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「傾偈」這個奇妙世界了嗎？本章將會為你揭示連繫你手機至 TikTok、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）。
  • 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：通常由多個機構或電訊公司管理。

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位置。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。就這麼簡單！


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

這是最大的好處之一！我們無需每個人都擁有昂貴的設備，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。想想 Google Drive 或存取學校網絡上的檔案。
  • 硬體共享：整個辦公室可以共享一部打印機或掃描器。這可以節省大量金錢！
  • 互聯網連線共享：你的家居路由器同時與你的手機、手提電腦和電視共享一個互聯網連線。

內部通訊與會議

網絡使通訊變得非常容易。

  • 通訊：向同一網絡內的人發送電郵或即時訊息。
  • 會議：與身處不同房間，甚至由網絡連接的不同建築物內的同事進行視像或語音通話。
重點整理：網絡服務

網絡的重點就是高效地共享和通訊。它們節省金錢、時間，並使協作變得更容易。


3. 構成網絡的基本組件：網絡硬體

要建立網絡，你需要一些實體設備。把它想像成玩 LEGO 積木——你需要正確的組件才能讓一切連接起來。

通訊線路 (數據的道路)

這是數據從一個地方物理傳輸到另一個地方的方式。

  • 無遮蔽雙絞線 (Unshielded Twisted Pair, UTP) 電纜：這就是你常用的乙太網路電纜。它很普遍、便宜，用於大多數有線區域網絡。
  • 光纖電纜 (Fibre Optic Cable)：使用微小的玻璃纖維，並以光脈衝的形式傳送數據。它極其快速，可以傳輸大量數據，但價格更昂貴。它常用於互聯網的骨幹網絡。
  • 無線通訊 (微波、衛星)：使用無線電波在空氣中傳送數據。微波用於連接城市中的建築物，而衛星則用於非常長的距離，例如橫跨海洋。

關鍵網絡裝置

這些裝置有助於管理和引導網絡上的數據流動。

  • 網絡介面卡 (Network Interface Card, NIC)：你電腦上的「門戶」或「連接埠」，讓你可插入網絡電纜或連接 Wi-Fi。網絡上的每個裝置都需要一個。
  • 數據機 (Modem)：是 MOdulator-DEModulator 的縮寫。它的作用是轉譯訊號。它將你電腦的數碼訊號轉換為可以在電話線或電纜線上傳輸的模擬訊號，反之亦然。它將你的區域網絡連接到互聯網（一個廣域網絡）。
  • 交換器 (Switch)：一種在區域網絡內部使用的智能裝置。當電腦發送數據時，交換器準確地知道應將其發送到區域網絡上的哪部電腦。它就像一個智能交通警察，直接將汽車引導到街道上正確的房屋。
  • 路由器 (Router)：一種連接不同網絡的裝置。你的家居路由器的主要作用是將你的家居區域網絡連接到互聯網（這個龐大的廣域網絡）。它就像郵局一樣，找出將你的郵件發送到另一個城市的最佳路徑。
快速複習：交換器 (Switch) vs. 路由器 (Router)

這可能會令人混淆，所以這裡有一個簡單的記憶方法：
- 交換器連接一個網絡內的裝置（例如，辦公室內的電腦和打印機）。
- 路由器連接不同的網絡（例如，你的家居網絡到互聯網）。


4. 無線連接：Wi-Fi 關鍵概念

無線網絡 (WLAN) 超級方便。以下是它們運作的一些關鍵概念。

  • 頻率：Wi-Fi 使用特定頻率的無線電波，最常見的是 2.4 GHz 和 5 GHz。將它們想像成不同的電台頻道。5 GHz 速度更快，但範圍較短。
  • 頻寬：這是衡量在一段時間內連接可以傳送多少數據的指標。頻寬越高表示連接速度越快。把它想像成高速公路上的車道數量——車道越多，同時能行駛的汽車就越多。
  • 干擾：無線訊號可能會受到其他電子裝置（例如微波爐）甚至附近其他 Wi-Fi 網絡的干擾。這會減慢你的連接速度。
  • 漫遊：這是指在不中斷連接的情況下，從一個 Wi-Fi 覆蓋範圍（存取點）移動到另一個的能力。你的手機在你從課室走到圖書館時，會在學校自動執行此操作。
你知道嗎？

「Wi-Fi」這個名字其實沒有任何縮寫意思！它是一個為聽起來吸引人而創造的營銷名稱，就像音響界的「Hi-Fi」（高傳真）一樣。


5. 我們如何連接到互聯網

有許多方式可以上網，每種方式都有其優點和缺點。

比較互聯網接取方式

讓我們根據最重要的因素：速度、成本、安全性和可用性，比較兩種常見的方法。

寬頻 (光纖到戶) (Broadband, Fibre-to-the-Home)

  • 速度：非常高且穩定。非常適合串流 4K 電影和玩遊戲。
  • 成本：月費固定，但安裝費用有時可能昂貴。
  • 安全性：通常非常安全，因為它是連接你家居的私人連線。
  • 可用性：在城市和住宅區廣泛可用，但在偏遠鄉村可能無法使用。

行動數據 (4G / 5G) (Mobile Data, 4G / 5G)

  • 速度：可以非常快（尤其是 5G），但可能會根據你的位置和使用人數而有所不同。
  • 成本：取決於你的數據計劃。如果你使用大量數據，可能會很昂貴。
  • 安全性：相當安全，但你仍然需要小心。
  • 可用性：非常高。幾乎在任何有流動網絡訊號的地方你都可以上網。
重點整理：選擇連接方式

對於注重速度和穩定性的家居使用，寬頻通常是最佳選擇。對於外出上網，行動數據則是贏家。


6. 網絡上的規矩：通訊協定與軟件

為了讓數百萬由不同公司製造的電腦能夠完美通訊，它們都需要遵循一套相同的規則。這些規則稱為通訊協定。如果這聽起來有點複雜，請別擔心，主要概念其實很簡單！

通訊軟件

這是你用來與網絡互動的軟件，例如用網頁瀏覽器（Chrome、Safari）來瀏覽網頁，或用電郵客戶端（Outlook、Gmail）來發送訊息。

通訊協定 (TCP/IP)

互聯網最重要的一組通訊協定是 TCP/IP 協定簇。把 TCP 和 IP 想像成兩個分工合作的工人，他們聯手將你的數據傳送出去。

IP (互聯網協定) 與 IP 位址

IP 的作用是關於定址和路由。每個連接到互聯網的裝置都需要一個獨特的地址，稱為 IP 位址。它就像你家的郵寄地址一樣。

  • IPv4：舊版本。它看起來像這樣：192.168.1.1。大約只有 40 億個 IPv4 位址，而且我們已經用完了！
  • IPv6：新版本，為了解決位址短缺而創建。它看起來像這樣：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。IPv6 位址數量之多，我們永遠都不會用完。

記憶小貼士：想想 v4 = 4 個數字，v6 = 更多數字和字母！

TCP (傳輸控制協定)

TCP 的作用是確保數據可靠地和按正確順序發送。

以下是 TCP 和 IP 協同運作的步驟：
1. 當你發送訊息時，TCP 將其分解成稱為封包的小塊。
2. TCP 為每個封包編號，以便它們可以在目的地按正確順序重新組裝。
3. IP 為每個封包添加發送方和接收方的 IP 位址（就像在信封上寫地址一樣）。
4. 封包通過互聯網發送。它們甚至可能採取不同的路徑到達目的地！
5. 在接收端，TCP 檢查所有封包是否已到達。如果任何封包丟失或損壞，它會要求重新發送。
6. 一旦所有封包都到達，TCP 就會將它們按正確順序重新組合，以還原原始訊息。

重點整理：TCP/IP 協同合作

想像一下寄一本書。
- TCP 就像是那個人，小心翼翼地將書撕成帶有編號的頁面（封包），然後在另一端重新組裝，檢查沒有頁面遺失。
- IP 則是郵政服務，負責將每頁單獨的頁面遞送到正確的郵寄地址。
它們共同確保你的數據完整無缺、正確地到達目的地！