《初識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課件

初識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的一部分。它連接了世界各地的人們，使信息能夠快速便捷地傳遞。DH投稿人：DingJunHong課程導(dǎo)言課程目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、組成、分類、工作原理和應(yīng)用.課程內(nèi)容涵蓋計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、TCP/IP協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)管理等方面.學(xué)習(xí)方式課堂講解、案例分析、實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合,幫助學(xué)生掌握理論知識(shí)并進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用.學(xué)習(xí)建議積極參與課堂互動(dòng),預(yù)習(xí)課本內(nèi)容,完成實(shí)驗(yàn)作業(yè),鞏固學(xué)習(xí)成果.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將geographicallydispersedcomputersinterconnected,enablingcommunicationandresourcesharing.它是一個(gè)由硬件、軟件、協(xié)議和用戶組成的系統(tǒng)，通過通信線路將多個(gè)計(jì)算機(jī)連接起來，使它們能夠相互通信和共享資源，并實(shí)現(xiàn)信息交流和資源共享。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成計(jì)算機(jī)是網(wǎng)絡(luò)中最基本的元素，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)、發(fā)送和接收信息。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是連接計(jì)算機(jī)的物理通道，例如網(wǎng)線、光纖、無線電波。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是連接計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的橋梁，例如路由器、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)軟件負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)資源、控制數(shù)據(jù)傳輸，例如操作系統(tǒng)、協(xié)議棧。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類11.按覆蓋范圍分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，可分為廣域網(wǎng)(WAN)、局域網(wǎng)(LAN)和城域網(wǎng)(MAN)。22.按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括總線型、星型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀型。33.按傳輸介質(zhì)分類可分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。有線網(wǎng)絡(luò)使用電纜傳輸數(shù)據(jù)，無線網(wǎng)絡(luò)使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)。44.按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有TCP/IP、NetWare、AppleTalk等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作原理數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸之前，需要進(jìn)行封裝，添加協(xié)議頭信息。數(shù)據(jù)傳輸封裝后的數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)中的物理線路傳輸，傳遞到目標(biāo)主機(jī)。數(shù)據(jù)解封裝目標(biāo)主機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)協(xié)議頭信息進(jìn)行解封裝，提取原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理最終，應(yīng)用程序可以接收處理解封裝后的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能信息共享計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以使不同地理位置的用戶共享信息，比如文件、數(shù)據(jù)、軟件等。通過網(wǎng)絡(luò)，用戶可以方便地訪問其他計(jì)算機(jī)上的資源。資源共享計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以使不同用戶共享硬件資源，如打印機(jī)、掃描儀等。用戶還可以共享軟件資源，例如數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域互聯(lián)網(wǎng)連接互聯(lián)網(wǎng)將全球各地的人們、信息和資源聯(lián)系在一起，促進(jìn)文化交流與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物、在線支付等電子商務(wù)服務(wù)在人們生活中扮演著越來越重要的角色。遠(yuǎn)程醫(yī)療遠(yuǎn)程醫(yī)療利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為患者提供遠(yuǎn)程咨詢、診斷和治療服務(wù)，方便快捷。在線教育在線教育平臺(tái)提供豐富的課程資源，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是一組規(guī)則和約定，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸和交互的方式，保證不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間能夠相互通信。作用協(xié)議提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠相互理解和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享，使網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)完整的系統(tǒng)。類型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為多種類型，包括物理層協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、傳輸層協(xié)議和應(yīng)用層協(xié)議等。重要性協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通和信息交換的關(guān)鍵要素，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠和高效運(yùn)行。TCP/IP協(xié)議簇1分層結(jié)構(gòu)協(xié)議簇由四層組成：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層。2網(wǎng)絡(luò)通信每個(gè)層負(fù)責(zé)特定功能，并通過協(xié)議與相鄰層進(jìn)行通信。3互聯(lián)互通TCP/IP協(xié)議簇使不同類型的網(wǎng)絡(luò)能夠互相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)議簇定義了網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用程序兼容。IP地址的概念與分類IP地址的概念I(lǐng)P地址是分配給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符，類似于電話號(hào)碼，用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)。IPv4地址IPv4地址由32位二進(jìn)制數(shù)字組成，通常用點(diǎn)分十進(jìn)制表示，例如00。IPv6地址IPv6地址由128位二進(jìn)制數(shù)字組成，使用冒號(hào)分隔的十六進(jìn)制數(shù)字表示，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。子網(wǎng)劃分及子網(wǎng)掩碼1網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)2子網(wǎng)掩碼區(qū)分網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)3主機(jī)地址主機(jī)標(biāo)識(shí)子網(wǎng)劃分將一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)較小的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)都有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址和子網(wǎng)掩碼。這可以提高網(wǎng)絡(luò)效率，減少網(wǎng)絡(luò)廣播，并增強(qiáng)安全性。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡(jiǎn)介路由器連接不同網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。交換機(jī)連接同一網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或反之。無線接入點(diǎn)提供無線網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。交換機(jī)工作原理1數(shù)據(jù)幀接收交換機(jī)接收來自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)幀，分析幀中的目標(biāo)MAC地址。2MAC地址表查詢交換機(jī)根據(jù)目標(biāo)MAC地址在MAC地址表中查找對(duì)應(yīng)端口，如果找到，則直接將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到該端口。3數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)如果MAC地址表中沒有找到對(duì)應(yīng)端口，則交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀廣播到所有連接的端口，并更新MAC地址表。路由器工作原理1接收數(shù)據(jù)包路由器接收來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包。2分析數(shù)據(jù)包路由器解析數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址。3查找路由表路由器查找與目標(biāo)地址匹配的路由條目。4轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包路由器根據(jù)路由條目將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到最佳路徑。路由器是網(wǎng)絡(luò)中的重要設(shè)備，它負(fù)責(zé)連接不同網(wǎng)絡(luò)并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。DNS服務(wù)器域名系統(tǒng)域名系統(tǒng)(DNS)是互聯(lián)網(wǎng)的核心服務(wù)之一，它負(fù)責(zé)將人類易于記憶的域名轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)識(shí)別的IP地址。例如，當(dāng)您在瀏覽器中輸入""時(shí)，DNS服務(wù)器會(huì)將該域名解析為相應(yīng)的IP地址，使您的計(jì)算機(jī)能夠連接到百度網(wǎng)站。DNS工作原理DNS系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，由根域名服務(wù)器、頂級(jí)域名服務(wù)器(TLD)、權(quán)威域名服務(wù)器和遞歸域名服務(wù)器組成。當(dāng)您請(qǐng)求解析域名時(shí)，您的計(jì)算機(jī)首先向遞歸域名服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，遞歸域名服務(wù)器會(huì)逐級(jí)向其他DNS服務(wù)器查詢，最終找到相應(yīng)的IP地址。常見網(wǎng)絡(luò)服務(wù)Web服務(wù)提供網(wǎng)頁瀏覽服務(wù)，例如網(wǎng)站、博客和在線商店。電子郵件服務(wù)提供電子郵件發(fā)送和接收服務(wù)，例如Gmail和Outlook。文件共享服務(wù)提供文件存儲(chǔ)和分享服務(wù)，例如Dropbox和GoogleDrive。流媒體服務(wù)提供視頻和音頻流媒體服務(wù)，例如Netflix和Spotify。網(wǎng)絡(luò)安全概述11.保護(hù)數(shù)據(jù)安全防止數(shù)據(jù)泄露、篡改和丟失，確保數(shù)據(jù)完整性和機(jī)密性。22.維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊，防止系統(tǒng)癱瘓，保障網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。33.確保用戶隱私保護(hù)用戶個(gè)人信息，防止身份盜竊和非法訪問。44.法律法規(guī)合規(guī)遵守相關(guān)法律法規(guī)，保障網(wǎng)絡(luò)信息安全合法合規(guī)。網(wǎng)絡(luò)攻擊類型拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過大量請(qǐng)求，使目標(biāo)服務(wù)器無法正常響應(yīng)合法用戶的請(qǐng)求。信息竊取攻擊攻擊者通過各種手段獲取用戶敏感信息，如密碼、銀行卡號(hào)等。惡意代碼攻擊攻擊者通過各種方式將惡意代碼植入目標(biāo)系統(tǒng)，竊取數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)或進(jìn)行其他破壞活動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)欺騙攻擊攻擊者偽造身份或信息，誘騙用戶執(zhí)行有害操作，如點(diǎn)擊惡意鏈接或下載惡意軟件。網(wǎng)絡(luò)防御措施防火墻防火墻通過過濾進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，防止惡意訪問和攻擊。防病毒軟件防病毒軟件可以檢測(cè)和清除惡意軟件，保護(hù)計(jì)算機(jī)免受病毒的侵害。密碼策略使用強(qiáng)密碼并定期更改密碼，以提高賬戶安全性。安全培訓(xùn)定期進(jìn)行安全培訓(xùn)，提高用戶安全意識(shí)，避免網(wǎng)絡(luò)攻擊。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是一種專門用于管理網(wǎng)絡(luò)資源的軟件系統(tǒng)，它控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)流。重要作用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括文件共享、打印共享、安全管理和遠(yuǎn)程訪問。網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)編程模型網(wǎng)絡(luò)編程模型為應(yīng)用程序提供與網(wǎng)絡(luò)交互的接口。它定義了程序如何發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。常見的網(wǎng)絡(luò)編程模型包括：套接字模型、事件驅(qū)動(dòng)模型、異步模型。網(wǎng)絡(luò)編程語言Python、Java、C++等語言都提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)編程庫和框架。它們簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)編程開發(fā)。開發(fā)者可以使用這些工具來構(gòu)建各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，例如網(wǎng)絡(luò)游戲、聊天軟件、Web服務(wù)器等。網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)11.套接字編程套接字編程是網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)，允許應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。22.面向?qū)ο缶幊堂嫦驅(qū)ο缶幊谭椒梢院?jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)編程，提高代碼可重用性和可維護(hù)性。33.分布式編程分布式編程技術(shù)涉及多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)和通信，適用于構(gòu)建大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。44.并發(fā)編程并發(fā)編程處理多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的性能和效率。網(wǎng)絡(luò)編程語言PythonPython是一種高級(jí)通用編程語言，適合網(wǎng)絡(luò)編程，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。JavaJava是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)編程，提供豐富的網(wǎng)絡(luò)編程庫。C++C++是一種強(qiáng)類型的編程語言，提供了低級(jí)控制，適合高效的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)。JavaScriptJavaScript是一種腳本語言，用于為網(wǎng)頁添加交互性，可用于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)例網(wǎng)絡(luò)聊天簡(jiǎn)單的聊天程序，使用socket編程實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收消息。文件傳輸使用socket編程實(shí)現(xiàn)文件從客戶端到服務(wù)器或從服務(wù)器到客戶端的傳輸，可以應(yīng)用于FTP、網(wǎng)盤等。網(wǎng)絡(luò)游戲使用網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)現(xiàn)多人在線游戲，例如多人在線角色扮演游戲(MMORPG)，需要處理玩家之間的交互和數(shù)據(jù)同步。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控使用網(wǎng)絡(luò)編程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量，例如抓取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，分析網(wǎng)絡(luò)性能和安全性。開源網(wǎng)絡(luò)軟件ApacheHTTPServer是最流行的Web服務(wù)器之一，它提供高性能、可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性，支持多種平臺(tái)。MySQL是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供高性能、可靠性和易用性，廣泛應(yīng)用于Web應(yīng)用和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。Nginx是一個(gè)高性能的Web服務(wù)器和反向代理服務(wù)器，提供負(fù)載均衡、緩存和安全功能，可用于構(gòu)建高性能網(wǎng)站和應(yīng)用程序。OpenVPN是一個(gè)開源的VPN軟件，提供安全和私密的網(wǎng)絡(luò)連接，允許用戶訪問受限制的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)定期監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能，確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。保障網(wǎng)絡(luò)安全及時(shí)修復(fù)安全漏洞，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊。優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，提高網(wǎng)絡(luò)速度和效率。管理網(wǎng)絡(luò)資源合理分配網(wǎng)絡(luò)資源，提高資源利用率。網(wǎng)絡(luò)硬件配置網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)，它是一種重要的硬件組件，用于處理數(shù)據(jù)傳輸和接收。路由器路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它通常用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，例如家庭網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)。交換機(jī)交換機(jī)是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它允許數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同設(shè)備之間快速傳輸。無線接入點(diǎn)無線接入點(diǎn)（AP）是無線網(wǎng)絡(luò)的基站，它允許無線設(shè)備（如筆記本電腦和智能手機(jī)）連接到網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)硬件維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接定期檢查網(wǎng)絡(luò)連接是否正常，避免松動(dòng)或損壞。環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)服務(wù)器機(jī)房的環(huán)境溫度、濕度，確保設(shè)備正常運(yùn)行。設(shè)備清潔定期清潔網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，保持設(shè)備通風(fēng)，避免灰塵積聚。軟件升級(jí)及時(shí)更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的固件和軟件，提升設(shè)備安全性。網(wǎng)絡(luò)分析工具網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器Wireshark和Tcpdump等工具可以捕獲和分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，幫助識(shí)別網(wǎng)絡(luò)問題和安全漏洞。性能監(jiān)控工具SolarWindsNetworkPerformanceMonitor等工具可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能，例如帶寬使用率、延遲和丟包率，并提供性能分析和優(yōu)化建議。安全掃描工具Nessus和OpenVAS等工具可以掃描網(wǎng)絡(luò)漏洞，幫助識(shí)別和修復(fù)安全風(fēng)險(xiǎn)。網(wǎng)絡(luò)