计算机网络技术基础课程课件设计计算机网络概论

计算机网络技术基础课程本课程旨在全面介绍计算机网络的基础知识包括网络体系结构、网络协议、网,络设备等帮助学生深入理解现代计算机网络的工作原理通过本课程的学习学,,生将掌握网络技术的基本概念和实践应用能力课程简介全面概述知识体系丰富本课程将全面介绍计算机网络的课程涵盖了网络硬件设备、协基础知识涵盖网络的定义、特议、安全等多个方面帮助学生,,点、结构等内容系统掌握计算机网络技术实践动手能力面向未来发展课程安排有实验实践环节培养关注网络技术的发展趋势为学,,学生的动手能力和解决实际问题生未来发展打下坚实的基础的能力计算机网络的定义和概念网络的定义计算机网络是一个由各种硬件和软件组成的系统主要用于实现计算机和其他设备之间的互联,和信息交换网络的目的计算机网络的主要目的是实现信息的传输和共享提高数据处理及管理的效率,网络的组成计算机网络由硬件设备、通信线路和网络软件等部分组成通过一定的网络协议来实现互联互,通计算机网络的特点分布式架构资源共享计算机网络由多个独立的节点和网络可以共享各种硬件、软件和设备组成具有分布式的性质这信息资源提高了资源利用效率,,种架构提高了网络的灵活性和可用户可以远程访问和使用各种资扩展性源通信协议开放性网络中的设备需要遵循统一的通网络具有开放性可以连接不同类,信协议以实现互联互通标准化型的设备和系统支持多种应用程,,的协议保证了网络的兼容性和可序和服务这种开放性促进了技靠性术创新计算机网络的分类局域网（）广域网（）互联网（）LAN WANInternet局域网是一种覆盖范围较小的计算机网络广域网是一种覆盖更广泛地理区域的网络互联网是一个全球性的计算机网络连接世,,,通常仅限于特定的地理区域如家庭、办公连接不同的地理位置使用专线或公共通信界各地的电脑和设备提供各种在线服务和,,,室或校园等提供高速数据传输和资源共线路来传输数据应用程序,享计算机网络的体系结构应用层1定义了应用程序的通信标准传输层2负责端到端的数据传输网络层3处理数据包的路由和转发数据链路层4处理数据在物理链路上的传输物理层5定义了物理设备和电气接口标准计算机网络体系结构分为五个层次从底层到顶层分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层每一层都有其特定的功能和协议构成了完整的网络通信模型这,:,种分层架构使得网络更加模块化和灵活有利于技术的发展和应用,网络接口层作用与功能主要协议硬件设备工作原理网络接口层负责将上层传输的网络接口层主要包括以太网、网络接口卡是网络接口网络接口层将上层传输的数据NIC数据帧转换为可在物理媒体上、蓝牙等协议它们定层的关键硬件设备负责连接帧转换为电光无线信号在Wi-Fi,//,传输的信号同时也负责接收义了数据在物理媒体上的传输计算机与网络物理媒体并实现物理媒体上传输同时接收物,;从物理层传来的信号并转换为方式如编码、调制解调、传数据收发路由器、交换机等理层传来的信号并还原为数据,可被上层使用的数据帧它是输时序等网络设备也属于网络接口层的帧提供给上层使用计算机网络中最底层的逻辑重要组成部分层网络层网络层功能数据报文路由选择算法IP网络层负责管理网络设备之间的数据传输网络层使用数据报文在网络中传输数据网络层利用路由选择算法计算最优传输路,IP,包括寻址、路由选择、流量控制等功能数据报文包含源地址、目标地址、协议类型径优化网络资源利用提高数据传输效率IP,,,确保数据在网络中的可靠传输等关键信息传输层传输协议流量控制差错控制分段与重装传输层提供可靠的、面向连接传输层负责控制数据流量防止传输层采用校验和、序号等机传输层将上层数据分段并在接,的数据传输服务主要包括发送方向接收方发送过多的数制来检测和纠正传输过程中的收端重新组装以适应不同网络,TCP,和两种主要传输协议据而导致接收方处理不过来差错确保数据的可靠性环境的最大传输单元UDP,应用层网络应用服务应用层协议客户端服务器模式应用层安全-应用层提供了各种面向用户的应用层协议定义了应用程序如应用层基于客户端服务器模应用层安全是网络安全的关键-网络应用服务如万维网何使用网络服务进行数据交换式工作客户端发起服务请求所在需要对应用程序本身以,,,,、电子邮件、和通信常见的应用层协议包服务器提供相应的服务这种及传输的数据进行保护如使WWW E-mail,文件传输协议等这些括、、、模式提高了系统的伸缩性和可用加密等FTP HTTPFTP SMTPSSL/TLS应用程序使用下层传输协议来、等这些协议规靠性降低了维护成本POP3IMAP,实现数据的传输和交换定了通信双方的语法、语义和同步等要求网络硬件设备计算机网络的构建需要各种硬件设备包括交换机、路由器、网卡、集线器、调,制解调器等这些设备负责网络中数据的传输、交换和路由确保网络的连通性,和可靠性不同的网络硬件设备具有不同的功能和应用场景网络管理员需要根据网络的具,体需求选择合适的硬件设备来搭建高效的计算机网络合理的硬件选择和部署,是网络建设的关键网络拓扑结构网络拓扑结构描述了网络中各个设备和通信链路之间的物理连接关系常见的网络拓扑结构包括总线拓扑、星型拓扑、环形拓扑、树型拓扑等每种拓扑结构都有其独特的优缺点适用于不同,的应用场景选择合适的网络拓扑结构可以提高网络的可靠性、可扩展性和管理效率是网络设计的重要考虑因素之一,网络互联设备路由器交换机路由器负责在不同网络之间传输交换机用于连接局域网内的多个数据根据目的地地址选择最佳路设备根据目的地址高效转发,,MAC径它可以连接多个网络并实现数据包它可以按需分配带宽提,网络之间的数据转发高网络效率网关集线器网关是连接不同网络协议的设备集线器是一种简单的网络互连设,提供协议转换和数据交换的功备它接收输入信号并将其广播到,能它可以将不同网络的数据流所有连接的设备它提供了最基量连接起来本的网络连接功能地址与子网划分IP地址概念子网划分IP12地址是用于标识计算机在网将一个大的地址网络划分为IP IP络中的位置和身份的唯一编号多个小的子网络以提高网络效,,用于实现设备之间的通信率和安全性子网掩码标记法CIDR34子网掩码用于标识地址中网（IP CIDRClassless Inter-络部分和主机部分从而确定设）标记法用于,Domain Routing备所属子网络更灵活地划分子网提高地址利,用率子网划分方法确定网络规模1根据组织需求确定网络的总体规模计算子网数量2根据要求的主机数量确定需要划分的子网个数设计子网掩码3使用子网掩码细分地址空间以满足要求IP分配地址IP4为每个子网分配合适的地址范围IP子网划分是根据组织的实际需求通过合理使用子网掩码对地址空间进行细分以满足对主机数量、网段数量等的要求这个过程包括确定网络规模、,IP,计算子网数量、设计合适的子网掩码、分配地址范围等步骤IP子网掩码的使用确定网络和主机限制网络可用地址ID ID12子网掩码将地址划分为网络子网掩码决定每个子网中可用IP和主机部分用于确定数据的地址数量对网络资源进行合ID ID,,包应该发送到哪个网络理分配提高网络效率增强网络安全性34合理使用子网掩码可以减少广子网掩码有助于隔离网络段减,播流量降低网络拥塞提高网络少未经授权的访问提高网络安,,,整体性能全性网络路由协议静态路由动态路由常见动态路由协议路由协议选择由网络管理员手动配置的路由路由器之间自动交换路由信•RIPRouting需要根据网络规模、拓扑、延路径可以提供可靠的数据转息动态计算最佳路径能自迟、可靠性等因素来选择合适,,Information发但不适应网络拓扑变化适应网络变化但需要一定的基于距离的路由协议,,Protocol维护成本高计算开销向量算法•OSPFOpen Shortest基于链路Path First状态算法•BGPBorder Gateway广泛应用Protocol于互联网域名系统DNS域名解析层级结构域名系统将人类可读的域名采用分层结构从顶级域名服DNS DNS,转换为机器可读的地址使得用务器到本地域名服务器形成一个IP,,户可以更方便地访问网络资源分布式的信息库应用场景安全性广泛应用于互联网中用于网为了提高系统的安全性引入DNS,DNS,站访问、电子邮件、即时通讯等了技术来验证域名解析的DNSSEC服务的域名解析完整性和真实性客户端服务器模型-架构设计交互过程系统扩展客户端服务器模型将应用程序逻辑划分为客户端向服务器发送请求服务器接收并处客户端服务器模型具有良好的扩展性可以-,-,客户端和服务器两个独立的组件实现任务理请求然后将响应结果返回给客户端这通过增加服务器资源或集群部署来提高系统,,分工和职责分离客户端负责前端交互服种请求响应的交互模式简化了应用程序的的处理能力满足不断增长的用户需求,-,务器负责后端处理开发和部署协议HTTP客户端服务器模型请求方法-协议基于客户端服务器模型客协议定义了多种请求方法如HTTP-,HTTP,户端发起请求服务器返回响应、、、等用于不,GET POSTPUT DELETE,同的操作报头信息状态码报文包含各种报头信息如内容类状态码用于指示请求是否成功如HTTP,HTTP,型、缓存控制、身份验证等用于传递表示成功表示找不到页面,200,404额外数据协议FTP文件传输认证机制是文件传输协议的缩写用于在支持匿名访问和认证访问两种FTP,FTP客户端和服务器之间上传、下方式用户可使用用户名和密码登,载、管理文件录灵活性广泛应用支持多种文件传输模式如主动广泛应用于软件更新、网站管FTP,FTP模式和被动模式适用于不同网络理、云存储等场景是一种重要的,,环境文件传输协议电子邮件协议协议协议协议SMTP POP3IMAP是用是用SMTPSimple MailTransfer ProtocolPOP3Post OfficeProtocol version3IMAPInternet MessageAccess Protocol于在互联网上传输电子邮件的标准协议负于下载接收邮件的标准协议可以将邮件下是另一种用于接收电子邮件的协议邮件保,,,责邮件的发送和中继载到本地电脑存在服务器上可以随时从任何设备访问,网络安全概述随着互联网的快速发展网络安全成为了一个不容忽视的重要课题网络环境的,复杂性和网络攻击手段的日益猖獗都给个人和组织的信息安全带来了巨大挑,战了解网络安全概况对保护自身和他人的数据隐私至关重要网络攻击类型木马病毒攻击DoS12隐藏在合法软件中可窃取敏感大量请求导致服务器瘫痪使网,,数据或破坏系统站不可访问注入网络钓鱼SQL34利用输入漏洞通过注入恶意伪造网站诈骗用户泄露账号密,语句控制数据库码等敏感信息SQL网络安全防护措施防火墙加密技术访问控制安全审计防火墙是一个网络安全设备加密是一种重要的数据保护手通过身份验证和权限管理仅定期检查系统日志监控网络,,,通过过滤进出网络的流量阻段可以将敏感信息转换为无允许授权用户访问所需的资活动及时发现和解决安全隐,,,挡未经授权的访问它可以有法读取的形式从而避免未经源降低内部系统被泄露或被患为事后溯源提供依据,,,效地防范黑客攻击和恶意软件授权的人获取广泛使用的加入侵的风险侵害密算法有、等AES RSA网络安全案例分析我们将探讨两个典型的网络安全案例勒索软件攻击和数据泄露事:件这些案例能帮助我们深入了解网络安全面临的实际挑战和风险勒索软件攻击会加密用户文件并要求支付赎金来解锁数据泄露,事件则会导致敏感信息被公开给组织造成重大声誉和财务损失,这些案例暴露了网络环境的脆弱性和攻击者的猖狂网络安全最佳实践制定安全政策及时更新软件建立全面的网络安全政策明确责任分保持系统、应用程序、安全软件的最,工及操作流程定期评估并及时更新版本及时安装补丁程序减少漏洞风,,新险定期备份数据强化安全意识建立完善的数据备份机制确保关键数对员工进行网络安全培训提高他们的,,据能够在遭遇事故时快速恢复安全意识和防范能力共同维护网络安,全未来网络技术发展趋势网络部署5G网络的成熟及其更快的传输速度和更低的延迟将推动新一代网络应用的发5G展物联网及智能家居越来越多的设备将连接到网络实现智能家居控制和自动化,边缘计算与云计算边缘计算将数据处理和存储分散到网络边缘提高响应速度和带宽利用率,人工智能与大数据网络数据的快速增长将推动人工智能在网络安全、网络优化等领域的应用小结与复习回顾重点总结课程中的关键概念和知识点帮助巩固学习成果,练习测试通过小测验或习题检验学习效果发现并解决问题,展望未来展望计算机网络技术的未来发展趋势为后续学习做好准备,。