數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2024-01-20匯報人：AA數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議與技術(shù)傳輸層協(xié)議與技術(shù)應(yīng)用層協(xié)議與技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全與管理策略contents目錄CHAPTER數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)01數(shù)據(jù)通信概念及發(fā)展歷程數(shù)據(jù)通信是指通過傳輸媒介，將數(shù)據(jù)從一處傳送到另一處的過程。它涉及到數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和解碼等環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)通信的發(fā)展歷程經(jīng)歷了模擬通信、數(shù)字通信和寬帶通信等階段，隨著技術(shù)的不斷進步，數(shù)據(jù)通信的速率、可靠性和安全性都得到了顯著提高。數(shù)據(jù)在多個并行信道上同時傳輸，速率快，但成本高、占用資源多。并行傳輸數(shù)據(jù)在單個信道上按位依次傳輸，成本低、占用資源少，但速率相對較慢。串行傳輸以固定的時鐘頻率進行數(shù)據(jù)傳輸，適用于高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸。同步傳輸以字符為單位進行數(shù)據(jù)傳輸，每個字符前都加上起始位，字符后加上停止位，適用于低速、小容量的數(shù)據(jù)傳輸。異步傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式及特點數(shù)據(jù)通信性能指標(biāo)單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常以比特率（bps）表示。傳輸過程中發(fā)生錯誤的比特數(shù)與總比特數(shù)之比，用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。信道能夠傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，受信道帶寬和信噪比等因素影響。數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端所需的時間，包括傳輸時延、處理時延和傳播時延等。傳輸速率誤碼率信道容量時延CHAPTER網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)02計算機網(wǎng)絡(luò)是由一組自主的計算機互聯(lián)形成的系統(tǒng)，這些計算機可以通過網(wǎng)絡(luò)共享資源。計算機網(wǎng)絡(luò)的定義根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍，計算機網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。計算機網(wǎng)絡(luò)的分類計算機網(wǎng)絡(luò)概述及分類局域網(wǎng)是一種在小范圍內(nèi)實現(xiàn)計算機通信和資源共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。局域網(wǎng)定義包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）等。局域網(wǎng)技術(shù)主要包括網(wǎng)卡、集線器、交換機、路由器等。局域網(wǎng)設(shè)備局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)是一種覆蓋大范圍地理區(qū)域的計算機網(wǎng)絡(luò)，通常使用公共通信設(shè)施進行連接。廣域網(wǎng)定義包括X.25分組交換網(wǎng)、幀中繼（FrameRelay）、異步傳輸模式（ATM）等。廣域網(wǎng)技術(shù)主要包括路由器、調(diào)制解調(diào)器（Modem）等。廣域網(wǎng)設(shè)備廣域網(wǎng)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)定義互聯(lián)網(wǎng)是由全球范圍內(nèi)的計算機網(wǎng)絡(luò)互相連接形成的巨大網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的資源共享和信息交流。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括TCP/IP協(xié)議族、HTTP協(xié)議、SMTP協(xié)議、FTP協(xié)議等?；ヂ?lián)網(wǎng)設(shè)備主要包括路由器、服務(wù)器、客戶端設(shè)備等。CHAPTER數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與技術(shù)03在接收方實現(xiàn)位流中幀的識別，即能從位流中區(qū)分出幀的起始與終止。幀同步用于使接收方確定接收到的幀在傳輸過程中是否遭受到破壞（差錯）。差錯控制限制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流量，使其發(fā)送速率不致超過接收方所能承受的能力。流量控制數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立、維持和釋放過程。鏈路管理數(shù)據(jù)鏈路層功能與服務(wù)點對點協(xié)議（PPP）一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法，一個用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP，一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCPs。PPP幀格式標(biāo)志字段F、地址字段A、控制字段C、協(xié)議字段、信息字段、填充字段、幀檢驗序列FCS。PPP工作過程建立連接階段（LCP進行協(xié)商）、鑒別階段（可選）、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議階段（NCP進行協(xié)商）、數(shù)據(jù)傳輸階段。PPP組成以太網(wǎng)幀格式MAC地址、MAC幀的發(fā)送和接收過程。以太網(wǎng)MAC層以太網(wǎng)交換機交換機的工作原理、交換機的三種交換方式（直通式交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換、碎片隔離式交換）。前導(dǎo)碼、幀起始定界符SFD、目的地址DA、源地址SA、類型/長度字段、數(shù)據(jù)字段、填充字段PAD、幀檢驗序列FCS。以太網(wǎng)協(xié)議（Ethernet）CHAPTER網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議與技術(shù)04網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將上層協(xié)議的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，并通過路由選擇將其傳輸?shù)侥繕?biāo)主機。數(shù)據(jù)包傳輸根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法，選擇最佳路徑將數(shù)據(jù)包從源主機傳輸?shù)侥繕?biāo)主機。路由選擇通過一系列機制避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，確保數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。擁塞控制網(wǎng)絡(luò)層功能與服務(wù)123互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸和路由選擇。IP協(xié)議IPv4地址由32位二進制數(shù)表示，通常采用點分十進制表示法。IPv4地址空間有限，已經(jīng)面臨枯竭。IPv4地址結(jié)構(gòu)IPv6地址由128位二進制數(shù)表示，采用冒號十六進制表示法。IPv6具有更大的地址空間和更高的安全性。IPv6地址結(jié)構(gòu)IP協(xié)議及IPv4/IPv6地址結(jié)構(gòu)常見的路由選擇算法包括最短路徑算法、洪泛算法、距離矢量算法等，用于確定數(shù)據(jù)包從源主機到目標(biāo)主機的最佳路徑。路由選擇算法靜態(tài)路由協(xié)議需要手動配置路由信息，適用于小型網(wǎng)絡(luò)或特定場景。靜態(tài)路由協(xié)議動態(tài)路由協(xié)議能夠自動學(xué)習(xí)和更新路由信息，常見的動態(tài)路由協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等。這些協(xié)議通過交換路由信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動化配置和優(yōu)化。動態(tài)路由協(xié)議路由選擇算法與路由協(xié)議CHAPTER傳輸層協(xié)議與技術(shù)05確保數(shù)據(jù)在發(fā)送端和接收端之間可靠、有序地傳輸。提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)多路復(fù)用與分用流量控制與擁塞控制錯誤檢測與糾正在同一主機上支持多個應(yīng)用程序同時通信，實現(xiàn)多路復(fù)用與分用。防止發(fā)送方過快地發(fā)送數(shù)據(jù)，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。通過校驗和等機制檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯誤，并進行糾正。傳輸層功能與服務(wù)TCP協(xié)議原理及應(yīng)用TCP協(xié)議概述TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP連接建立與釋放通過三次握手建立連接，四次揮手釋放連接，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴CP數(shù)據(jù)傳輸采用滑動窗口機制進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)流量控制與擁塞控制。TCP應(yīng)用廣泛應(yīng)用于需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍?，如Web瀏覽、電子郵件、文件傳輸?shù)取DP應(yīng)用適用于對實時性要求較高、可以容忍少量數(shù)據(jù)丟失的場景，如實時音視頻傳輸、在線游戲等。UDP協(xié)議概述UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是一種無連接的、不可靠的、基于數(shù)據(jù)報的傳輸層通信協(xié)議。UDP數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送方將數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)報，直接發(fā)送給接收方，無需建立連接。接收方收到數(shù)據(jù)報后，根據(jù)端口號將數(shù)據(jù)交付給對應(yīng)的應(yīng)用程序。UDP特點傳輸速度快、開銷小、實時性強，但不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。UDP協(xié)議原理及應(yīng)用CHAPTER應(yīng)用層協(xié)議與技術(shù)06應(yīng)用層是用戶與網(wǎng)絡(luò)交互的接口，提供圖形化界面或命令行界面，方便用戶進行網(wǎng)絡(luò)操作和管理。提供用戶界面應(yīng)用層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)可傳輸?shù)母袷剑缥谋?、圖像、音頻、視頻等，并進行必要的編碼和壓縮。數(shù)據(jù)表示與編碼應(yīng)用層管理著用戶之間的會話，包括建立、維護和終止會話，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和同步。會話管理應(yīng)用層提供加密、認(rèn)證和授權(quán)等安全服務(wù)，保護用戶數(shù)據(jù)和隱私不受未經(jīng)授權(quán)的訪問和攻擊。安全服務(wù)應(yīng)用層功能與服務(wù)HTTP協(xié)議原理HTTP（HypertextTransferProtocol）是一種無狀態(tài)的請求/響應(yīng)協(xié)議，用于Web瀏覽器和服務(wù)器之間的通信。它使用TCP作為傳輸層協(xié)議，通過請求方法和URL來指定操作類型和資源位置，實現(xiàn)Web頁面的瀏覽和數(shù)據(jù)傳輸。HTTPS協(xié)議原理HTTPS（HTTPoverSSL/TLS）是在HTTP協(xié)議基礎(chǔ)上增加了SSL/TLS加密層，通過對傳輸數(shù)據(jù)進行加密和認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)的機密性、完整性和身份認(rèn)證，提供更安全的Web通信服務(wù)。HTTP/HTTPS應(yīng)用HTTP和HTTPS協(xié)議廣泛應(yīng)用于Web瀏覽、電子商務(wù)、在線支付、社交網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。HTTP/HTTPS協(xié)議原理及應(yīng)用DNS（DomainNameSystem）：DNS是一種分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于將用戶可讀的域名轉(zhuǎn)換為計算機可讀的IP地址，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的定位和訪問。DNS協(xié)議定義了域名的層次結(jié)構(gòu)、命名規(guī)則、查詢和更新等操作。DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol）：DHCP是一種動態(tài)主機配置協(xié)議，用于自動給網(wǎng)絡(luò)上的計算機分配IP地址和其他網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（如子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等）。DHCP協(xié)議簡化了網(wǎng)絡(luò)管理，提高了IP地址的利用率。FTP（FileTransferProtocol）：FTP是一種文件傳輸協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)上進行文件的上傳和下載。FTP協(xié)議支持多種文件類型和傳輸模式，提供用戶名和密碼認(rèn)證機制，確保文件傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴NS/DHCP/FTP等常見應(yīng)用層協(xié)議介紹CHAPTER網(wǎng)絡(luò)安全與管理策略07惡意軟件、釣魚攻擊、DDoS攻擊、SQL注入等。定期更新軟件和操作系統(tǒng)、使用強密碼和多因素身份驗證、限制不必要的網(wǎng)絡(luò)訪問、安裝防病毒軟件等。網(wǎng)絡(luò)安全威脅與防范措施防范措施常見的網(wǎng)絡(luò)安全威脅通過設(shè)置規(guī)則來控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸，阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。