【大學課件】本科網(wǎng)絡課程講義：計算機網(wǎng)絡課程復習提綱

計算機網(wǎng)絡課程復習提綱本講義包含計算機網(wǎng)絡課程的核心知識點，幫助學生高效復習，掌握關鍵概念和技能。計算機網(wǎng)絡基礎知識網(wǎng)絡定義計算機網(wǎng)絡是指將多個計算機系統(tǒng)通過通信線路和設備連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源共享的系統(tǒng)。網(wǎng)絡分類根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍和使用目的，可分為局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)和廣域網(wǎng)(WAN)。網(wǎng)絡拓撲結構網(wǎng)絡拓撲結構是指網(wǎng)絡中各節(jié)點之間的物理連接方式，如星型、總線型、環(huán)型、樹型等。網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡協(xié)議是計算機網(wǎng)絡中各節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)交換的規(guī)則和標準，例如TCP/IP協(xié)議。計算機網(wǎng)絡的組成1硬件包括計算機、網(wǎng)絡設備、傳輸介質(zhì)等。例如：服務器、路由器、交換機、網(wǎng)線、光纖等2軟件包括網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡應用程序等。例如：WindowsServer、Linux、TCP/IP協(xié)議、瀏覽器等3資源網(wǎng)絡中的共享資源，包括數(shù)據(jù)、軟件、硬件等。例如：共享文件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡打印機等物理層傳輸介質(zhì)信號編碼網(wǎng)絡接口數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)鏈路層將來自網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)報封裝成數(shù)據(jù)幀，并在數(shù)據(jù)幀頭部添加數(shù)據(jù)鏈路層控制信息。MAC地址數(shù)據(jù)鏈路層使用MAC地址作為數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收地址，用于在局域網(wǎng)內(nèi)識別和尋址節(jié)點。訪問控制數(shù)據(jù)鏈路層負責控制對網(wǎng)絡資源的訪問，并防止沖突和數(shù)據(jù)丟失。錯誤檢測數(shù)據(jù)鏈路層使用校驗和等機制，檢測數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中的錯誤。網(wǎng)絡層IP地址網(wǎng)絡層使用IP地址來識別網(wǎng)絡中的每個設備。路由器路由器負責數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，通過路由表找到最佳路徑。數(shù)據(jù)包封裝網(wǎng)絡層將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，包括源IP地址和目標IP地址。運輸層1進程間通信運輸層提供進程之間通信的服務。2數(shù)據(jù)傳輸控制運輸層負責數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、流量控制、擁塞控制等?端口號識別每個進程都有一個唯一的端口號，運輸層利用端口號來識別不同的進程。應用層應用層協(xié)議應用層協(xié)議定義了網(wǎng)絡應用程序如何相互通信，例如HTTP、FTP、SMTP等。用戶服務應用層為用戶提供各種網(wǎng)絡服務，例如電子郵件、文件傳輸、網(wǎng)頁瀏覽等。網(wǎng)絡應用程序各種網(wǎng)絡應用程序，如瀏覽器、電子郵件客戶端、FTP客戶端等，都依賴于應用層協(xié)議。網(wǎng)絡模型比較計算機網(wǎng)絡模型是描述網(wǎng)絡體系結構的抽象模型，它將網(wǎng)絡分成若干層，每一層都負責特定的功能，并通過接口與相鄰層進行交互。常用的網(wǎng)絡模型包括OSI七層模型和TCP/IP五層模型。OSI七層模型更注重理論，將網(wǎng)絡分為七層，每一層都有其獨特的任務，例如物理層負責數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層負責數(shù)據(jù)幀的傳輸，網(wǎng)絡層負責數(shù)據(jù)包的路由，傳輸層負責數(shù)據(jù)流的可靠傳輸，會話層負責建立和維護網(wǎng)絡連接，表示層負責數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，應用層負責提供網(wǎng)絡應用服務。TCP/IP五層模型更注重實際應用，將網(wǎng)絡分為五層，每一層負責特定的功能，例如物理層負責數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層負責數(shù)據(jù)幀的傳輸，網(wǎng)絡層負責數(shù)據(jù)包的路由，傳輸層負責數(shù)據(jù)流的可靠傳輸，應用層負責提供網(wǎng)絡應用服務。TCP/IP五層參考模型TCP/IP模型是互聯(lián)網(wǎng)的核心模型，它將網(wǎng)絡功能劃分為五個層次：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。每一層都負責特定的功能，并通過協(xié)議與相鄰層進行交互，以實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。物理層協(xié)議編碼將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合傳輸?shù)男盘栃问?。調(diào)制將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，便于在物理介質(zhì)上傳輸。傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖等。接口定義了物理層設備之間的連接方式和信號傳輸規(guī)則。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議最常用的局域網(wǎng)協(xié)議，支持多種網(wǎng)絡拓撲結構，傳輸效率高，但安全性較低。無線局域網(wǎng)協(xié)議基于無線電波傳輸數(shù)據(jù)，靈活方便，但傳輸速率和安全性相對較低。光纖協(xié)議使用光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率快，抗干擾能力強，但成本較高。網(wǎng)絡層協(xié)議IP協(xié)議用于數(shù)據(jù)包的尋址和路由，確保數(shù)據(jù)包能從源主機到達目標主機。路由協(xié)議用于建立網(wǎng)絡的路由表，指導數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中轉(zhuǎn)發(fā)。ICMP協(xié)議用于網(wǎng)絡診斷和錯誤報告，比如網(wǎng)絡連接失敗或數(shù)據(jù)包丟失。ARP協(xié)議用于將IP地址轉(zhuǎn)換為物理地址，以便在局域網(wǎng)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸。運輸層協(xié)議1TCP協(xié)議面向連接、可靠傳輸、字節(jié)流、流量控制和擁塞控制。2UDP協(xié)議無連接、不可靠傳輸、數(shù)據(jù)報、速度快。應用層協(xié)議HTTP用于網(wǎng)頁瀏覽，是萬維網(wǎng)的核心協(xié)議。FTP用于文件傳輸，支持上傳和下載文件。SMTP用于電子郵件發(fā)送，負責郵件的傳輸。POP3用于電子郵件接收，負責從服務器接收郵件。網(wǎng)絡通信過程1應用層應用層協(xié)議，例如HTTP、FTP2傳輸層TCP/UDP協(xié)議，提供端到端可靠性3網(wǎng)絡層IP協(xié)議，負責數(shù)據(jù)包路由4數(shù)據(jù)鏈路層MAC地址，負責數(shù)據(jù)幀傳輸5物理層物理介質(zhì)，例如網(wǎng)線、無線信號計算機網(wǎng)絡拓撲結構計算機網(wǎng)絡拓撲結構是指網(wǎng)絡中各節(jié)點（如計算機、路由器等）之間的連接方式，描述了網(wǎng)絡中各節(jié)點之間的物理或邏輯連接關系。不同的拓撲結構具有不同的優(yōu)點和缺點，需要根據(jù)實際情況選擇合適的拓撲結構。路由算法距離矢量路由每個路由器維護一個距離矢量表，記錄到達其他網(wǎng)絡的距離和下一跳路由器。鏈路狀態(tài)路由每個路由器維護一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，包含網(wǎng)絡中所有節(jié)點和鏈路的信息。層次路由將網(wǎng)絡劃分為多個層次，不同層次使用不同的路由協(xié)議，提高路由效率。交換技術電路交換在通信之前建立一條物理連接，數(shù)據(jù)傳輸期間保持連接。分組交換將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)包，通過不同路徑傳輸，最后重組。報文交換將整個報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)，適用于突發(fā)性通信。網(wǎng)絡安全基礎Confidentiality保護敏感信息不被未經(jīng)授權的訪問者查看或獲取。Integrity確保信息在傳輸或存儲過程中不被修改或篡改。Availability保證系統(tǒng)或服務可供授權用戶訪問和使用。網(wǎng)絡安全攻擊與防御攻擊類型常見攻擊類型包括拒絕服務攻擊、惡意代碼攻擊、網(wǎng)絡釣魚攻擊等防御措施防御措施包括防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、反病毒軟件、安全策略等安全意識提高用戶安全意識是防御網(wǎng)絡攻擊的重要手段病毒與防病毒技術1病毒類型計算機病毒可分為引導型病毒、文件型病毒、宏病毒、網(wǎng)絡病毒等。2病毒傳播途徑病毒主要通過網(wǎng)絡下載、郵件附件、移動存儲設備等途徑傳播。3防病毒軟件防病毒軟件通過病毒庫、實時監(jiān)控、行為分析等技術來識別和防御病毒。4安全意識用戶應養(yǎng)成良好的安全習慣，如謹慎打開郵件附件、下載軟件等，并定期更新防病毒軟件。網(wǎng)絡訪問控制身份驗證使用用戶名和密碼或其他身份驗證方法來識別用戶身份。授權根據(jù)用戶身份和權限，允許或拒絕訪問網(wǎng)絡資源。審計記錄和監(jiān)控網(wǎng)絡訪問活動，以識別和處理安全威脅。網(wǎng)絡加密與認證數(shù)據(jù)機密性確保只有授權用戶才能訪問數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。數(shù)據(jù)完整性保證數(shù)據(jù)在傳輸或存儲過程中不被惡意修改，確保數(shù)據(jù)真實可靠。身份驗證驗證用戶的身份，確保用戶是合法用戶，防止他人冒充。網(wǎng)絡性能分析指標5吞吐量網(wǎng)絡在單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。10延遲數(shù)據(jù)從源點到目的點的時間。100丟包率數(shù)據(jù)傳輸過程中丟失的數(shù)據(jù)包比例。1K抖動網(wǎng)絡延遲變化的幅度。網(wǎng)絡性能優(yōu)化策略1帶寬優(yōu)化選擇合適帶寬的網(wǎng)絡連接，避免網(wǎng)絡擁塞。2延遲優(yōu)化使用緩存、壓縮等技術減少數(shù)據(jù)傳輸時間，提高響應速度。3路由優(yōu)化選擇最佳路由路徑，避免數(shù)據(jù)繞路，提高傳輸效率。無線局域網(wǎng)技術WLAN無線局域網(wǎng)技術，簡稱WLAN。IEEE802.11WLAN標準規(guī)范，定義了無線網(wǎng)絡的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。設備無線路由器、無線網(wǎng)卡等。移動互聯(lián)網(wǎng)技術移動應用移動應用已成為人們生活中不可或缺的一部分，提供各種服務，如社交、購物、游戲和信息獲取。移動支付移動支付技術的發(fā)展，使人們能夠輕松便捷地進行支付交易，極大地改變了人們的消費習慣。移動網(wǎng)絡移動網(wǎng)絡技術的不斷演進，為移動互聯(lián)網(wǎng)提供了高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道，推動著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術萬物互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)將各種物理設備、傳感器和軟件系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸和分析。智能應用物聯(lián)網(wǎng)技術支持智能家居、智慧城市、工業(yè)自動化等各種應用，提高效率和生活質(zhì)量。數(shù)據(jù)驅(qū)動通過收集和分析物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以洞察趨勢、優(yōu)化流程和做出更明智的決策。云計算與網(wǎng)絡技術云計算服務模型IaaS、PaaS和SaaS是云計算的主要服務模型，提供不同的資源和功能。云計算網(wǎng)絡架構虛擬網(wǎng)絡、軟件定義網(wǎng)絡(SDN)和網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV)是云計算網(wǎng)絡的關鍵技術。云安全云安全包括數(shù)據(jù)加密、身份驗證、訪問控制和安全監(jiān)控等措施，以確保云環(huán)境的安全性和可靠性。網(wǎng)絡編程基礎1網(wǎng)絡編程模型了解常見的網(wǎng)絡編程模型，如套接字編程模型、事件驅(qū)動模型等。2網(wǎng)絡協(xié)議掌握TCP/IP協(xié)議族，特別是TCP、UDP、IP等協(xié)議的原理和使用。3網(wǎng)絡編程語言熟悉常用的網(wǎng)絡編程語言，如