【大学课件】计算机网络技术

计算机网络技术计算机网络技术是一门重要的学科，它涵盖了计算机网络的原理、技术和应用通过学习这门课程，学生将能够深入了解计算机网络的结构、协议和服务，并掌握网络设计、配置和管理的基本技能计算机网络概述定义作用计算机网络是指将多个计算机系统通过通信线路连接起来计算机网络在现代社会发挥着至关重要的作用，它连接了，并通过网络协议进行数据交换的系统各个领域，促进了信息交流、资源共享和经济发展计算机网络允许用户共享资源，例如文件、打印机和互联从个人到企业，从教育到科研，计算机网络无处不在网访问计算机网络的基本组成部分计算机网络接口卡

1.

2.NIC12作为网络中的节点，提供连接计算机与网络的桥梁数据处理和存储服务，负责数据发送和接收传输介质网络设备

3.

4.34例如电缆、光纤，用于传例如路由器、交换机，负输数据信号责数据转发和管理计算机网络的分类按网络覆盖范围按网络拓扑结构局域网，广域网，城域网总线型，星型，环型，树型，网状型等，LAN WAN等，根据网络覆盖的地理范围进行根据网络中节点的连接方式进行分类MAN分类按传输介质按网络协议有线网络，无线网络，光纤网络等，根据网络，网络，网络TCP/IP OSIAppleTalk传输数据所使用的介质进行分类等，根据网络中使用的协议进行分类网络拓扑结构网络拓扑结构描述了网络中各个节点之间的连接方式常见的网络拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型、网状型等不同的网络拓扑结构具有不同的特点，例如星型结构易于管理，但中心节点故障会导致整个网络瘫痪，而环型结构具有高可靠性，但数据传输效率较低网络体系结构分层结构协议和接口模块化设计计算机网络的体系结构通常采用分层每个层次都定义了特定的协议，用于分层结构将网络功能模块化，方便各结构，将复杂的网络功能分解成多个在不同设备之间进行通信，并提供标个模块的独立开发和维护，并提高网层次，简化网络的设计和管理准化的接口，方便不同设备之间相互络的灵活性和可扩展性连接参考模型OSI七层模型OSI参考模型将网络通信过程划分为七层，每层执行特定功能，并通过接口与相邻层交互分层结构从下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层逻辑分层OSI模型是一个抽象模型，它定义了网络通信的逻辑结构，但没有规定具体的实现方式标准化规范OSI模型为网络设备和协议的开发提供了标准化规范，促进网络互操作性和兼容性参考模型TCP/IP应用层1提供用户应用程序接口，如电子邮件、网页浏览、文件传输等传输层2提供端到端连接，确保数据可靠传输，包括和TCP UDP协议网络层3负责网络地址管理、数据路由，包括协议IP数据链路层4提供节点之间可靠数据传输，包括地址管理和帧封MAC装物理层5定义物理连接方式，如网线、无线信号等物理层物理介质信号编码双绞线、同轴电缆、光纤等物理层负责将数据转换为电物理介质用于传输数据信号信号或光信号，并进行编码接口标准传输速率定义了网络设备之间连接的物理层决定了数据传输的速物理接口规范，例如率，例如或RJ-45100Mbps接口1Gbps数据链路层连接物理层数据帧传输错误检测数据链路层直接与物理层交互，负责数据链路层将数据组织成数据帧，并数据链路层负责检测数据帧在传输过将数据帧封装到物理层传输的信号中进行数据帧的传输和接收程中的错误，并进行重传或丢弃网络层数据包路由逻辑地址12网络层负责将数据包从源网络层使用地址作为逻IP主机路由到目标主机，通辑地址，为数据包在网络过地址进行寻址中传输提供标识IP网络层协议网络层功能34常见的网络层协议包括网络层主要负责数据包的IP协议，协议，路由、转发、拥塞控制、ICMP IGMP协议等网络地址转换等功能传输层传输层的作用主要协议传输层负责为应用程序提供端到端的传输层常用的协议包括和TCP UDP可靠数据传输服务它负责数据分段、流量控制和错误检是一种面向连接的协议，提供TCP测可靠的数据传输服务是一种无连接的协议，提供快UDP速的数据传输服务应用层电子邮件网页浏览文件传输远程访问应用层协议如用于发协议用于从服务协议用于在计算机之间协议用于安全地远程登SMTP HTTPWeb FTPSSH送和接收电子邮件器检索网页并显示在浏览器传输文件录到其他计算机中交换机和路由器交换机路由器交换机在数据链路层工作，路由器在网络层工作，用于用于连接网络中的设备连接不同的网络交换机通过地址来识别路由器通过地址来识别目MAC IP目标设备，并转发数据包标网络，并选择最佳路径转发数据包地址和子网掩码IP地址是用于标识互联网上每个设备的唯一地址子网掩码用于区分网络地址和主机地址，并确定网络的范围IP地址分为两部分网络地址和主机地址网络地址用于标识网络，主机地址用于标识网络中的设备IP子网掩码是一个位的二进制数，用于区分网络地址和主机地址32子网掩码的位数决定了网络地址的长度，剩余的位数表示主机地址的长度路由协议路由协议概述常见路由协议路由协议是计算机网络中用于实现路由选择的协议，网络设备常用的协议包括（路由信息协议）、（开放式IGP RIPOSPF使用路由协议来学习网络拓扑结构，构建路由表，并决定数据最短路径优先协议）、（增强型内部网关路由协议）等EIGRP包的最佳转发路径常用的协议包括（边界网关协议）EGP BGP常用的路由协议分为两类内部网关协议（）和外部网关IGP协议（）用于连接同一自治系统内的网络，而EGP IGPEGP用于连接不同的自治系统网络安全数据保护访问控制保护敏感信息免遭未经授权的访问、使用限制对网络资源的访问，并防止恶意用户、披露、破坏、修改或丢失或程序访问敏感信息威胁检测和响应网络安全意识检测和应对网络攻击、病毒、恶意软件和教育用户了解网络安全风险并采取预防措漏洞施保护自己和组织防火墙防御攻击访问控制12防火墙可以过滤来自外部它可以控制哪些用户和设网络的恶意流量，例如病备可以访问内部网络资源毒、恶意软件和黑客攻击，并限制对敏感信息的访，保护内部网络的安全问网络隔离日志记录34防火墙可以将网络分割成防火墙可以记录网络流量不同的区域，例如将内部，帮助识别潜在的威胁并网络与外部网络隔离，提进行调查分析高安全性加密技术数据保护身份验证加密技术可以将敏感数据转加密技术用于验证用户的身换为无法理解的代码，防止份，确保只有授权用户才能未经授权访问访问系统或资源数据完整性加密技术可以检测数据在传输或存储过程中是否被篡改，确保数据的完整性无线网络技术无线网络技术，使用无线电波进行数据传输它为移动设备、笔记本电脑和智能家居等提供互联网连接无线网络技术主要基于标准，分为、蓝IEEE

802.11Wi-Fi牙、等多种类型，适用于不同的应用场景Zigbee网络5G高速率和低延迟广泛覆盖智能设备连接网络提供极快的下载速度和低延迟网络覆盖范围更广，连接更多设备促进智能手机、可穿戴设备和其他5G5G5G，支持各种新应用，如虚拟现实和增，为物联网和其他新型应用铺平道路智能设备的快速发展，提升用户体验强现实物联网技术连接数据分析应用物联网将物理世界中的设备、传感物联网收集到的海量数据可被分析物联网技术广泛应用于智能家居、器和物体连接到互联网，实现数据，用于优化流程、提高效率和做出智慧城市、工业自动化、医疗保健收集和共享更明智的决策等领域，推动着社会的进步云计算和大数据云计算大数据云计算提供按需访问计算资源，例如服务器、存储和网络大数据是指海量、高速、多样的数据它需要新的技术和它提供灵活性和可扩展性，以满足不断变化的业务需求方法来分析和处理，以发现有价值的见解软件定义网络灵活性和可扩展性简化网络管理自动化的网络配置和管理软件定义网络使网络基础设施通过集中式控制平面简化了网络自动执行网络任务，例如配置、SDN SDNSDN能够适应不断变化的业务需求，无需管理，使管理员能够轻松地配置和监监控和故障排除，从而提高网络效率重新配置硬件控网络和可靠性网络虚拟化资源隔离灵活性与可扩展性

1.

2.12虚拟化技术将物理硬件资源划分为多个虚拟资源，提高网络虚拟化可以灵活地创建和配置虚拟网络，满足各种了资源利用率，降低了成本应用需求，并方便地扩展网络容量简化管理安全性

3.

4.34虚拟化技术简化了网络设备管理，提升了网络管理效率网络虚拟化可以增强网络安全，例如，通过虚拟机隔离，降低了运维成本，可以防止恶意软件和攻击扩散网络功能虚拟化虚拟化网络功能灵活性和可扩展性将网络功能从专用硬件设备中分离，并运提供更大的灵活性，支持按需扩展，并简行在虚拟化平台上化网络部署资源利用率云环境整合优化网络资源利用率，降低运营成本简化云环境中的网络管理，实现网络与云服务的无缝集成网络自动化和编排网络自动化和编排是现代网络管理的关键技术它们可以帮助网络管理员更轻松地管理和维护网络，提高网络效率和可靠性网络编排1自动构建和配置网络网络自动化2自动执行网络管理任务网络管理3监控和维护网络网络自动化和编排能够简化网络部署和运维，使网络管理更加高效，更易于扩展，并降低运维成本网络监控和运维实时监控性能优化安全防护监控网络设备运行状态，及时发现故分析网络流量和性能指标，识别瓶颈监测网络安全事件，识别攻击行为，障，并进行预警和处理，优化网络配置，提升网络性能进行防御和阻断，保障网络安全网络发展趋势高速化智能化万物互联安全化网络带宽不断提升，光纤人工智能、机器学习等技物联网、工业互联网、车网络安全威胁不断升级，、等技术促进网络传术应用于网络管理和优化联网等应用不断涌现，连网络安全技术也在不断发5G输速度大幅提升，提升网络效率接设备数量快速增长展，提升网络安全保障能力数据传输速度更快，支持自动故障诊断、流量预测网络将连接越来越多的设更高清的视频通话和更大、安全防护等功能，使网备，实现万物互联的智慧加密技术、身份认证、入规模的云计算应用络更加智能化社会侵检测等技术，确保网络安全可靠运行实践案例分析案例分析帮助理解网络技术的实际应用例如，云计算平台如何利用网络技术实现资源共享和服务交付？深入分析案例，可以更好地掌握网络技术的原理和应用总结与展望网络技术不断发展安全问题越来越重要网络、物联网、云计算等网络安全问题日益突出，需5G新技术将推动网络技术不断要加强网络安全技术研究和发展，应用场景更加丰富应用，保障网络安全网络人才需求旺盛随着网络技术应用的不断发展，网络人才需求量不断增加，需要加强网络人才培养。