《計算機互連網(wǎng)絡(luò)》課件

計算機互連網(wǎng)絡(luò)計算機互連網(wǎng)絡(luò)，簡稱網(wǎng)絡(luò)，是通過通信線路將分散的計算機連接在一起，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。課程簡介課程目標了解計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念，掌握網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等知識。課程內(nèi)容涵蓋網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等內(nèi)容。學(xué)習方式理論講解、案例分析、實驗操作相結(jié)合。課程評價平時作業(yè)、期中考試、期末考試綜合評定。網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置上分散的計算機系統(tǒng)連接起來，通過通信線路和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源互用和信息傳遞的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)等標準進行分類，例如局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會不可或缺的一部分，在各個領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，例如電子商務(wù)、電子政務(wù)、遠程教育、醫(yī)療保健等。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)通常采用分層模型，將網(wǎng)絡(luò)功能劃分為多個層次，以實現(xiàn)不同功能的模塊化設(shè)計和獨立開發(fā)。2協(xié)議棧每個層次都定義了一組協(xié)議，用于管理數(shù)據(jù)在不同層之間的交互和傳遞。3標準化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標準化確保了不同廠商的設(shè)備和軟件能夠互操作，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。物理層11.傳輸介質(zhì)物理層使用各種傳輸介質(zhì)來傳輸數(shù)據(jù)，例如雙絞線、同軸電纜和光纖。22.信號編碼物理層定義了數(shù)據(jù)在傳輸介質(zhì)上的編碼方式，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號或光信號。33.網(wǎng)絡(luò)接口物理層負責連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等。44.網(wǎng)絡(luò)拓撲物理層定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接方式，例如星型拓撲、總線拓撲和環(huán)形拓撲。數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器是連接計算機到網(wǎng)絡(luò)的硬件，它負責將數(shù)據(jù)幀封裝成數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀是數(shù)據(jù)鏈路層的基本數(shù)據(jù)單元，它包含源地址、目標地址和數(shù)據(jù)。MAC地址MAC地址是網(wǎng)絡(luò)適配器的唯一標識符，它用于在同一網(wǎng)絡(luò)中識別不同的設(shè)備。媒體訪問控制媒體訪問控制協(xié)議負責管理網(wǎng)絡(luò)資源的訪問，例如帶寬和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的共享。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層負責數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)層為上層提供邏輯地址，并實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是IP協(xié)議。IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包的格式，并負責數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸層連接管理為應(yīng)用程序提供可靠的連接服務(wù)，例如TCP協(xié)議。數(shù)據(jù)傳輸負責數(shù)據(jù)的分段、重組和錯誤控制。端口號標識應(yīng)用程序，例如HTTP使用端口80。應(yīng)用層電子郵件應(yīng)用層協(xié)議，例如SMTP，用于發(fā)送和接收電子郵件。萬維網(wǎng)HTTP協(xié)議支持萬維網(wǎng)，允許用戶瀏覽網(wǎng)頁和使用在線服務(wù)。文件傳輸FTP協(xié)議用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸文件，例如上傳或下載文件。遠程訪問遠程桌面協(xié)議允許用戶從一臺計算機遠程控制另一臺計算機。IP地址IP地址是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址(InternetProtocolAddress)的縮寫，是分配給每個連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備的唯一標識符。IP地址用于在網(wǎng)絡(luò)中識別和定位設(shè)備，并允許設(shè)備相互通信。IPv4地址IPv4地址是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4中的地址，用于識別網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。它是32位二進制數(shù)，通常用點分十進制表示，例如。IPv4地址分為網(wǎng)絡(luò)號和主機號兩部分，網(wǎng)絡(luò)號標識網(wǎng)絡(luò)，主機號標識網(wǎng)絡(luò)中的特定設(shè)備。IPv4地址空間有限，目前已接近耗盡，因此需要使用IPv6地址來擴展互聯(lián)網(wǎng)地址空間。4類IPv4地址分為A、B、C、D、E五類32位IPv4地址由32位二進制數(shù)組成2^32地址IPv4地址空間可以容納2^32個地址IPv6地址IPv4IPv632位地址128位地址地址空間有限地址空間巨大使用點分十進制表示使用冒號分隔的十六進制表示用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6路由算法目標地址路由算法的核心是找到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包到達目標地址的最佳路徑。路徑選擇算法分析網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，評估每條路徑的成本，例如跳數(shù)、帶寬、延遲等。路徑更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不斷變化，路由器會定期更新路由表，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)變化重新計算最佳路徑。路徑優(yōu)化路由算法優(yōu)化路徑選擇，提高網(wǎng)絡(luò)效率，避免擁塞，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。路由協(xié)議作用路由協(xié)議幫助網(wǎng)絡(luò)設(shè)備了解網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，尋找最佳路徑，使數(shù)據(jù)包能夠順利地從源節(jié)點到達目標節(jié)點。分類路由協(xié)議分為距離矢量路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，它們在工作機制和應(yīng)用場景上各有優(yōu)劣。常見協(xié)議常見的路由協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等，它們在不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。交換機交換機是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)中連接多個設(shè)備，并根據(jù)MAC地址進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機的工作原理是基于MAC地址表，它會記錄連接到它的設(shè)備的MAC地址，并根據(jù)MAC地址進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機可以提高網(wǎng)絡(luò)性能，減少網(wǎng)絡(luò)沖突，并增強網(wǎng)絡(luò)安全。路由器路由器是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，連接多個網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)段。路由器通過路由表，選擇最佳路徑傳輸數(shù)據(jù)包。路由器具有以下功能：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、安全防護等。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，連接兩個不同的網(wǎng)絡(luò)，并允許它們之間進行通信。網(wǎng)關(guān)可以是硬件或軟件，并且可以實現(xiàn)各種協(xié)議，例如TCP/IP和IPX。網(wǎng)關(guān)通常用于連接兩個不同類型的網(wǎng)絡(luò)，例如局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)或兩個具有不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全威脅網(wǎng)絡(luò)安全威脅包括惡意軟件、黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)釣魚等。這些威脅可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)故障、經(jīng)濟損失和名譽損害。保護網(wǎng)絡(luò)安全采取必要的措施來保護網(wǎng)絡(luò)安全，例如安裝防病毒軟件、使用強密碼、定期更新系統(tǒng)和軟件。此外，應(yīng)避免點擊可疑鏈接，謹慎處理電子郵件附件，并注意網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊。網(wǎng)絡(luò)攻擊11.惡意軟件攻擊惡意軟件，例如病毒、蠕蟲和木馬，可以竊取數(shù)據(jù)、破壞系統(tǒng)或使網(wǎng)絡(luò)癱瘓。22.拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過向目標系統(tǒng)發(fā)送大量流量來使其無法正常運行，導(dǎo)致服務(wù)中斷。33.網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊攻擊者發(fā)送虛假電子郵件或網(wǎng)站來誘騙用戶提供敏感信息，例如密碼或銀行卡信息。44.社會工程學(xué)攻擊攻擊者利用心理技巧來欺騙用戶提供敏感信息或執(zhí)行惡意操作。網(wǎng)絡(luò)防御措施防火墻防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)，它可以阻止來自外部網(wǎng)絡(luò)的惡意訪問，保護內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的安全。加密加密技術(shù)可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無法理解的代碼，保護敏感信息在傳輸和存儲過程中的安全性。安全審計定期進行安全審計，可以發(fā)現(xiàn)潛在的安全漏洞，及時修復(fù)漏洞，提高網(wǎng)絡(luò)安全防御能力。防病毒軟件防病毒軟件可以檢測和清除網(wǎng)絡(luò)上的惡意程序，防止病毒入侵，保護系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全。防火墻網(wǎng)絡(luò)安全屏障防火墻充當網(wǎng)絡(luò)安全屏障，阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問并過濾進出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。規(guī)則和策略防火墻根據(jù)預(yù)定義的規(guī)則和策略檢查網(wǎng)絡(luò)流量，允許符合條件的流量通過，阻止可疑或惡意流量。硬件和軟件防火墻可以是硬件設(shè)備，軟件應(yīng)用程序或兩者結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)安全重要組成部分防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全的重要組成部分，有助于保護網(wǎng)絡(luò)免受外部威脅和內(nèi)部攻擊。加密技術(shù)數(shù)據(jù)加密加密技術(shù)用于保護敏感信息，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。數(shù)據(jù)加密使用算法將明文轉(zhuǎn)換為密文，只有擁有密鑰的人才能解密。常用加密算法對稱加密算法：使用相同的密鑰進行加密和解密。非對稱加密算法：使用不同的密鑰進行加密和解密。網(wǎng)絡(luò)編程1應(yīng)用程序接口(API)提供程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之間的標準化接口。2套接字用于網(wǎng)絡(luò)通信的基本構(gòu)建模塊。3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)囊?guī)則。4網(wǎng)絡(luò)庫簡化網(wǎng)絡(luò)編程的工具。網(wǎng)絡(luò)編程是使用編程語言構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的過程。它涉及使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和API來創(chuàng)建可以與其他設(shè)備進行通信的應(yīng)用程序。套接字編程1網(wǎng)絡(luò)通信套接字編程是一種常用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，為應(yīng)用程序提供了一種靈活的網(wǎng)絡(luò)連接機制。2數(shù)據(jù)傳輸套接字編程允許程序在不同主機之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。3協(xié)議支持套接字編程通常支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如TCP/IP、UDP，能夠滿足不同場景的網(wǎng)絡(luò)通信需求。4應(yīng)用廣泛套接字編程在各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中廣泛應(yīng)用，例如網(wǎng)絡(luò)游戲、文件傳輸、Web服務(wù)器等。HTTP協(xié)議超文本傳輸協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議，用于在萬維網(wǎng)上傳輸網(wǎng)頁和其他內(nèi)容?？蛻舳?服務(wù)器模型客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器響應(yīng)請求。數(shù)據(jù)傳輸HTTP使用明文傳輸數(shù)據(jù)，不提供加密功能。網(wǎng)絡(luò)連接HTTP協(xié)議建立在TCP協(xié)議之上，使用TCP提供可靠的連接。電子郵件系統(tǒng)郵件服務(wù)器郵件服務(wù)器負責接收、發(fā)送和存儲電子郵件。郵件客戶端電子郵件客戶端用于創(chuàng)建、閱讀、發(fā)送和接收電子郵件。電子郵件協(xié)議電子郵件協(xié)議定義了電子郵件在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)囊?guī)則，包括SMTP、POP3和IMAP。云計算云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，將計算資源作為服務(wù)提供給用戶。云計算的主要特點包括：按需付費、高可擴展性、資源共享、全球覆蓋、低維護成本等。云計算的應(yīng)用場景非常廣泛，例如：企業(yè)應(yīng)用、移動應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是將各種物理設(shè)備、傳感器、車輛、建筑物等連接到互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、分析和控制的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣泛，涵蓋智慧城市、智能家居、工業(yè)自動化、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，推動社會發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)5G網(wǎng)絡(luò)是第五代移動通信技術(shù)，具有高帶寬、低延遲、高可靠性等特點。5G網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括物聯(lián)