《LC的通信及网络》课件

《的通信及网络》LC探讨在通信技术和网络基础设施方面的创新和实践了解如何构建高效的LC LC通信系统提供卓越的网络服务,课程概述认识通信及网络基础知掌握各类通信网络技术识包括局域网、广域网以及移动通本课程涵盖通信和网络技术的基信等不同范畴的网络技术了解,本原理、关键概念和发展趋势其工作原理、发展历程和应用场从信号传输到网络协议,系统地景介绍通信及网络领域的核心内容学习物联网和网络安全实践应用与案例分析技术通过实际案例将所学知识应用,探讨物联网体系结构和常见协到具体的网络规划和设计中培,议,同时介绍网络安全的基本概养解决实际问题的能力念、威胁以及防护措施通信基础知识信号与信息模拟信号和数字信号通信过程中信号承载着信息是信模拟信号是连续变化的而数字信,,,息的载体信号可以是电信号、号则是离散的由二进制编码表,声信号、光信号等是通信的基示两种信号各有优缺点广泛应,,础用于通信系统信号的传输媒体编码与调制技术信号可通过导线、光纤、无线电编码将信息转换为适合传输的信波等传输媒体进行传输不同媒号形式调制则是将信号载波化以,体有其特点和应用场景需根据实适应传输环境这些技术确保信,际需求选择号的高效传输信号与信息信号信息通信系统信号是用于表达信息的物理量可以是电信信息是用来表达事物的状态、特征或者规律通信系统由信源、发送端、传输通道、接收,号、声音信号、光信号等可以是连续的模的数据和知识信息可以通过信号的形式进端和信宿等部分组成用于将信息从信源传,,拟信号也可以是离散的数字信号行传递和交流递到信宿,模拟信号和数字信号模拟信号数字信号信号转换模拟信号是连续变化的信号数字信号是离散的信号只能通过模数转换可以将模,,ADC可以表示任意数值它模拟自表示有限个固定数值它由拟信号转换为数字信号通过0,然界中的声音、温度、压力等和两种状态组成通过二进制数模转换则可以将数字1,DAC连续变化的物理量模拟信号编码来表示信息数字信号具信号转换为模拟信号这是数通常用波形图表示有抗干扰性强、传输距离远等字通信的基础优点信号的传输媒体电线电缆利用电磁波在电线上传输信号是最常用的有线传输媒体,光纤利用光在光纤中的传输可以实现高速、大容量的信号传输,无线电波利用无线电波在空间传播可实现移动通信和广播电视等,编码与调制技术数字编码调制解调12将比特流转换为适于传输的电在传输数字信号时将其映射到信号，常见编码技术有、连续的波形信号，如、NRZ ASK和和Manchester AMIFSK PSK信道编码多址接入34利用冗余信息增强数据传输的允许多个设备共享同一物理信可靠性包括卷积编码、差错纠道如、和,,TDMA FDMACDMA正码等技术网络基础知识网络分类网络协议模型TCP/IP根据覆盖范围不同网络可分为局域网、城网络中的设备和应用程序通过网络协议进行模型是一个四层结构包括应用层、,TCP/IP,域网和广域网通信和数据交换传输层、网络层和链路层网络的分类按地理范围分类按连接方式分类局域网、城域网、广有线网络和无线网络如以太网、LAN MAN,域网和互联网等、蜂窝网络等WAN InternetWIFI不同地理覆盖范围的网络按应用场景分类按网络拓扑分类企业网络、校园网、家庭网络等总线网络、星形网络、环形网络针对不同应用场景而设计的网等不同的网络连接方式络网络协议概念网络协议的作用网络协议的分层网络协议的标准化网络协议是一组规则和标准用于规范设备网络协议通常分为多个层次每一层负责不为了实现互联网全球互通网络协议需要达,,,之间如何进行通信和数据交换它确保网络同的功能如物理传输、数据包路由、会话成广泛的标准化如、以太网、,,TCP/IP Wi-上的不同设备和系统可以相互理解和交互管理等共同构成了完整的网络通信框架等确保各种硬件和软件可以顺畅交互,Fi,模型的四层结构TCP/IP应用层1负责处理特定的应用程序通信传输层2提供面向连接的可靠数据传输网络层3处理逻辑地址和路由选择链路层4负责物理连接和帧同步TCP/IP模型将网络通信抽象成四个相互协作的层次结构:应用层提供用户界面和服务,传输层负责端到端的可靠传输,网络层处理逻辑地址和路由选择,链路层则提供物理连接和帧同步这种分层设计使得网络技术能够高度模块化和标准化网络基础知识网络的分类网络协议概念模型的四层结构TCP/IP网络可按地理范围分为局域网、城域网和网络协议是实现数据传输的一套标准和规模型包括应用层、传输层、网络层TCP/IP广域网局域网覆盖较小的地理范围如企则例如协议网络协议确保设备和数据链路层这四个层次协调网络中各,,TCP/IP业内部或校园实现高速、安全的数据传之间能够互联互通数据传递顺畅种功能确保数据高效、可靠地传输,,,输以太网技术广泛应用可靠稳定以太网是目前最为广泛使用的局以太网采用访问技术CSMA/CD,域网技术广泛应用于企业、校园可以提供可靠稳定的数据传输广,,和家庭网络中受欢迎多种标准技术成熟以太网拥有多种标准如、以太网技术已经非常成熟拥有丰,10Mbps,、和等可富的相关硬件和软件生态使用方100Mbps1Gbps10Gbps,,以满足不同应用场景的需求便交换机和路由器交换机负责连接局域网内部设备实现二层交换转发数据包提高网络性能,,路由器负责连接不同网段实现三层路由转发控制数据流经提高网络安全性,,,工作原理交换机和路由器通过识别数据包信息执行相应的交换或路由转发操作,无线局域网灵活性便捷性扩展性高效性无线局域网无需布设复杂的有用户可以在无线覆盖范围内随无线局域网的覆盖范围可根据无线网络可以提高工作效率,线电缆可以灵活地适应办公时随地接入网络无需繁琐的需求灵活地进行扩展无需大让员工可以自由移动并保持网,,,场地的变化和移动办公的需接线过程规模布线改造络连接求广域网技术电路交换分组交换数字传输技术1vs2电路交换网络为每个通信对提数字传输技术如同轴电缆、光供专用的传输线路而分组交换纤等能够提高网络的带宽和传,网络将数据分成多个小分组并输速度满足日益增长的数据传,通过共享的传输线路传输输需求各类广域网技术网络集成与优化34包括、、帧中继、通过将不同的广域网技术有机WAN ATM等技术这些技术各有特集成并结合网络优化手段可以MPLS,,,点适用于不同的网络场景构建更加稳定、高效的广域网,络电路交换分组交换vs电路交换分组交换比较与应用电路交换网络在通信过程中会预先建立专属分组交换网络将数据拆分成小分组独立在两种交换方式各有优缺点电路交换适合语,,通信线路提供持续稳定的带宽适合于对延网络中传输利用可用带宽更有效但传输音、视频等实时应用分组交换则更适用于,,,,迟敏感的实时应用但资源利用率相对较延迟会稍有波动适用于对实时性要求相对文件传输等数据应用现代网络融合了两种,低较低的应用交换技术数字传输技术时分多路复用波分多路复用码分多路复用正交频分多址将信号按时间分割成多个时间利用不同波长的光信号在同一采用码分多址技术使用特定将信号分成多个正交子载波,,片段在同一频带上实现多路光纤上进行传输有效提高了的编码方式为每个用户分配独每个子载波传输一部分信息,,,信号传输可以提高频带利用光纤的传输容量特的编码实现多路信号共享提高了频谱利用效率,率同一频带传输各类广域网技术电路交换广域网分组交换广域网通过建立专门的电路连接传输数将数据分割成小的数据包通过互,据提供稳定可靠的通信服务如联网络节点传输到目的地提供灵,,,公共电话网和综合活高效的数据传输如和PSTNISDN,Internet业务数字网虚拟专用网VPN专线电路广域网卫星通信广域网利用专用的物理电路连接不同地使用人造卫星作为中继站实现全,点提供专属的高带宽通信通道适球范围内的通信覆盖常用于偏远,,,用于大型企业和政府组织地区和跨洲际连接移动通信基础蜂窝移动通信系统与技术123G4G蜂窝网络通过将区域划分为小技术提供语音、数据、图像3G型蜂窝覆盖区实现移动通信和多媒体业务则进一步提,4G蜂窝基站能为用户提供连续的升了带宽和速度支持高质量的,服务适用于各种环境视频和流媒体服务,技术发展35G技术集成了先进的多天线、毫米波和云计算技术可实现更高的带5G,宽、更低的延迟和更广泛的连接推动移动互联网时代的发展,蜂窝移动通信系统基站网络频谱分配由基站、基站控制器和其他设备组成采用分区和频率重用技术有效利用有,,提供无线接入点限频谱资源移动性管理终端设备支持用户在移动过程中的连续通信实小巧便携的手机设备为用户提供移动,,现无缝切换通信服务与技术3G4G通信技术技术时代来临3G4G LTE5G通信技术采用和等标准技术采用全新的和技网络凭借其超高速、超低延迟和海量连3G CDMAWCDMA,4G LTEOFDM MIMO5G大幅提升了移动网络的数据传输速率和覆盖术支持更高的带宽和传输速率为移动互联接的特点正在引领通信技术向更智能、更,,,范围广泛应用于智能手机和平板电脑等移网应用提供更出色的体验融合的方向发展,动设备技术发展5G网络基础设施技术演进应用场景5G5G5G网络需要部署大量的新型通信塔和基站标准从第版开始逐步完善包技术可以支持自动驾驶、智慧城市、远5G,5G3GPP15,5G为移动设备提供超高速和低延迟的网络连括蜂窝网络、物联网、增强型移动宽带等方程医疗等各种创新应用推动数字技术与实,接面的关键新技术体经济深度融合物联网技术物联网体系结构常见物联网协议物联网技术包括感知层、网络层和应用层三大部分感知层负责物联网常用协议包括、、和等各有MQTT CoAPLoRaWAN NB-IoT,信息采集网络层负责信息传输应用层提供服务这种三层架构确特点专注于可靠和轻量级适用于资源受限设,,MQTT,CoAP保了物联网的高效运行和多样化应用备和则针对低功耗广域网通信,LoRaWAN NB-IoT物联网体系结构感知层网络层由各种物联网终端设备组成负责建立物联网设备之间的连接和数,采集各类数据如温度、湿度、位据传输通道确保信息安全可靠地,,置等信息传输应用层针对不同的应用场景提供智能服务如智能家居、智慧城市、工业物联网,等常见物联网协议MQTT CoAP轻量级的发布订阅模式通信协议非常适合资源受限的设备使基于的轻量级传输协议针对受限设备进行优化设-,UDP Web,用计LoRaWAN NB-IoT低功耗广域物联网协议可实现远距离数据传输适用于农业、基于蜂窝网络的窄带物联网技术为物联网终端提供广覆盖、,,,环境监测等应用场景低功耗、低成本等优势应用案例分析智能家居利用物联网技术将家电、安防、照明等各种设备连接起来,实现远程控制和自动化管理智慧城市在城市管理、交通、环境监测等多个领域应用物联网技术,提升城市运行效率和生活品质工业物联网在制造业中使用物联网技术实现生产设备的智能监控和优化,提高生产效率和产品质量网络安全技术防火墙加密技术通过设置访问控制规则来阻隔恶意流使用加密算法和密钥机制来保护传输量保护内部网络安全中的数据不被窃取或篡改,入侵检测反病毒软件监控网络流量和系统行为发现和及时通过病毒库识别恶意软件阻止其扩散,,阻止非法入侵行为和破坏系统网络安全威胁恶意软件与病毒黑客攻击内部人员威胁网络犯罪分子利用病毒和木马等恶意软件来黑客利用漏洞和安全隐患进行非法访问、数不满员工或被利用的内部人员可能泄露敏感窃取数据、破坏系统和挟持系统以勒索赎据窃取和系统破坏他们利用社会工程学、信息、窃取数据或故意破坏系统这种内部金这些恶意代码会给企业和个人带来严重暴力破解等手段绕过防御机制威胁往往更加隐蔽和难以防范损失安全防护措施防火墙加密技术通过设置访问控制规则和隔离内采用加密算法和密钥管理保护,外网络流量有效阻挡非法入侵网络数据在传输和存储过程中的,和攻击安全性身份认证安全审计通过用户名密码、生物特征等验记录和分析网络活动信息及时,证方式确认用户身份防止未授发现异常并采取相应的预防和应,,权访问急措施密码学基础知识对称加密非对称加密哈希算法数字签名对称加密使用相同的密钥对数非对称加密使用一对密钥公哈希算法将任意长度的数据转数字签名使用私钥对数据进行,据进行加密和解密这种算法钥用于加密私钥用于解密换为固定长度的摘要具有不签名公钥可以验证签名的合,,,简单高效适用于大量数据的这种算法更加安全但是加密可逆和碰撞概率低的特性常法性数字签名可以保证数据,,加密传输常见的对称加密算解密速度较慢常见的非对称见的哈希算法有、的完整性和不可否认性MD5SHA-法有、等加密算法有、等等AES DESRSA ECC256案例分析与实践企业网络规划校园网设计分析企业具体需求和网络环境综针对校园环境部署高速稳定的有,,合考虑成本、安全性和可扩展性线和无线网络基础设施为师生提,,设计切合企业实际的网络方案供优质的网络服务物联网应用利用物联网技术打造智能家居、智慧城市等创新应用提升生活质量和工作,,效率某企业网络规划全面网络评估业务需求分析网络架构设计网络安全规划对企业现有网络基础设施进行深入了解企业各部门的网络应根据企业规模和发展趋势设制定全面的网络安全策略包,,全面评估了解网络拓扑结用需求如内部协作、客户服计出安全可靠、性能优异的网括访问控制、加密传输、入侵,,构、带宽使用情况和服务器负务、数据管理等制定满足不络架构包括核心交换机、路检测等措施确保企业关键数,,,载等关键指标为后续规划提同业务场景的网络解决方案由器、防火墙等关键设备的部据和系统的安全性,供依据署方案校园网设计实践网络基础设施服务器部署12规划高性能的有线和无线网络建立中央教学管理系统、校园覆盖确保全校师生能够稳定连门户网站等服务器为校园生活,,接互联网提供数字支持网络安全防护应用集成34配置防火墙、病毒防护等安全将校园网与教学管理系统、学措施保护师生信息和学校资产生信息系统等进行深度集成实,,安全现信息化管理物联网应用示例智能家居智慧城市通过物联网技术实现家电远程控利用感知设备和数据分析优化城,制、智能化管理和能源优化为居市交通、公共设施、环境监测等,,民提供更便捷舒适的生活体验提升城市管理效率和市民生活质量工业物联网医疗健康在制造业中应用物联网技术实现物联网设备可监测患者生理指标,,设备远程监控、智能调度和自动及时预警异常情况提高医疗服务,化生产提高生产效率和产品质的及时性和精准性,量总结与思考网络技术发展网络安全重要性知识应用实践通信和网络技术正在快速发展、物联网网络安全问题日益严峻需要持续关注并采将课程所学知识应用到实际的网络规划、设,5G,等新技术不断涌现带来新的应用场景和挑取有效措施保护网络环境的安全性计和管理中非常重要需要不断学习和实,,战践。