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第 12 堂課 - 無線電信與數據網路、雲端服務 (google doc)

上次更新日期 2018/06/06

在前面幾節課我們談到的大多都是區域網路,區域網路內使用乙太網路的星形連線就已經很足以應付大多數的網路連結環境。 那將這許多星形連線連結在一塊,自然就成為一個大型的網路社會。不過這些區域網路通常得要透過外界的電話線或者是光纖連結到 ISP 的機房之後, 才能夠做進一步的溝通。此外,如果是使用手機等移動式裝置的話,那就得要透過目前的 4G/3G 基地台才能夠連線到 Internet 上面去。 這節課我們就來談談這些外界的網路吧!

  • 12.1: 無線電信網路
  • 12.2: 無線數據網路
  • 12.3: 雲端服務 (gmail 的相關應用)
  • 12.4: 使用 rsync 備份的方式
  • 12.5: 課後練習

12.1: 無線電信網路

在 2018/05 台灣發生所謂的 499 無限之亂,起因為某 ISP 電信業者提供了 4G 流量無限的網路數據傳輸方案,僅須 499 元/月的租費即可, 此一租約費用造成老客戶的困擾,並且讓其他電信業者也跟著一起來 499 無限吃到飽...史稱 499 無限之亂也。那麼什麼是數據網路? 你的手機有所謂的 3G 與 4G,聽說台灣 2019 年會開放 5G 的電信使用牌照,那麼 3G, 4G, 5G 又是什麼鬼?這個我們就來聊一聊。

  • 無線電信網路的組成

一般家用或企業的區域網路,幾乎都是乙太網路與 RJ-45 網路接頭的天下!那麼你的手機用的又是什麼網路呢?如果不是在家使用 wifi 的話, 那你應該會用到所謂的 3G, 4G 等無線網路傳輸吧!?什麼是 3G, 4G 呢?

基本上一般電信網路主要是由無線基地台與手持裝置所組成的,在基地台的服務範圍內的手機,就可以透過 sim 卡的驗證來連上無線語音與數據網路, 來開始進行電話語音傳輸,或者是網路數據資料傳輸等行為。而基本上,電信業者會主動搭建可以覆蓋使用者行動範圍的基地台, 讓使用者可以在各處均可使用不同的基地台來進行語音或數據的傳輸。所以,如果基地台的覆蓋率不佳,你的手機就有可能在某些地方搜尋不到基地台, 導致斷訊的情況發生。

一般來說,行動電話的基地台大致都以蜂巢式的方式來搭建,這樣的覆蓋率據說會比較好。當你拿著手機在地圖上面各地遊走時, 只要基地台的覆蓋率妥當 (如下圖,資料來源 http://faculty.stust.edu.tw/~liusir/Ch06/06-02-Radio.htm),那麼你的手機就可以在不同的基地台之間切換,連線就不會中斷或者是斷訊。

蜂巢式網路的示意圖

回到剛剛的問題,那麼什麼是 3G, 4G 呢?其實 G 是 Generation (世代) 的意思,只是無線電信網路的發展趨勢所使用的技術分類而已, 並不是什麼特定的技術啦!1G 的環境下,就是只能處理類比訊號而已; 2G 的環境就可以處理數位聲音的資料; 3G 則開始結合網際網路, 將語音服務整合在 Internet 技術之下,同時可以進行文字或語音簡訊的資料傳輸; 4G 則提供更高速、更低延遲的行動通訊系統。 至於可能於 2020 年商業運轉的 5G 則是提供比 4G 更高速的資料傳輸。

電信世代起始年份傳輸速率
1G1980單純處理類比訊號,無法數位傳輸
2G19909.6kbps ~ 64kbps
3G2000144kpbs ~ 2.4Mbps
4G2010100Mbps
5G202010Gbps

2G 電信技術主要以 GSM (Global System for Mobile Communications) 為代表,又稱為『泛歐數位式行動電話系統』,是目前最廣泛的行動電話標準。 GSM 所使用的無線電頻率主要有兩種,分別是 900MHz/1800MHz 以及 1900MHz ,兩種頻率都支援的手機就被稱為雙頻手機。

2G 世代的電信技術中,經常會加入簡訊資料傳輸 (SMS,Short message service),這就有點像現今人們使用的 line 一般,在當時是相當流行的時下用語與技術。 不過當時的簡訊發送一封要價不斐,與現在 4G 的資料傳輸狀態不同。

3G 電信技術主要以 W-CDMA, CDMA2000, TD-SCDMA, WiMAX 這四種規格為主,台灣地區主要使用 W-CDMA 技術。相對於 2G 只能處理語音與簡訊, 3G 之後的電信技術, 能夠處理圖像、音樂、視訊形式,提供網頁瀏覽、電話會議、電子商務資訊服務。無線網路必須能夠支援不同的資料傳輸速度, 也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支援至少2Mbps、384kbps以及144kbps的傳輸速度。

不過台灣地區的 3G 電信技術支援將於 2018/12/31 到期,未來將沒有 3G 的訊號囉。

根據技術標準來說,當靜態傳輸速率達到1Gbps,用戶在高速移動狀態下可以達到100Mbps,就可以作為4G的技術之一。 從電信業者的角度看,除了與現有網路的可相容性外,4G要有更高的資料吞吐量、更低時延、更低的建設和執行維護成本、更高的鑒權能力和安全能力、支援多種QoS等級。

不過,相較於前幾代的電信技術,4G系統不支援傳統的電路交換的電話業務,而是全網際網路協議(IP)的通訊,如VoIP。 但傳統的電話業務(語音通話)系統業務,也是重要的一環,因此在台灣的4G業者技術上,均採取 CSFB(Circuit Switched Fallback)技術, 是把4G LTE 網路回退至2G/3G 交換式網路 Circuit-Switch Domain 的一種機制。

目前常見的技術主要有兩種,分別是 LTE-Advanced(長期演進技術升級版)與 WirelessMAN-Advanced(無線城域網升級版)又稱WiMAX-Advanced。 如前所述,由於 LTE 可以向前支援 3G 的 GSM 網路系統,因此在台灣主要的 4G 技術還是以 LTE 為主喔。

於 2018 年將會制定新的 5G 標準,同時許多硬體研發大廠預計於 2020 年進行 5G 電信的商業運轉。基本上, 5G 要求資料傳輸速度要比 4G 快上 40~100 倍以上, 同時覆蓋率要比 4G 還要高!預期最終速度會到達 10Gbps 左右。

  • 電信網路的傳輸方式簡介

基本上,電信業者在佈建好了基地台之後,使用者像電信業者申請註冊取得 sim 卡,便可以開始使用電信網路。

  • 手機連上基地台:
    當手機開機然後順利 sim 卡解鎖之後,手機便會查詢附近訊號最強的基地台,並開始向基地台登錄手機與使用者的各項資訊, 基地台會再向上層交換機傳送資訊到電信業者機房資料庫進行註冊與驗證,之後當有其他人要打電話給這隻手機時, 電信業者就知道手機的位置 (基地台已經註冊),因此用戶就能夠接收電話。
  • 待機狀態的資料交換:
    當用戶在戶外遊走時,手機與基地台之間的連訊可能會有訊號強弱的問題,因此手機會依據當時的訊號強弱自動切換到訊號較強的基地台, 然後註冊資料在基地台之間進行切換登錄的動作。

也就是說,其實當你的手機 sim 卡解鎖並且連上數據網路後,其實你的位置與收發訊號的註冊資訊,都會保留在電信公司裡頭。所以, 過去許多的刑事案件都可以透過案發當下的當事人手機通聯資訊,由電信業者取得發信/收信端的資料與位置的。

嘗試回答下列問題:
  1. 說明台灣地區 2G, 3G, 4G 的主要技術
  2. 嘗試說明 4G 與 5G 的基本傳輸速率大概分別是多少? (所以一定要持續升級做 5G)
  3. 台灣地區 4G 技術有 LTE 及 WiMAX 兩種,嘗試分析為何是 LTE 勝出?
  4. 4G 電信技術當中提到一個 VoIP,請查詢 wiki ,並且 (1)說明什麼是 VoIP? (2)使用的傳輸封包是哪一種協定 (TCP/UDP)

12.2: 無線數據網路

除了電信網路之外,其實一般在家裡我們可能還是會透過 wifi 進行資料的傳輸,畢竟 5G 電信還沒有面世,所以,還是家用的 ADSL (或光纖到府) 速度比較快。 而且,某些人的電信網路是有流量限制的,此時透過家用 wifi 還是比較省錢划算一些。

無線區域網路大概是以一個無線基地台 (AP) 作為一個類似 hub + gateway 的功能,讓所有的移動式裝置或無線裝置 (如 USB 無線網卡) 能夠連接的功能, 讓所有的裝置可以透過這個無線 AP 來連結到區網。

一般來說,wifi 主要透過 IEEE 802.11 的標準來發表的,每個時期的標準其速度都不相同,讀者在購買無線 AP 時,還是得要注意一下比較好。 常見的各項標準與相關傳輸速度及頻寬彙整如下:

協定頻率最大傳輸速度
802.11a5 GHz54 Mbps
802.11b2.4 GHz11 Mbps
802.11g5 GHz54 Mbps
802.11n2.4/5 GHz54 ~ 600 Mbps
802.11ac5 GHz> 1 Gbps
802.11ad2.4/5 GHz> 1 Gbps

由於標準的發展相當快速,而且無線設備用的非常的多,因此,無線 AP 的連線速度也越來越快速!另外,由上面的資料我們也可以發現, 5G 頻率的傳輸速度比較快速,傳輸品質比較好。不過, 5GHz 穿透牆面的效果比較差,因此隔一個房間很可能連線訊號就會衰減很多。 至於 2.4GHz 雖然傳輸效率較差一些,但是在穿透牆面的功能卻又比較好。所以,目前大部分的 AP 大概兩者都會提供,讓用戶自行決定使用的頻率。

嘗試回答下列問題:
  1. 查詢一下底下的超連結,看看無線 AP 的價格與規格:
    https://24h.pchome.com.tw/store/DRAF8U
  2. 前往 google play 或其他相關軟體工廠,安裝名為 wifi 分析儀 (或類似軟體) ,啟動後分析目前在你手機周圍訊號比較好的 wifi 是哪一個。
  3. 承上,同時檢查您的手機是否支援 5GHz 頻率區段?!

基本上,wifi 連線會透過 AP 設定一組 SSID ,行動裝置透過連結到這個 SSID 之後,再以 WPA2 或者是安全性較高的加密機制連結, 這樣你的行動裝置與 wifi 之間的連線才會加密,可以避免被竊取資料。請參考底下的連結,了解一下 wifi 的其他風險問題!

請先讀完 ISM频段 的說明之後,回答底下的問題:
  1. ISM 是哪些英文的縮寫?
  2. 各國共用的 ISM 頻段是多少?

一般來說,上述的 wifi 連線距離大概可達到數十公尺遠,當然,與你的 AP 訊號強度有關。不過 wifi 的 AP 功耗比較高,同時, 某些時刻我們可能是身上用的穿戴裝置需要與手機進行連線,或者是透過手機與其他的設備進行連線,此時,似乎不太需要 wifi 的 AP 支援。 這時就有所謂的無線個人網路囉。一般來說,較常見的無線個人網路,大概就數藍芽 (Bluetooth) 最常見。

由於手持手機有時太過笨重,而且某些手機臂章套會觸控到手機按鈕,因此,目前例如小米手環或者是相關類似手錶的產品相當多, 這些產品大致多以藍芽連接的方式直接連結到手機,可以即時或定時將資料傳輸到手機上,可以避免運動時還得要攜帶手機的困擾。

藍芽技術目前常見版本為第四、五版,使用的頻段大概也是 ISM 頻段範圍內,可以接收訊號的範圍大約在 10米上下,傳輸的速度在第四代以後可以達到 24Mbps 左右, 同時相當省電。除了手持裝置應用之外,包括車上無線裝置、桌上無線喇叭音響、個人藍芽耳機等,未來的 IoT 裝置等,都可以應用上!

請打開手機的藍芽功能,並且:
  1. 重新設定自己藍芽的名稱,看看能否有自己的名字之類的代表意義
  2. 嘗試與身旁的同學達成配對與連線,看看能否傳輸檔案之類的資料。

除了手機使用的無線 wifi 與藍芽系統之外,事實上,台灣經常看到的數位資料傳輸的設備,在超商裡面經常可以看到的! 最常見到的就是二維條碼與 QR code 這種可以透過掃描來處理的資訊。此外,在各種付帳取款的方式中,使用信用卡、電話卡、金融 IC 卡等,使用亦相當廣泛。 這些卡片使用的技術很多是 IC 晶片的定點接觸,早期的磁條刷卡已經比較少見了。

但因為定點接觸的晶片很可能因為污損的問題導致無法使用,因此近年來很多卡片都使用無線射頻的方式來傳送數據資料,例如悠遊卡、一卡通等。 這種方法就稱為無線射頻辨識系統 (Radio Frequency IDentification, RFID) 了。

無線射頻辨識是一種無線通訊技術,可以通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。 無線電的訊號是通過調成無線電頻率的電磁場,把數據從附著在物品上的標籤上傳送出去,以自動辨識與追蹤該物品。 某些標籤在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量,並不需要電池;也有標籤本身擁有電源,並可以主動發出無線電波(調成無線電頻率的電磁場)。 標籤包含了電子儲存的資訊,數公尺之內都可以識別。與條形碼不同的是,射頻標籤不需要處在識別器視線之內,也可以嵌入被追蹤物體之內。

與傳統的定點接觸或光學訊號不同,RFID 可以隨時不斷的主動或被動的發出無線射頻,只要處於 RFID 讀取器 (reader) 的讀取範圍內, 電子標籤 (一般嵌入於卡片上) 就可以被正確的讀取出來。而且讀取器本身收發距離可長可短,根據本身的輸出功率與使用頻率的不同, 從幾公分到幾十公尺均可應用。由於無線電波有較為強大的穿透力,即使隔著包裝容器也能夠輕易的使用 reader 讀取內部資料。

嘗試進行下列行為:
  1. 下課後拿出你的學生證,前往教室的門禁系統嘗試刷卡,然後查看你的卡片 ID 資訊。
  2. 同時,若你有悠遊卡等卡片,能夠刷卡取得 ID 資訊嘛?
  3. 查看你的健保卡、提款卡,上面有沒有晶片?那這個卡片能不能刷門禁卡?

近距離無線通訊(英語:Near-field communication,NFC),又簡稱近距離通訊或近場通訊,是一套通訊協定, 讓兩個電子裝置(其中一個通常是行動裝置,例如智慧型手機)在相距幾公分之內進行通訊。

近場通訊技術由非接觸式射頻識別(RFID)演變而來,其基礎是RFID及互連技術。近場通訊是一種短距高頻的無線電技術,在13.56MHz頻率運行於20公分距離內。 其傳輸速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種。目前近場通訊已通過成為ISO/IEC IS 18092國際標準、EMCA-340標準與ETSI TS 102 190標準。 NFC採用主動和被動兩種讀取模式。

每一個完整的 NFC 裝置可以用三種模式來工作:

  • 卡模擬模式(Card emulation mode):
    這個模式其實就是相當於一張採用RFID技術的IC卡。可以替代現在大量的IC卡(包括信用卡)場合商場刷卡、IPASS、門禁管制、車票、門票等等。 此種方式下,有一個極大的優點,那就是卡片通過非接觸讀卡機的RF域來供電,即便是寄主裝置(如手機)沒電也可以工作。 NFC裝置若要進行卡片模擬(Card Emulation)相關應用,則必須內建安全元件(Security Element, SE)之NFC晶片或通過軟體實現主機卡模擬(Host Card Emulation,HCE)。
  • 讀卡機模式(Reader/Writer mode):
    作為非接觸讀卡機使用,比如從海報或者展覽資訊電子標籤上讀取相關資訊。
  • 對等模式(P2P mode):
    這個模式可用於資料交換,只是傳輸距離較短,傳輸建立速度較快,傳輸速度也快些,功耗低(藍牙也類似)。 將兩個具備NFC功能的裝置連結,能實現資料對等傳輸,如下載音樂、交換圖片或者同步裝置位址薄。 因此通過NFC,多個裝置如數位相機、PDA、電腦和手機之間都可以交換資料或者服務。

在台灣的商務應用上,包括高鐵的 NFC 票卷、一卡通的手機應用(搭捷運等)等,都有用到 NFC 的技術。

拿出你的手機,看看有沒有整合 NFC 的功能。有此功能的同學請啟用 NFC 後,打開一個瀏覽器的頁面,之後與其他同學手機背靠背, 按下瀏覽器畫面將該網頁傳輸給對方。接收方請測試看有沒有取得同學傳來的瀏覽器畫面。

物聯網(英語:Internet of Things,縮寫IoT)是網際網路、傳統電信網等資訊承載體,讓所有能行使獨立功能的普通物體實現互聯互通的網路。 物聯網一般為無線網,而由於每個人周圍的裝置可以達到一千至五千個,所以物聯網可能要包含500兆至一千兆個物體。 在物聯網上,每個人都可以應用電子標籤將真實的物體上網聯結,在物聯網上都可以查出它們的具體位置。 通過物聯網可以用中心電腦對機器、裝置、人員進行集中管理、控制,也可以對家庭裝置、汽車進行遙控,以及搜尋位置、防止物品被盜等,類似自動化操控系統, 同時透過收集這些小事的資料,最後可以聚整合大資料,包含重新設計道路以減少車禍、都市更新、災害預測與犯罪防治、流行病控制等等社會的重大改變,實現物和物相聯。

總的來說,物聯網就是希望讓物品與物品之間可以自動連線處理,然後透過數據分析,讓整個物理社會能夠快速的達成某些任務。 而要達成這些任務,每個物體就得要擁有數位標籤或者是其他方式,來將本身的資料進行傳輸。當然,在該物品所在的空間, 就得要有某些收集的伺服器,來讓這些數據資料可以回傳到數據中心,提供進一步的分析與制定下一步的動作。

要說明 IoT 的功能,有個網路的圖示很有意思~如下所示: (參考來源)

IoT 示意

如上所示,要達成 IoT 的環境,最底層就是要佈建一大堆的感測器,這些感測器有類似車子、寵物晶片、個人穿戴式設備等, 也有整合到建築物、電力偵測、各項生活用品的感測資料等,這些感測資料有可能使用到 RFID 或者是藍芽、wifi 功能。 當這些數據資料收集到之後,再將資料以主動或被動的方式收集到環境中的資料中繼站 (可以是 wifi 伺服器等), 最終傳輸到雲數據資料中心。這不是最終目的~最終目的是在雲程式裡面,透過各項分析,來處理各項服務!例如自動開關冷氣、 自動寵物照護等等。

目前台灣地區由於空氣品質不良的問題日趨嚴重,因此環保署有規範全台共 76 個以上的空氣品質監測站資料,來作為法規的空氣品質標準。 相關的即時空氣品質監測資料如下列連結所示:

不過由於監測站的數值為每小時變化一次,而且在大都會地區比較細微的區域,其實每區的狀況可能根據當時的排放情況而有不同的空品狀態發生。 目前台灣地區人們經常使用所謂的空氣盒子 (air box) 來作為另一個空氣品質監測的數據。其實空氣盒子也可以被視為一個底層的 IoT 的監測器~ 雖然有工程的角度來說,air box 所監測的數據其實是『相當的不準』~不過,如果將該監測數值作為一個趨勢來觀察, 則也是一個可以連續監測生活周遭空氣品質的方式之一~說不定未來可以根據這種趨勢 (真的是用來觀察趨勢就好,這個數值真的不要太當真...), 然後加入某些可以模擬的數據分析,難保未來的資料探勘不會出現可提供管制策略的依據哩!

點選上面的空氣盒子網頁版連結,查閱一下目前台灣地區的空氣品質現況。這個就是簡易的透過申請 air box 製作出可以使用 wifi 上傳數據資料到數據中心, 然後數據中心透過雲程序的處理,結合 google map 所進行的一個 IoT 的範例!若有進一步的分析,說不定可以提供許多應用。例如跑馬拉松的舉辦單位, 可以透過長期的趨勢分析,了解到可能可以舉辦的路跑路線等,作為一個較為安全的空品監測與運動的連結等。

12.3: 雲端服務 (gmail 的相關應用

早期我們這些老人家,要使用辦公室生產力軟體 (Office) 以及程式設計或者是 3D 的相關軟體,大多數都需要桌機 PC 來處理!目前許多圖形影像處理軟體, 以及比較特別的軟體仍須藉由本地機器的顯示界面 (說穿了,就是顯示卡) 來提供較強大的運算能力之外,大部分的服務都可以在網路上面, 以簡單的瀏覽器或手持式裝置的 App 來達成目的!尤其是生產力軟體的類似 word, excel, power point 等功能的軟體, 大部分都能夠經由瀏覽器即可達成運作的效果!同時,由於網路速度的提昇 (4G, Wifi 等等),現在連檔案系統都可以整合在雲上面了 (網路磁碟機)。

  • 瀏覽器 (browser)

Google 在很早以前就想過,既然所有的服務都可以在網路上面完成,那麼是否『作業系統就是一個瀏覽器就好了!其他的功能通通不需要!』 在這樣的想法上,他們先開發出 chrome 這個瀏覽器,然後經過一段時間的努力,開發出 chrome 筆記型電腦,相當有趣!

嘗試思考一下,你在 PC 上面或手機上面使用的軟體有什麼?大部分的朋友打開電腦就是社群網站,或者收發 email 透過 gmail 來處理, 某些公文或者是文件系統也是透過瀏覽器登入檢查。至於手機的使用,除非是手遊,否則大部份看新聞、查資料,也多是使用瀏覽器而已。 所以,瀏覽器真的是很重要的一個軟體!

市面上流通的瀏覽器相當多,我們可以透過底下的統計網站來瞧瞧目前熱門的瀏覽器是什麼:

看起來目前 (2018) 最熱門的瀏覽器應該就是 google 的 chrome 了!因此目前 chrome 經常有大型改版,許多的外掛軟體也可能因為 chrome 的既定政策而失效呢!

分別由底下兩個網站的連結,調查一下目前全球最熱門的網站是誰?藉以了解大家都上網幹麻了!
  • Chrome 的簡單設定

chrome 的設定相當多樣化~同時 chrome 也推出自己的商場,可以自由的安裝外掛程式。我們先來處理幾個簡單的設定:

  • 設定 proxy:
    Proxy 中文為代理伺服器,可以透過代理伺服器的功能,讓瀏覽器取得網頁的方向轉向。本系用來作為設定連結到國外取得色彩認證的一個重要中繼站。 設定的方法為:『:』 -->『設定』 -->『進階』 -->『開啟 proxy 設定』 -->『LAN設定』 -->『Proxy 伺服器』。即可進行設定了!
  • 擴充功能安裝網頁版 line 測試:
    chrome 擁有相當多的外掛~目前外掛也經常被稱為『擴充功能』。舉例來說,筆者也挺喜歡使用網頁版的輕量型 line 界面。使用方式為『:』 -->『更多工具』 -->『擴充功能』 -->『點選左上角三條線,按最底下 "開啟chrome線上應用程式"』 -->『搜尋 bar 填入 line 關鍵字』 -->『安裝第一個 line 圖示』 這樣你的 chrome 右上角就會多出一個 line 的圖示囉!
由於網頁的編碼問題已經很少產生錯誤,所以 chrome 在 55 版以後將這個功能從功能表當中取消了。不過,某些時刻 (例如我們自己寫 PHP 網頁) 會忘記設定編碼, 此時網頁會呈現亂碼。請由上面的擴充功能方式,搜尋『 charset 』或『編碼』關鍵字,安裝 charset 軟體,嘗試看看能不能轉換個別的編碼!
  • 雲端:雲程序與端點設備

基本上,所謂的『雲端』其實指的是『雲』與『端』。由 ISP 將用戶所需要的平台、軟體以及服務通通整合到雲裡面 (cloud),當客戶有需要用到某些功能時, 透過端點設備 (不論是平板、PC、精簡電腦、名片型電腦,反正,有螢幕鍵盤滑鼠,可以有網路連接的設備即可) 連接到雲裡面,使用雲裡面的服務來達成各項功能, 這就是整體雲端的結構。

最簡單的想法,包括 Google 搜尋、Facebook 的訊息留言社團等功能、gmail 的郵件與網路磁碟功能等等,都可以視為是一個雲服務! 而如果是商務應用方面,包括 Amazon 的 EC2 或 AWS 的虛擬機器產品,微軟的 Azure 虛擬機器、中華電信的網頁空間代管等等,都可以是一個雲服務! 我們幾乎只要透過瀏覽器,就可以設定、操作這些服務了!自己並不需要額外架設網路伺服器!當然,要達成商務應用, 上述的功能還是通通需要花費一些月租費的 (在網路上的服務通常是使用『租借』的方式,而不是買斷的方式。要達成長期收費, 這樣的服務架構才是合理的!)。

  • Gmail 的使用

如果是一般社會人士,請參考 gmail 官方網站的說明去建置你專屬的 gmail 帳號,如果是崑山科大的學生可以參考底下的說明來啟動你的 gmail 喔!

崑山科大的學生在入學後都會取得一組所謂的 KSU ID 的帳號,崑山計中與 Google 合作,因此崑大的學生會取得 KSUID@g.ksu.edu.tw 這樣的 email 位址。 同學在開學後取得了相關的帳號與密碼之後,到底下的連結網站去啟用你的 gmail 帳號!這個帳號與你自己申請的 gmail 帳號幾乎沒有差異, 只是,多了比較大容量的雲端磁碟機的使用喔!所以,你依舊可以使用兩個 gmail 帳號沒問題!

在上述的畫面中,登入你的 KSUID 與密碼,同時輸入驗證碼之後,就可以啟用你的 @g.ksu.edu.tw 這個 gmail 的位址囉! 啟用的畫面有點像底下的模樣,同學們請自行前往啟用你的 gmail 帳號。

KSU 的 gmail

如果啟用成功,或者是你 gmail 密碼忘記,要使用你的 KSUID 來重新設定密碼,那麼上面的畫面持續點選啟用及變更之後, 你的密碼就會復原成為最原始的那個密碼了。如果一切順利成功,你就會看到如下的示意圖:

KSU 的 gmail

此時,點選『 http://gmail.ksu.edu.tw 』的網址連結,就可以前往 gmail 登入了!底下為帳號與密碼的登入示意圖:

KSU 的 gmail KSU 的 gmail

若登入成功,就會看到如下的畫面,代表你已經順利的登入 gmail 了!那就可以開始收發信件囉!

KSU 的 gmail

如果需要更詳細的說明,點選上面圖示的『學習使用 Gmail』按鈕,就有相當多詳細的說明,所以筆者在此就不多加口水解釋。 如果要查看信件,直接點選上述畫面的郵件部份 (Gmail 小組那行字),那如果要寫信出去呢?就點選上述畫面的『撰寫』按鈕即可。 按下『撰寫』之後,會出現類似如下的畫面:

KSU 的 gmail

先在 1 號位置輸入你要傳輸的對方 email 位址,如果有其他副本要傳送,就點選 4 號箭頭的『副本』即可,如果副本的 email 不想讓人看到, 那就點選『密件副本』,此時其他收件者與副本的郵件接收者,不會看到密件副本的收件者。(其實為了擔心朋友的 email address 被曝光太多次, 適時的使用密件副本也是合理的!)。之後填寫主旨 (2號箭頭) 與本文 (3號箭頭) 之後,若有其他要夾帶的檔案時,按下 5 號箭頭處,然後選擇正確的檔案, 最後就能傳送出去 (6號箭頭) 了!

如果想要知道寄出去的信件有哪些,那就可以透過如下的畫面去點選『寄件備份』資料,即可找到自己寄出的資訊,也方便自己未來查詢啊!

KSU 的 gmail
  • 雲端硬碟的使用

除了 gmail 這個好用的功能之外,事實上 gmail 的帳號可以同步處理雲端硬碟的應用喔!所謂的雲端硬碟,就是將你的資料複製到 google 的伺服器上, 未來在任何地方,包括你的手機或平板,都可以透過相同的 gmail 帳號來下載同一份資料!對於經常外出工作的商務人士來說, 或者是得要到其他不同的地區報告的人們來說,都是一個很不錯的工具!

先參考前一小段資料的圖示,在 gmail 瀏覽器的右上角有個好多方塊模樣的小圖示,就在你的姓名顯示處,點選下去後,就會看到『雲端硬碟』了! 整個點選的畫面有點像底下這樣:

KSU 的 gmail

點選雲端硬碟之後會出現如下的畫面,在下列的畫面中,點選『我的雲端硬碟』按鈕,裡面會出現『新資料夾』、『上傳檔案』、『上傳資料夾』等動作! 你可以先點選『新資料夾』,然後建立一個名為『KSU_DIC』的目錄來看看。若一切順利,就會出現一個目錄的按鈕。

KSU 的 gmail

當點選『 KUS_DIS 』的按鈕之後,你就可以透過拖曳的方式將你桌面上的資料複製上傳到雲端硬碟了!那未來你在任何地方需要使用到該檔案時,一樣透過拖曳的方式, 就可以將該檔案下拉到你的桌面去處理囉!

KSU 的 gmail
  • Google 的文件系統

事實上 gmail 帳號除了磁碟之外,也提供生產力軟體的運作喔!舉例來說,我們使用 word 檔案為例,請將 word 檔案傳送到雲端磁碟上, 然後在檔案上面按下滑鼠右鍵,再移動到『選擇開啟工具』之後,點選『Google 文件』按鈕,如下所示:

KSU 的 gmail

此時系統會將該檔案轉成 google 文件的格式,你就能夠在 google 瀏覽器上面直接運作生產力軟體喔!整個操作的流程與 word 差異不大, 就是一些小按鈕放置的位置會不太一樣~至少你的資料都在雲裡面,隨時可以去撈取與修改喔~

KSU 的 gmail

除了修改上傳的檔案之外,google 文件也能夠從無到有去新建新的文件資料。舉例來說,我們想要建立電子試算表,可以點選 gmail 瀏覽器畫面右上角的『試算表』圖示, 如下所示:

KSU 的 gmail

在出現的畫面中,如下所示,點選 + 字號,就可以新增一個新的電子試算表!更有趣的是,許多的函數與相關資料用途,都跟 excel 差異不大! 你可以將我們之前做的台北市長投票率進行再次的測試 (數據資料請下載後,打開 excel 直接複製貼上),如下圖所示。

KSU 的 gmail

甚至函式庫、插入新的圖表等,都可以適用喔!相當有趣!

KSU 的 gmail
  • Google 相關文件的共用功能

如果你有多人需要共同編輯同一份資料時,就可以開啟所謂的『共用』模式喔!透過共用,就可以多人共同來協助一起撰寫或處理該文件資料。 舉例來說,班上如果有兩個以上的同學負責總務,此時總務可以將班上的財務報表以電子試算表共用給另外一個同學~這樣這兩位總務同學, 就可以互相協助統計大家所花費與收入的資料平衡了!

你可以在 google 試算表當中,右上角點選『共用』,如下所示:

KSU 的 gmail

在出現的畫面中,直接在底下填寫對方的 gmail 位址,然後按下傳送,就可以讓對方取得這個檔案的編輯權限了。接下來,請對方登入自己的 gmail 之後, 直接按下試算表,在試算表的主畫面中,就可以看到這個檔案的存在囉!

KSU 的 gmail

12.4: 使用 rsync 備份的方式

雖然從上個小節我們知道 google 的雲端應用相當有趣!也可以適合一般個人在平時的使用,甚至手機、平板系統也能夠透過瀏覽器直接編輯所需要的檔案! 這對商務人士來說真的很有幫助。但不可諱言的,其實有許多的檔案/軟體,或有點隱私性質的資料,你應該不會想要上網傳輸的。 此時,你就得要使用到本機系統的儲存功能了。

但是與 google 雲端不同的是,google 雲端的檔案系統保護是很足夠的,但我們一般的個人電腦,很可能由於檔案系統或磁碟本身的問題,造成檔案的遺失與損毀。 此時,經常性的對本機電腦做檔案備份,是不錯的思考方向。尤其現在外接式硬碟挺便宜的,而且容量大,同時加上 USB 3.0 的高速傳輸功能, 所以,買一顆來放在桌機、筆電旁邊,有需要時進行一個大備份,應該是個不錯的思考方向。

不過,如果是直接使用複製的方法來強迫複製,那麼當你的資料量大到幾百個 GB 時,複製的行為是很花時間的。 那能不能透過較輕鬆的方式來複製,例如差異分析比較,只有變動過的檔案才複製,沒有變動過的就不要複製~如此一來,應該會比較快速的處理! 畢竟是透過差異分析啊!所以,只複製有更動過的~那速度當然應該會快上很多!

  • Linux 的 rsync 指令功能

使用 rsync 的功能相當簡單!如果想要備份所有的資料,使用『 rsync -av 來源 目標 』這樣的語法就好了!目標必須要是目錄,來源則是你想要備份的資料了。

底下的動作請用 root 的身份來進行,目標是將 /etc, /root, /home, /var/spool/mail 等三個目錄進行備份,備份到 /backups/systems/ 裡面去:
  1. 先建立 /backups/systems/ 這個目錄
  2. 以 rsync 將預計備份的三個目錄完整的複製到剛剛建立的 systems/ 目錄內 (需要注意的是,如果要備份目錄本身,則不可以加上 / 在結尾, 否則會出現錯誤。例如 rsync -av /etc/ /target 與 rsync -av /etc /target 的結果會不一樣喔!)
  3. 重複一次上述的指令,會出現什麼狀況?
  4. 使用 vim 到 /root 底下新建一個名為 readme 的檔案,內容隨便寫。
  5. 再次的 rsync 備份,結果又會出現什麼狀況?
  • Windows 的 rsync 指令功能

rsync 真的很好用,不過原生的 rsync 指令僅支援 Linux 系統而已。後來 itefix.net 這個網站的開發者針對 windows 將 rsync 移植過來, 軟體就被稱為 cwrsync 了!不過,目前 (2018) 這個 cwrsync 已經開始收費了~講到收費就很頭疼~我們只是要測試而已啊!而且,重點是希望本機備份而已! 並不要使用到網路功能~那怎辦?沒關係,我們就用最原始的 Windows 上面模擬 Linux 的 bash 界面工具,稱為 cygwin 的傢伙!你可以到底下的連結去下載, 在底下的連結頁面中找到名為『 setup-x86_64.exe 』的連結,點下去就 OK 了!

下載完成之後,請雙擊 setup-x86_64.exe 檔案來安裝。預設的 cygwin 安裝時,使用的是最小安裝,因此並沒有提供這個額外的 rsync 工具, 所以,安裝的過程中,你最好留意一下相關的額外軟體套件庫。底下我們就一個一個來解釋一下安裝的畫面。預設 setup-x86_64.exe 的安裝過程中, 其實是等你選擇了軟體之後,才由網路上面下載你需要的軟體來安裝的!因此如下所示,你得要選擇『 Install from Internet 』那個項目才行。

cygwin 的安裝示意圖

至於安裝的目錄,除非你有特殊需求,否則建議保留預設的 C:\cygwin64 即可!

cygwin 的安裝示意圖

同樣的,下載暫存區也放置到預設的目錄即可!不需要更動啦!

cygwin 的安裝示意圖

因為我們是直接透過瀏覽器下載,因此直接使用系統的 proxy 設定即可!

cygwin 的安裝示意圖

接下來反而是比較重要的!因為我們可以選擇 cygwin 在台灣的映射站台,那就不用跑去國外下載囉!如下圖所示,最後面的幾個網站, 就有網址為 .tw 的映射站台,點選之後按下下一步即可。

cygwin 的安裝示意圖

進入軟體挑選畫面如下所示,請在搜尋框 (1號箭頭) 填入 rsync 關鍵字後按下 [enter],就會出現中間視窗的項目。點開『 Net 』那個類別 (2號箭頭), 就會看到 rsync 的項目!點選 3 號箭頭的位置,你就會看到出現版本的資訊!你可以選擇比較新的版本。之後就下一步吧!

cygwin 的安裝示意圖

接下來只是讓你確認所選擇的軟體而已~請確定有 rsync 這個軟體喔!若沒有,請回前一頁再次處理一下囉!

cygwin 的安裝示意圖

然後是一連串的下載與安裝過程!

cygwin 的安裝示意圖

安裝完成之後,隨便你,看你要不要啟用 cygwin 的快速連結小圖示!

cygwin 的安裝示意圖

完成安裝之後,你會發現在 C:\cygwin64\bin 有個名為 rsync.exe 的指令,那就是我們要執行的程式了!另外, 你也可以在桌面上或開始程式集裡面找到『 cygwin64 terminal 』的指令,點點看,你會發現類似 Linux 的終端機出現了! 只是與 Linux 的資料不一樣,因為 Windows 使用的是 C:, D: 槽的概念,Linux 並沒有啊!那怎辦!?

別擔心,在 cygwin 的指令執行過程中,他會將各個磁碟分割槽以底下的概念來進行處理的:

  • C: --> /cygdrive/c/
  • D: --> /cygdrive/d/
  • D:\games --> /cygdrive/d/games/

以此類推!好了!那麼現在我們來執行一下,如何將 C:\cygwin64 完整的備份到 C:\backups\ 呢?首先,你要先手動建立 C:\backups 才行, 然後在你的桌面新增一隻程式,檔名為: backup.bat (記得要將副檔名修改的功能給啟用),內容直接寫成這樣就好:

C:\cygwin64\bin\rsync  -rltv  --del  /cygdrive/c/cygwin64  /cygdrive/c/backups
pause

接下來雙擊 backup.bat 這個檔案,看看執行的結果如何?重複執行一次又如何?

12.5: 課後練習

請使用 word 檔案 (.doc 或 .docx) 進行下列題目的撰寫(某些題目需要加上圖檔),且檔案容量請不要超過 2MBytes 以上, 以 1Mbytes 為宜,亦即你的圖檔需要限制解析度,並請注意:

  • 首次使用上傳系統時,務必使用 pietty 更改一次密碼,並請將密碼自己記憶下來,未來不能隨時變更密碼的。
  • 檔名請設定為: os_4XXXCYYY_unit12.doc (4XXXCYYY 是你的學號,請填正確,有分大小寫,請確認)
  • 請使用 filezilla 搭配 FTP 協定 (port 21) 上傳
  • 請上傳到你家目錄底下的 os 目錄中 (若不存在,請自行建立該目錄)

開始本章節題目:

  1. 嘗試說明 4G 與 5G 的基本傳輸速率大概分別是多少?
  2. 台灣地區 4G 技術有 LTE 及 WiMAX 兩種,嘗試分析為何是 LTE 勝出?
  3. 4G 電信技術當中提到一個 VoIP,請查詢 wiki ,並且 (1)說明什麼是 VoIP? (2)使用的傳輸封包是哪一種協定 (TCP/UDP)
  4. Wifi 主要有兩個無線頻率,分別是哪兩段?
  5. 嘗試找出 802.11n 及 802.11ad 的頻率與最大傳輸速度分別是多少?
  6. ISM 是哪些英文的縮寫?各國共用的 ISM 頻段是多少?
  7. 拿出健保卡、學生證這兩個卡片,哪個屬於 RFID 系統?哪個又使用晶片系統?
  8. NFC 有三種模式來工作,我們上課時使用手機與手機對傳,應該是屬於哪一種工作模式?
  9. 利用課程中介紹的 gmail 文件共用的功能,建立一個你的學號的檔名,然後將檔案分享給 S106000132@g.ksu.edu.tw 的用戶。
  10. 利用你的 gmail 發送一個信件,主旨為你的學號,內容隨便寫,然後寄給 S106000132@g.ksu.edu.tw 的用戶。
  11. 假設你要將你的 D 槽整個備份到隨身硬碟,隨身硬碟透過 USB 傳輸,在你的系統中隨身硬碟為 P 槽,那麼透過 cygwin 的 rsync 要如何撰寫那隻 backup.bat 的內容?寫下來。