计算机基础课件计算机网络基础

计算机网络基础计算机网络是一个集合包括硬件、软件和通信协议它们一起构建了现代信息交,,流和数据传输的基础设施掌握基础知识对于理解和应用计算机网络技术至关重要什么是计算机网络互连设备信息传递计算机网络是由计算机、通信设通过电磁信号在网络中传递数据备和软件组成的互联系统实现远和信息实现设备之间的通信和协,,程信息传输和资源共享作资源共享开放互联网络允许多个用户共享硬件、软计算机网络采用标准协议实现不,件、数据等资源提高资源利用效同设备和系统之间的互联互通,率计算机网络的组成硬件组件软件系统通信介质网络拓扑计算机网络由计算机、路由计算机网络还需要操作系统、计算机网络通常使用有线电网络拓扑描述了网络设备之间器、交换机、调制解调器等硬网络协议、网络应用程序等软缆、无线电波等通信介质来传的连接方式如星型、总线,件设备组成这些硬件负责数件系统来实现网络的功能和管输数据确保网络连接的稳定型、环型等结构,,据的传输和交换理和畅通参考模型OSI应用层1提供给应用程序使用的网络服务表示层2定义数据格式和加密方式会话层3建立、维护和同步通信会话传输层4可靠地传输数据如、,TCP UDP网络层5负责寻址和路由如协议,IP参考模型是一个抽象的网络架构框架将网络通信划分为个层次从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层每一层都有其特定OSI,7,的功能和协议标准确保网络通信的有序和可靠,协议族TCP/IP网络层IP负责主机之间的寻址和路由选择确保数据包能够正确传输,传输层TCP/UDP提供可靠的端到端数据传输服务或快速但不可靠的服务,应用层包含、、等众多应用协议满足各种网络应用需HTTP FTP SMTP,求物理层信号传输传输介质物理层负责在网络中传输原始的二进通常使用电缆、光纤等物理介质作为制数据信号并确保数据在物理介质上传输信号的媒体不同的介质有不同,的稳定传输的传输性能和成本信号编码网络设备物理层负责对数字信号进行调制和编物理层还涉及网络设备的硬件规格和码以满足不同网络介质和设备的要连接标准如集线器、中继器等,,求数据链路层数据帧结构访问控制12数据链路层将上层传输的数据数据链路层负责协调多个设备封装成数据帧添加帧头和帧对共享信道的访问如,,尾以确保可靠的数据传输和等多,CSMA/CD CSMA/CA种协议错误检测和纠正地址映射34数据链路层使用差错检测和纠数据链路层负责将上层的逻辑正机制如校验码和重传机制地址转换为物理地址如协,,,ARP保证数据传输的正确性议完成地址到地址的映IP MAC射网络层网络层功能地址主要网络层协议IP网络层负责数据包在网络中的寻址和路由选地址是网络层的关键元素用于标识网络、、等协议在网络层中起重要IP,IP ICMPARP择确保数据能够顺利抵达目的地它是网中的设备并实现通信它负责数据包的逻辑作用实现数据包转发、错误报告、地址解,,络体系结构的核心部分寻址和路由析等功能传输层数据传输协议分类特点特点TCP UDP传输层负责端到端的数据传传输层主要包括两大协议面•面向连接的可靠传输•无连接的数据报传输:输确保数据顺利、完整地到向连接的协议和无连接的,TCP•提供流量控制和拥塞控制•不提供可靠性保证数,达目的地它提供了可靠的数协议提供可靠的UDP TCP据包可能丢失或乱序•有序传输能够纠正数,据传输服务保证了数据的准数据传输而则更侧重于,,UDP据包乱序•适用于实时性要求高确性和完整性高效传输的应用如视频会议和,在线游戏应用层网络应用服务应用层协议应用层服务应用层定义了不同的网络应用服务如网络应用层包含多种标准化协议如、应用层提供了各种网络服务如域名解析、,,HTTP,浏览、文件传输、电子邮件、实时通信等、等为应用程序提供了统一的身份验证、加密等确保了网络应用的安全,FTPSMTP,,使网络用户能够访问和传输各种数据信息接口简化了网络编程的复杂性性和可靠性,地址IP地址是计算机网络中用于标识设备的地址它由个以点分隔的数字组成每IP4,个数字的取值范围是地址包括网络部分和主机部分用于确定数据在0-255IP,网络中的传输路径地址类型用途IP公有地址连接到互联网的设备使用的地址IP IP私有地址局域网内部设备使用的地址不IP IP,能直接访问互联网地址分类IP类地址类地址类地址类地址A BC D第一个字节表示网络地址后三前两个字节表示网络地址后两前三个字节表示网络地址最后用于多播范围从到,,,,

224.

0.

0.0个字节表示主机地址网络范个字节表示主机地址网络范一个字节表示主机地址网络

239.

255.

255.255围从到围从到范围从到

1.

0.

0.

0126.

0.

0.

0128.

0.

0.

0192.

0.

0.

0191.

255.

0.

0223.

255.

255.0子网划分网络号1确定网络范围主机号2分配给设备子网号3划分网络空间子网划分是通过将原有的网络号分成多个子网来实现的首先确定网络号范围然后分配给不同设备的主机号最后划分子网号来优化网络,,空间合理的子网划分可以提高网络利用效率增强网络性能,子网掩码定义作用子网掩码是一种用于将地址划子网掩码帮助路由器和其他网络IP分为网络地址和主机地址的掩设备正确判断数据包的目的地址,码它与地址配合使用用于确以确保数据正确地路由到目标网IP,定地址的网络部分和主机部络和主机IP分表示形式应用子网掩码通常以点分十进制的形子网掩码在配置地址、划分子IP式表示类似于地址的格式它网、路由配置等网络管理任务中,IP的二进制形式表示网络部分为都扮演着重要的角色1,主机部分为0路由器主要功能工作机制12路由器负责连接不同网络根据路由器使用地址结合目的地,IP,路由表决定数据包的转发路址和网关信息实现转发径主要类型配置优化34常见的路由器类型包括家用路合理配置路由表、和安全QoS由器、企业级路由器和边界路策略可以提高网络性能由器等交换机快速互联自动学习12交换机可高速连接多个网络设交换机具有自动学习网络拓扑备实现局域网内设备之间的快和地址映射的功能无需手动配,,速通信置灵活扩展安全性34交换机可根据网络需求随时添交换机可隔离网络段并提供对,加或移除端口实现灵活的网络报文的过滤和监控增强网络安,,扩展全网桥连接不同网段数据转发优化网桥能够连接不同网段的局域网网桥能够有效地过滤和转发数据,使它们能够相互通信包减少网络拥堵,隔离广播域网桥可以将一个大的网络划分成多个小的广播域提高网络性能,无线网络简介无线网络是指利用无线电波进行数据传输的计算机网络系统它可以实现移动设备的连接摆脱有线网络的限制大大提高了网络的灵活性和适用性无线网络有,,多种技术标准如、蓝牙、等满足不同的应用场景需求,WiFi4G/5G,无线网络有许多优势如易部署、扩展性强、成本低等但也存在安全性、覆盖范,,围、传输速度等方面的挑战需要合理规划和部署,工作原理WIFI频率分配1使用或频段的无线电波通过频率分配实现WIFI

2.4GHz5GHz,多用户共享频谱资源接入点连接2设备通过互联网接入点连接到网络负责管理和协WIFI AP,AP调设备的无线通信信号传输3设备发送和接收数字信号经过编码调制后在空中传播接WIFI,,收设备解码还原数据网络安全基础网络安全威胁防火墙保护加密和认证网络上存在着各种恶意软件、黑客攻击、数防火墙是网络安全的基础设备可以有效阻通过加密和身份认证技术可以确保数据传,,据泄露等威胁需要采取有效的安全措施来挡非法访问保护内部网络免受外部威胁输的机密性和完整性防止敏感信息被窃取,,,保护网络系统和数据或篡改病毒和防范计算机病毒的危害预防病毒的措施计算机病毒能够窃取用户隐私信息、破坏系统文件、吞噬系统资•安装和定期更新防病毒软件源给用户带来严重的经济损失和隐私泄露风险,•谨慎打开来历不明的文件和链接•及时更新操作系统和软件补丁•做好数据备份防止重要文件丢失,防火墙防御网络攻击控制网络访问防火墙可以有效阻挡各种网络攻击保防火墙可以根据预设规则控制网络内,,护内网安全外的信息交互监控网络行为制定安全策略防火墙可以实时监测网络活动及时发防火墙可以根据企业需求制定并执行,,现和阻止异常情况全面的网络安全策略加密和认证数字签名加密双因素认证SSL/TLS数字签名使用密钥加密信息来确认发送者的是一种广泛使用的加密协议它可双因素认证需要用户输入密码和验证码等两SSL/TLS,身份和信息完整性提高网络交互的安全以在客户端和服务器之间建立安全的通信通种类型的凭证提高了账户安全性减少了未,,,性道保护传输数据不被窃取经授权的访问,网络协议分析工具网络嗅探器协议分析器捕获和分析网络数据包帮助诊断深入分析网络协议解码各层协议,,网络问题和监控网络流量常用细节用于检查网络问题和提高网,工具包括、络性能如、Wireshark tcpdumpOmnipeek等等NetworkMiner流量监控工具设备诊断工具监控网络流量情况统计各类应用检查网络设备的工作状态诊断硬,,的网络使用情况如、件故障如、等命令,Cacti PRTG,Ping Tracert等行工具Network Monitor网络性能评估网络优化方法分层优化带宽调优12根据参考模型的层结构合理分配和利用带宽资源避免OSI7,,分层优化网络各个层面提高整网络瓶颈提高传输效率,,体性能负载均衡备份与容灾34采用负载均衡技术将用户请求建立完善的数据备份和灾难恢,合理分散到多个服务器实现资复机制确保网络的高可用性,,源共享网络故障排查定位故障1快速分析现象确定故障发生的层次和位置,收集信息2仔细收集各种诊断信息了解故障的详细情况,分析原因3根据收集的信息分析出故障的根源及导致原因,解决问题4采取恰当的措施修复故障恢复正常运行,,网络故障排查是一个系统性的过程需要通过层层深入的分析最终找出故障的本质原因并采取相应的补救措施这不仅要求网络管理员具备专业的,,,知识和技能还需要丰富的实践经验,网络设备配置管理配置备份远程管理自动化部署版本控制定期备份网络设备的配置信利用、等远程管理使用配置管理工具自动完成维护设备配置的版本历史方SSH SNMP,,息以便在设备故障时快速恢协议实现对网络设备的集中网络设备的初始安装和配置部便回溯和比较变更有利于问,,,复包括地址、路由规则、管理和配置变更减少现场维署提高效率和一致性题排查和优化IP,防火墙策略等护的需求网络发展趋势云计算物联网网络网络安全5G云计算技术的发展正在改变着物联网将使更多的设备和应用网络的高带宽、低延迟和更随着网络威胁的不断演化网络5G,网络基础设施的架构为用户提程序连接到网络扩展了网络的可靠的特性将推动各种新兴应安全将成为网络发展的重中之,,供更灵活、更便捷的服务边界和应用范围用的发展重结束语计算机网络是现代信息社会不可或缺的基础设施通过本课程的学习我们了解,了计算机网络的基础知识包括网络的组成、协议体系、寻址方式以及常见的网,络设备同时也探讨了网络安全和性能优化等重要话题相信这些知识将为您未来从事相关工作或学习打下坚实的基础希望大家能继续深入探索计算机网络的奥秘为社会的信息化做出自己的贡献,。