计算机网络技术-课件

计算机网络技术欢迎来到计算机网络技术课程本课程将深入探讨网络的基础知识、各层技术和管理方法让我们开始这段令人兴奋的学习之旅吧！计算机网络基础知识定义重要性计算机网络是连接计算机和设备网络技术是现代社会的基础设施的系统，实现数据共享和通信，支持各行各业的运作发展趋势网络技术不断演进，朝着更快、更安全、更智能的方向发展网络的概念和特点互连性分布式处理网络允许不同类型的设备相互连接和通信这种互连性促进了信网络支持任务分散到多个设备上执行，提高效率和可靠性这种息的自由流动分布式特性增强了系统的整体性能网络分类广域网WAN1城域网2MAN局域网3LAN个人区域网4PAN网络按覆盖范围从大到小分类每种类型都有其特定的应用场景和技术特点网络拓扑结构星型拓扑环型拓扑所有设备连接到中央节点，易于管理设备形成闭环，数据按固定方向传输但存在单点故障风险，较为可靠总线型拓扑所有设备连接到同一传输介质，结构简单但容易产生冲突物理层技术信号传输硬件规范物理层负责在网络设备间传输原定义网络接口的机械、电气和功始比特流，确保数据的物理传输能特性，如接口类型和传输速率传输介质包括有线（如铜缆、光纤）和无线（如无线电波、红外线）媒介传输媒体双绞线光纤无线常用于局域网，价格低廉，易于安装，但抗传输速度快，抗干扰能力强，适用于长距离灵活性高，适用于移动设备，但受环境影响干扰能力较弱高速传输较大信号编码和调制基带传输1直接使用数字信号，适用于短距离传输频带传输2将数字信号调制到模拟信号上，适用于长距离传输编码技术3如曼彻斯特编码、4B/5B编码等，提高传输效率和可靠性接口标准RS-232串行通信接口，适用于低速短距离通信RJ-45以太网常用接口，支持高速数据传输USB通用串行总线，广泛用于连接各种外围设备HDMI高清多媒体接口，用于传输高质量音视频信号数据链路层技术帧定界地址识别12将比特流分割成帧，便于传输使用MAC地址识别网络设备，和错误控制实现点对点通信差错控制流量控制34检测并纠正传输过程中的错误调节数据传输速率，防止接收，确保数据完整性方缓冲区溢出访问控制方式令牌传递CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测，用于以太网设备在发送数据前先在令牌环网络中使用只有持有令牌的设备才能发送数据，避免侦听信道，发生冲突时采取退避策略了冲突差错检测和纠正校验和循环冗余校验CRC简单的错误检测方法，计算数据的和使用多项式除法生成校验码，能够检并与接收到的校验和比较测出突发性错误海明码不仅能检测错误，还能纠正单比特错误，提高传输可靠性帧格式和封装帧头1包含目标和源MAC地址，以及帧类型信息数据载荷2封装上层协议的数据，大小有限制帧尾3包含错误检测码，如CRC校验和帧间距4相邻帧之间的空隙，用于同步和区分帧网络层技术路由1寻址2分组转发3拥塞控制4服务质量5网络层负责端到端的数据传输，处理数据包的路由和转发它是实现互联网通信的关键地址IPIPv4IPv632位地址，格式如

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1.1，128位地址，格式如地址空间有限2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，解决地址耗尽问题子网掩码用于划分子网，如

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255.0，确定网络和主机部分路由算法静态路由动态路由距离矢量算法链路状态算法手动配置路由表，适用于小型自动更新路由信息，适应网络如RIP，基于跳数选择最短路如OSPF，考虑链路状态，选网络变化径择最优路径网际协议IP ICMPARP互联网协议，负责数据包的寻址和路由互联网控制消息协议，用于诊断网络问题地址解析协议，将IP地址映射到MAC地址传输层技术端到端通信协议类型传输层负责在端系统之间建立可靠的数据传输通道它处理数据主要包括面向连接的TCP和无连接的UDPTCP提供可靠传输，分段、流控制和错误恢复UDP提供快速但不可靠的传输协议TCP/UDP特点特点TCP UDP可靠、面向连接、流量控制、拥不可靠、无连接、简单快速、适塞控制用于实时应用应用场景TCP适用于文件传输、邮件；UDP适用于视频流、在线游戏面向连接和无连接面向连接（）无连接（）TCP UDP建立连接、数据传输、断开连接的三阶段过程保证数据可靠传输直接发送数据，不建立连接传输速度快，但不保证可靠性流量控制和拥塞控制流量控制1调节发送速率，防止接收方缓冲区溢出使用滑动窗口机制拥塞控制2防止网络过载采用慢启动、拥塞避免等算法效果3确保网络稳定运行，提高传输效率应用层技术应用协议1服务定义2用户接口3数据格式4应用层是最接近用户的网络层它为应用程序提供网络服务，定义数据交换的规则和格式系统DNS域名解析分层结构将人类可读的域名转换为IP地址根域、顶级域、二级域等构成的树状结构缓存机制本地DNS服务器缓存常用域名，提高解析速度协议WebHTTP HTTPSWebSocket超文本传输协议，Web通信的基础安全的HTTP，使用SSL/TLS加密支持全双工通信，适用于实时Web应用电子邮件协议SMTP简单邮件传输协议，用于发送邮件POP3邮局协议版本3，用于接收邮件，下载到本地IMAP互联网消息访问协议，支持邮件在服务器上的管理网络安全技术认证加密12验证用户身份，确保资源访问的合法性保护数据传输和存储的机密性完整性可用性34确保数据在传输过程中不被篡改保证合法用户能够正常访问网络资源访问控制身份认证授权使用用户名密码、生物特征或令牌等方式验证用户身份多因素根据用户身份和权限级别，控制对资源的访问采用最小权限原认证提供更高安全性则，降低安全风险加密算法对称加密非对称加密哈希函数如AES，使用相同密钥加解密，速度快但密如RSA，使用公私钥对，安全性高但速度较如SHA，用于生成消息摘要，确保数据完整钥管理复杂慢性防火墙和VPN防火墙VPN监控和控制网络流量，阻止未授权访问可分为包过滤、应用层和虚拟专用网络，通过公共网络建立安全通道支持远程办公和跨地状态检测防火墙域安全通信网络管理技术策略制定1监控分析2性能优化3故障排除4安全维护5网络管理是确保网络高效、安全运行的重要环节它涵盖了从日常监控到长期规划的各个方面性能监控带宽利用率延迟和丢包率监测网络链路的使用情况，识别瓶颈评估网络质量，影响用户体验吞吐量和内存使用CPU衡量网络实际传输能力，优化网络性能监控网络设备资源利用，预防过载故障诊断问题识别1通过监控系统或用户报告发现异常原因分析2使用诊断工具如ping、traceroute定位故障解决方案3制定并实施修复计划，可能包括硬件更换或配置调整验证恢复4确认问题解决，网络恢复正常运行配置管理版本控制自动化部署记录和管理网络设备配置的变更使用脚本或工具批量更新设备配历史置，提高效率配置审计备份恢复定期检查配置合规性，确保安全定期备份配置，在发生问题时快策略执行速恢复。