《網(wǎng)絡(luò)與通信緒論》課件

《網(wǎng)絡(luò)與通信緒論》本課程將深入探討網(wǎng)絡(luò)與通信的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)。我們將從網(wǎng)絡(luò)的起源和發(fā)展開始，逐步學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全等重要內(nèi)容。課程概述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的定義、分類、協(xié)議、標(biāo)準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分層模型、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)編程網(wǎng)絡(luò)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣計算等新興技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的定義及分類網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)指的是將多個設(shè)備（如計算機、手機、打印機等）通過通信線路連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息傳遞的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的范圍、拓撲結(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、協(xié)議等因素，可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的類型。按范圍劃分個人局域網(wǎng)（PAN）局域網(wǎng)（LAN）城域網(wǎng)（MAN）廣域網(wǎng)（WAN）互聯(lián)網(wǎng)（Internet）按拓撲結(jié)構(gòu)劃分總線型網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)樹型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與標(biāo)準協(xié)議協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸格式、流程和規(guī)則。每個協(xié)議都包含了一套明確的規(guī)則，確保不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間能夠相互識別和通信。標(biāo)準標(biāo)準是統(tǒng)一的規(guī)范，用于指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計和開發(fā)，確保不同廠商的設(shè)備之間能夠互操作。標(biāo)準確保了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，并促進了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)描述了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點之間的物理或邏輯連接方式。常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)包括總線型、星型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀型等。網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備1網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）是計算機連接到網(wǎng)絡(luò)的硬件接口，用于處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。2路由器路由器是網(wǎng)絡(luò)中連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，通過路由協(xié)議選擇最優(yōu)路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。3交換機交換機是網(wǎng)絡(luò)中連接多個設(shè)備的設(shè)備，它根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，提高網(wǎng)絡(luò)效率。4集線器集線器是網(wǎng)絡(luò)中最簡單的設(shè)備，它將所有設(shè)備連接到一個公共傳輸介質(zhì)上，無法區(qū)分數(shù)據(jù)包目的地。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的基礎(chǔ)。它們提供各種服務(wù)，例如網(wǎng)頁托管、郵件服務(wù)和數(shù)據(jù)存儲。云計算服務(wù)云計算提供按需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括計算能力、存儲空間和數(shù)據(jù)庫。視頻會議服務(wù)視頻會議服務(wù)允許遠程用戶進行實時溝通和協(xié)作。域名服務(wù)域名服務(wù)將易于記憶的域名映射到網(wǎng)絡(luò)地址，方便用戶訪問網(wǎng)站和服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)分層模型1應(yīng)用層提供用戶服務(wù)2傳輸層提供端到端服務(wù)3網(wǎng)絡(luò)層提供邏輯地址4數(shù)據(jù)鏈路層提供物理地址5物理層傳輸比特流網(wǎng)絡(luò)分層模型將網(wǎng)絡(luò)功能分解成多個層次，每個層次負責(zé)特定任務(wù)。分層模型使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、實現(xiàn)和管理變得更加容易，也方便了不同廠商的設(shè)備互聯(lián)。各層功能介紹物理層負責(zé)數(shù)據(jù)的比特流傳輸，定義網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫涌?、傳輸介質(zhì)和信號編碼等數(shù)據(jù)鏈路層負責(zé)將數(shù)據(jù)幀封裝成數(shù)據(jù)包，并進行數(shù)據(jù)包的校驗和尋址，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)數(shù)據(jù)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的互聯(lián)，為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)提供邏輯地址傳輸層負責(zé)為應(yīng)用程序提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流量控制和錯誤控制物理層基本概念傳輸介質(zhì)物理層最基礎(chǔ)的組成部分，負責(zé)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的物理傳輸。信號編碼將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號或光信號進行傳輸，常用的編碼方式包括曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等。連接器連接不同設(shè)備的接口，如RJ-45、BNC、SC等。網(wǎng)絡(luò)接口卡連接計算機與網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，負責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)。物理層傳輸介質(zhì)1雙絞線雙絞線是最常用的傳輸介質(zhì)之一，價格便宜，易于安裝，性能穩(wěn)定。常用的有超五類、六類、七類雙絞線。2同軸電纜同軸電纜具有良好的抗干擾能力，適合傳輸高速數(shù)據(jù)，常用于有線電視和寬帶網(wǎng)絡(luò)。3光纖光纖具有傳輸帶寬高、抗干擾能力強、衰減小、重量輕等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最廣泛的傳輸介質(zhì)之一。4無線傳輸無線傳輸技術(shù)包括微波、紅外、衛(wèi)星等，具有靈活、便攜的優(yōu)點，但傳輸距離有限，安全性較低。數(shù)據(jù)鏈路層概述數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層負責(zé)將網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)幀封裝成物理層可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特流，并進行差錯檢測和流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要有兩種類型：點對點協(xié)議和廣播協(xié)議。常見的協(xié)議包括以太網(wǎng)協(xié)議、令牌環(huán)協(xié)議等。數(shù)據(jù)鏈路層的作用數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并負責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)幀的錯誤檢測和流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議最常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)。數(shù)據(jù)幀格式，MAC地址，廣播地址，沖突檢測等內(nèi)容。無線局域網(wǎng)協(xié)議用于無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸，主要包括IEEE802.11協(xié)議家族。CSMA/CA協(xié)議，安全機制，802.11a/b/g/n標(biāo)準等。點對點協(xié)議建立點對點連接的協(xié)議，廣泛用于撥號連接。PPP協(xié)議幀格式，數(shù)據(jù)壓縮，認證機制等內(nèi)容。幀中繼協(xié)議一種面向連接的協(xié)議，使用幀中繼網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。幀中繼協(xié)議標(biāo)準，幀格式，流量控制等內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)層概述網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)。它為數(shù)據(jù)包提供邏輯地址，并確定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，確保數(shù)據(jù)包從源主機到目標(biāo)主機。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議。IP協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包的格式，并提供地址分配和路由功能，是互聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ)。路由算法路由器路由器是網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)地圖路由算法用于規(guī)劃數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的最佳路徑流量分析路由算法根據(jù)流量負載、網(wǎng)絡(luò)延遲等因素選擇最佳路線傳輸層概述數(shù)據(jù)傳輸傳輸層負責(zé)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，確保數(shù)據(jù)完整性和可靠性。連接管理傳輸層提供面向連接和無連接兩種服務(wù)，為應(yīng)用程序提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。數(shù)據(jù)分段將數(shù)據(jù)分割成更小的數(shù)據(jù)段，以便網(wǎng)絡(luò)傳輸，并在接收端進行重組。端口號每個應(yīng)用程序都有一個唯一的端口號，用于標(biāo)識不同的應(yīng)用程序。TCP/IP協(xié)議11.傳輸控制協(xié)議TCP是面向連接的協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)完整性和順序。TCP用于需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，例如文件傳輸、網(wǎng)頁瀏覽。22.互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP是無連接的協(xié)議，提供數(shù)據(jù)包路由服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包從源主機傳遞到目標(biāo)主機。33.TCP/IP模型TCP/IP協(xié)議模型是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的層次化模型，將網(wǎng)絡(luò)功能分為多個層，方便理解和管理。44.應(yīng)用廣泛TCP/IP協(xié)議是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用，提供基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)通信能力。應(yīng)用層概述用戶接口應(yīng)用層為用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽等。協(xié)議標(biāo)準應(yīng)用層定義了各種協(xié)議，例如HTTP、FTP、SMTP等，規(guī)范網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的通信。數(shù)據(jù)交互應(yīng)用層負責(zé)用戶數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，并提供數(shù)據(jù)傳輸和接收功能。常見網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁，獲取信息，進行網(wǎng)上購物，觀看視頻等。電子郵件發(fā)送和接收電子郵件，與他人交流，處理工作和生活事務(wù)。即時通訊實時聊天，發(fā)送消息，語音通話，視頻通話等。網(wǎng)絡(luò)游戲娛樂，社交，競技，體驗虛擬世界等。網(wǎng)絡(luò)安全概述1保護網(wǎng)絡(luò)資源保障網(wǎng)絡(luò)資源安全，防止數(shù)據(jù)泄露、被盜、被破壞2保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)穩(wěn)定運行，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊和惡意代碼入侵3保障用戶隱私保護用戶個人信息安全，防止身份盜竊和隱私泄露4維護網(wǎng)絡(luò)秩序打擊網(wǎng)絡(luò)犯罪，防止網(wǎng)絡(luò)信息傳播混亂病毒與防御技術(shù)病毒類型計算機病毒種類繁多，包括文件型、引導(dǎo)型、宏病毒、網(wǎng)絡(luò)病毒等。防火墻防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全的第一道防線，用于過濾進出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流。殺毒軟件殺毒軟件通過掃描系統(tǒng)文件和程序，檢測并清除已知的病毒。安全意識保持良好的網(wǎng)絡(luò)安全意識，如不點擊可疑鏈接、不打開來歷不明的附件等。網(wǎng)絡(luò)編程概述網(wǎng)絡(luò)編程是指利用編程語言和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的過程。它涉及到設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)編程涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的理解和應(yīng)用，包括TCP/IP、UDP、HTTP等協(xié)議。開發(fā)人員需要了解網(wǎng)絡(luò)通信原理，并熟練使用網(wǎng)絡(luò)編程接口，例如SocketAPI。網(wǎng)絡(luò)編程模型面向過程編程模型將程序分解為一系列函數(shù)或過程，通過順序執(zhí)行這些函數(shù)來完成任務(wù)。面向?qū)ο缶幊棠Ｐ蛯⒊绦蛟O(shè)計成以對象為中心，通過對象之間的交互來完成任務(wù)。事件驅(qū)動編程模型基于事件處理機制，通過監(jiān)聽和響應(yīng)事件來驅(qū)動程序執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)編程接口套接字編程套接字編程提供了一種通用的通信方式，用于建立網(wǎng)絡(luò)連接并進行數(shù)據(jù)交換。WindowsAPIWindowsAPI提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)編程接口，支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和功能。LinuxAPILinuxAPI提供了靈活的網(wǎng)絡(luò)編程接口，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)編程模型。WebAPIWebAPI用于創(chuàng)建基于Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，通過HTTP協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互。客戶端-服務(wù)器架構(gòu)1用戶發(fā)送請求2客戶端接收數(shù)據(jù)3服務(wù)器處理數(shù)據(jù)客戶端-服務(wù)器架構(gòu)是一種常見的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型?？蛻舳素撠?zé)向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器負責(zé)處理請求并向客戶端返回數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)11.應(yīng)用程序設(shè)計根據(jù)用戶需求和功能定義，設(shè)計應(yīng)用程序的邏輯結(jié)構(gòu)和流程。22.網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn)使用編程語言和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)通信功能。33.軟件測試與部署對應(yīng)用程序進行測試和優(yōu)化，并將其部署到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。44.維護與更新持續(xù)監(jiān)控應(yīng)用程序運行狀況，并根據(jù)需要進行維護和更新。網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢移動互聯(lián)網(wǎng)移動設(shè)備的普及，推動著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)向移動化發(fā)展。移動互聯(lián)網(wǎng)提供便捷的網(wǎng)絡(luò)接入，改變著人們的生活方式。云計算云計算提供按需付費的計算資源，降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護成本。云計算平臺提供豐富的服務(wù)，促進網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的快速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)智慧城市物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集實時數(shù)據(jù)，改善城市管理、交通和環(huán)境監(jiān)測。工業(yè)4.0物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高效率，降低成本，推動工業(yè)自動化。個人健康可穿戴設(shè)備收集健康數(shù)據(jù)，提供個性化健康管理，預(yù)防疾病。云計算與邊緣計算云計算云計算是一種計算模式，它允許通過互聯(lián)網(wǎng)訪問計算資源，如服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)。它提供了一種可擴展、靈活且經(jīng)濟高效的方式來管理和使用IT資源。邊