什麼是NASA？跟太空有關嗎？

網路管理及系統管理(Nerwork Administration & System Administation)，英文縮寫NASA，跟某太空總署一點關係也沒有。 這是一門台大資工系學士部開設的課程，當你修完這3學分後，視學習成果而定，有機會能參加更進一步的培訓，最後甚至能參與系上的網路與系統管理團隊。 不過這門課在系上也是出了名的「充實」，據上這門課的蔡教授本人稱，每週平均會花10~20小時在這門課的作業上。 而且上課內容通常是比較概論性的(畢竟一個Topic怎麼可能在短短三個小時內講完呢)， 而作業通常要求實作，因此很考驗學生在網路上搜尋、看Docs、以及解決問題的能力。

這個系列我大概會分四篇出，一篇寫4週的內容，四篇恰好可以完成16週的課程。

第0週：想修NASA嗎？先做作業吧

雖然前面說這門課很難，但想加選的人依舊絡繹不絕，因此寒假期間會公佈Homework 0，給了大概一個月左右的時間讓想選課的人完成， 最後會依據分數來錄取約70人左右得以參加後續的正式課程。據教授所述，最後加入課程的學生都至少在HW0中拿到100分(滿分為103分)。以下說說筆者今年的情形。

HW0分成NA(網路管理)與SA(系統管理)兩個大章節。NA主要是問答題，內容大概是一些網路常見協定或網路相關的基本知識，包括但不限於：

  • VPN
  • NAT
  • IP/TCP
  • DDoS
  • HTTP/HTTPS
  • …more

諸如此類。不過問題通常不會太細節，主要是考驗你對這些名詞有沒有一個基本的認識。

SA部分則是提供了一個Arch Linux虛擬機，學生要在虛擬機中用sh command，找出各個題目要求的flag：一組特定的答案字串(總之就是CTF啦)。 這邊的題目需要的操作不會太難，指令通常很簡單，資工人不能不會的那種，像是切換目錄、連ssh、調整檔案權限等等，網路基本上都找得到。

第1週：系統管理都在幹嘛？

第1週時，HW0還沒有完成批改，因此本週沒有作業：)

這週的課程主要在討論作為一個「系統管理者」，我們該如何安排我們的計畫。這聽起來簡單，但系統管理最重要的就是「防範未然」以及「處理突發狀況」的能力。 假設今天NTU COOL掛了，全校的師生沒辦法繳交作業、觀看上課錄影、甚至是在期中考週時，在NTU COOL上進行期中考的課程該怎麼辦？ 這些都是作為System Admin都要處理的課題。

教授舉了幾個以前管理NTU COOL時的例子，最重要的是必須要有計畫。硬碟內的東西一定要有備份，這樣當某顆硬碟壞掉時，才不會丟了重要的資料。 升級韌體與設備時，必須考慮到如果無法正常運作，那要麼樣恢復為原本的配置與版本？這些都是必須進行事先規劃，才能一邊更動服務的同時，又讓服務持續在線。

第2週：Bash Script

這週的課程主題就是Bash Script啦！Bash是一種unix shell，接收使用者輸入的指令來進行各種互動，而Bash Script就是這些指令的腳本了。 只要將想執行的一連串指令先寫成檔案，需要使用時只要將腳本傳給Bash，就能直接執行裡面的內容，因此，只要會使用Bash Script，就能將許多開發時的固定流程給自動化。 課堂上簡單講解了變數、If-Else、For跟While迴圈、Function，以及一些常用指令的列表。Bash的指令多且複雜，因此可以搭配Bash Cheatsheet當作小抄，以及shellcheck幫助找出錯誤以及風格問題。 另外，為了要在終端機環境中也能編輯檔案，我們也要學習使用Vim，在終端機中只用鍵盤完成文件編輯。Interactive Vim Tutorial這個網頁可以讓你對Vim的操作有基本的認識。

第3週：磁碟分割

這一週的主題是磁碟分割。要完成這週的作業，主要需要使用的技能為：

  1. 使用fdisk幫磁碟建立GPT partition table並切分磁區
  2. 使用mdadm建立RAID磁碟陣列
  3. 使用cryptsetup幫磁碟加密
  4. 使用lvm建立虛擬磁區
  5. 在空無一物的磁碟上安裝Archlinux並成功開機

實際上，上課內容以及lab都只提到了1~4點的內容，真正的難點在第5點。這是目前我在NASA課上花最多時間研究的一週，這個Archlinux安裝的部分也占了我繳交出去作業報告中一半的頁數…

Archlinux沒有像Ubuntu那樣的安裝光碟或映像檔，因此連boot loader(在本次作業中使用GRUB)以及initramfs都要自行裝在硬碟中。認識電腦開機流程後，基本上做法可以參考Archlinux wiki的各種頁面來學習。(花了很多時間在看這些頁面呢。)

第4週：乙太網路、VLAN

這週是第一次NA領域的課程，介紹了IP/TCP Model中最基礎的Link Layer。目前最常用的Link Layer技術就是乙太網路了。 乙太網路以前一般是用同軸纜線構成的，意思就是同一個網路的電腦都連接在一條大纜線上，但是纜線一次只能傳送一個封包的訊號， 兩個封包在纜線中會彼此干擾訊號，稱之為碰撞(Collision)，所以我們通常使用CSMA/CD協定來偵測及避免碰撞。

另一個有關Link Layer的技術就是VLAN。我們可以設定連接網路的交換器，為各個端口指定一個VLAN編號， 然後在轉送封包時，只轉發那些來源端口跟目的端口擁有相同VLAN的封包，就能在一個實體網路中隔離出多個虛擬的網路。

這週的Lab與Homework要使用Cisco Packet Tracer來練習用cisco cli設定交換器。 除了最重要的設定VLAN外，也要設定交換器的ssh連線和使用者密碼，整體來說是個相對簡單的作業。

Cisco Packet Tracer的使用介面

(待續…)