓其可以連接到有線或無線網絡。
• 數據機 (Modem)：是 MOdulator-DEModulator 的縮寫。它將電腦的數碼訊號轉換為可以在傳輸線上傳輸的模擬訊號，反之亦然。
• 集線器 (Hub)：一種連接區域網絡內多部電腦的基本裝置。當它接收到數據時，會將數據廣播到所有已連接的連接埠，造成不必要的網絡流量並增加碰撞風險。
• 交換器 (Switch)：一種在區域網絡內部使用的更智能裝置。它會檢查傳入的數據封包，並僅轉發到特定的目標連接埠（點對點轉發），從而減少網絡流量和碰撞。
• 路由器 (Router)：一種連接不同網絡的裝置（例如將家居區域網絡連接到互聯網）。它利用 IP 位址來找出在網絡之間路由封包的最佳路徑。

快速複習：集線器 (Hub) vs. 交換器 (Switch) vs. 路由器 (Router)

- 集線器將數據廣播給同一區域網絡上的每一部裝置。
- 交換器將數據直接傳送至同一區域網絡上的目標裝置。
- 路由器在不同的網絡之間傳輸數據。


4. 無線連接：Wi-Fi 關鍵概念

無線區域網絡 (WLAN) 使用射頻訊號運作。

• 頻帶：Wi-Fi 通常運作於 2.4 GHz（覆蓋範圍較廣、速度較慢、干擾較多）和 5 GHz（覆蓋範圍較短、速度較快、較少擠塞）。
• 頻寬：網絡通道在特定時間內的數據傳輸容量。頻寬越高，代表可以同時傳輸越多的數據。
• 干擾：由實體障礙物（如混凝土牆）或電子裝置（如微波爐、無線電話）對無線訊號造成的干擾。
• 漫遊：當使用者移動時，無線客戶端裝置在不同的存取點 (AP) 之間無縫切換的能力，以維持連線不中斷。


5. 我們如何連接到互聯網

比較互聯網接取方式

寬頻 (例如光纖到戶 / FTTH)

• 速度與穩定性：極高、穩定且延遲低。
• 成本：固定月費。
• 安全性：高，連接到處所的專用有線線路。
• 可用性：在市區廣泛可用。

流動數據 (4G / 5G)

• 速度與穩定性：速度快（尤其是 5G），但速度會受訊號強弱和基站擠塞程度影響。
• 成本：根據數據用量上限分級收費。
• 安全性：透過蜂窩式網絡加密標準進行保護。
• 可用性：極高，只要有流動基站覆蓋的地方均可使用。


6. 網絡協定、定址與互聯網識別碼

協定是一套公認的規則和標準，讓運算裝置能夠互相通訊。

TCP/IP 協定簇

• TCP (傳輸控制協定)：負責可靠的數據傳遞。它將數據分割為封包、為其編上序號、檢查遺失的封包、在出錯時要求重新傳輸，並在目的地重新組裝。
• IP (互聯網協定)：負責在跨網絡間將個別封包由來源定址並路由至目的地。

IP 位址：公用 vs. 私用 & IPv4 vs. IPv6

每部在互聯網上通訊的裝置都需要一個 IP 位址。

• IPv4：一個 32 位元的位址，以點分十進制表示為四個數字（例如 192.168.1.1）。由於全球約 43 億個未分配的 IPv4 位址池已基本耗盡，因此會使用 IPv6 和 NAT。
• IPv6：一個 128 位元的位址，以冒號分隔的十六進制格式編寫（例如 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334），提供了極為龐大的位址空間。
• 公用 IP vs. 私用 IP：公用 IP 在全球範圍內是唯一的，並可直接在互聯網上路由。私用 IP（例如 192.168.x.x、10.x.x.x）僅在本地私人網絡 (LAN) 內部使用，無法直接在公共互聯網上路由。

網域名稱與 URL

• DNS (網域名稱系統)：將便於人類記憶的網域名稱（例如 www.edb.gov.hk）轉換為電腦可讀取的數字 IP 位址。
• URL (統一資源定位器)：用於定位網上特定資源的完整地址。URL 由以下部分組成：
- 協定：例如 https://
- 網域 / 主機名稱：例如 www.example.com
- 路徑與檔案名稱：例如 /ict/notes.html

常見應用層協定

• HTTP (超文字傳輸協定) / HTTPS (安全超文字傳輸協定)：傳輸網頁內容。HTTPS 使用加密技術 (SSL/TLS) 進行安全數據傳輸。
• FTP (檔案傳輸協定)：用於在客戶端與遠端伺服器之間上載和下載檔案。
• SMTP (簡易郵件傳輸協定)：用於在伺服器之間或由客戶端向郵件伺服器發送電郵訊息。
• POP3 (郵局協定第 3 版) / IMAP (互聯網郵件存取協定)：用於從郵件伺服器擷取 / 下載收到的電郵。