《信息技术与网络通信》课件

信息技术与网络通信欢迎来到《信息技术与网络通信》课程本课程将带领您深入探索现代通信技术的核心，从基本概念到前沿应用我们将系统地学习网络架构、协议、安全性以及信息技术在各行各业中的创新应用让我们一起踏上这段激动人心的数字化探索之旅！课程简介课程目标学习内容深入理解信息技术和网络通信的基本原理和应用涵盖从基础概念到高级应用的全面知识体系实践机会前沿视角通过案例分析和实验加深对理论知识的掌握探讨最新技术趋势及其对未来的影响信息技术的基本概念信息的定义信息技术的内涵信息是对事物状态、特征及其变化的描述，是人类认知和交流的信息技术是利用计算机和通信设备对信息进行采集、处理、存储、基础在信息技术领域，信息被视为可以被处理、传输和存储的传输和应用的技术总称它包括硬件、软件、网络和数据管理等数据多个方面信息的数字化模拟信号转换1将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，实现信息的数字化表示采样2按照一定的时间间隔对模拟信号进行取样，获取信号的瞬时值量化3将采样得到的连续值转换为有限的离散值，即数字化的过程编码4将量化后的离散值用二进制数字表示，完成数字化的最后步骤信息的编码与传输编码ASCII使用7位二进制数表示128个字符，包括英文字母、数字和控制字符编码Unicode支持全球多语言文字系统的统一字符编码标准，可表示超过14万个字符数据压缩通过算法减少数据冗余，降低存储空间和传输带宽需求纠错编码在数据传输过程中添加冗余信息，以检测和纠正可能出现的错误通信基础知识信源产生和发送信息的源头，如计算机、手机等设备编码器将信息转换为适合传输的信号形式信道信号传输的媒介，可以是有线或无线解码器将接收到的信号还原为原始信息信宿接收和处理信息的终端，如接收方的设备网络体系结构应用层1为用户提供网络服务的接口传输层2确保数据可靠传输网络层3负责数据包的路由和转发数据链路层4处理相邻网络节点之间的通信物理层5定义物理媒介上的信号传输计算机网络分类局域网（LAN）广域网（WAN）互联网覆盖小范围区域，如办公室或校园内的网络跨越大范围地理区域的网络，如跨国公司的全球最大的网络，连接世界各地的计算机网特点是高速、低成本全球网络络协议族TCP/IP协议概述主要协议TCP/IP协议族是互联网的基础，包含了一系列用于数据通信的协•传输控制协议（TCP）议它定义了数据如何在网络中打包、寻址、传输、路由和接收•互联网协议（IP）•用户数据报协议（UDP）•超文本传输协议（HTTP）•文件传输协议（FTP）应用层协议HTTP超文本传输协议，用于Web浏览器和服务器之间的通信FTP文件传输协议，用于在网络上传输文件SMTP简单邮件传输协议，用于发送电子邮件DNS域名系统，将域名转换为IP地址传输层协议（传输控制协议）（用户数据报协议）TCP UDP面向连接的协议，提供可靠的数据传输特点包括无连接的协议，提供快速但不可靠的数据传输特点包括•确保数据按序到达•低延迟•错误检测和纠正•适用于实时应用•流量控制•无拥塞控制网络层协议1234（互联网协议）（互联网控制消（地址解析协议）（开放最短路径IP ICMPARP OSPF息协议）优先）负责数据包的寻址和路由，用于将IP地址转换为物理确保数据包能够从源地址传用于发送错误消息和操作信MAC地址一种内部网关路由协议，用输到目标地址息，如ping命令就使用于大型网络中的路由选择ICMP数据链路层协议以太网最常用的局域网技术，定义了有线网络的物理和数据链路层标准（点对点协议）PPP用于在两个网络节点之间建立直接连接的协议（高级数据链路控制）HDLC一种面向比特的数据链路层协议，用于点对点和多点通信物理层协议传输介质信号编码•双绞线最常用的有线网络传输介质物理层定义了如何在物理介质上表示比特，包括•同轴电缆提供更好的抗干扰能力•曼彻斯特编码•光纤支持高速长距离传输•差分曼彻斯特编码•无线电波用于无线网络通信•不归零编码网络硬件设备路由器在不同网络之间转发数据包，实现网络互连交换机在局域网内部转发数据帧，提高网络效率网桥连接两个网段，扩展网络覆盖范围集线器简单的多端口中继器，在所有端口间广播数据网络拓扑结构网络拓扑结构描述了网络中节点的物理或逻辑排列方式常见的拓扑结构包括总线型、星型、环型、网状和树型每种拓扑结构都有其特定的优缺点，适用于不同的网络环境和需求选择合适的拓扑结构对网络性能、可靠性和可扩展性至关重要局域网技术以太网1最广泛使用的局域网技术，支持多种传输速率Wi-Fi2基于IEEE

802.11标准的无线局域网技术令牌环3IBM开发的环形拓扑局域网技术FDDI4光纤分布式数据接口，用于高速backbone网络广域网技术传统广域网技术新兴广域网技术•帧中继一种分组交换技术•SD-WAN软件定义广域网•ATM异步传输模式，支持多种业务•5G网络高速移动通信网络•MPLS多协议标签交换，提高转发效率•卫星通信全球覆盖的通信方式无线网络技术Wi-Fi蓝牙NFC基于IEEE

802.11标准的无线局域网技术，短距离无线通信技术，适用于设备间的数据近场通信技术，用于短距离高频无线通信，广泛用于家庭和商业环境传输和连接如移动支付移动互联网2G1支持语音和简单数据服务3G2引入高速数据传输和移动互联网4G3全IP网络，支持高速移动宽带5G4超高速、低延迟、大连接物联网技术感知层通过各种传感器和RFID技术采集环境数据网络层利用各种通信技术实现数据的传输和交换应用层处理和分析数据，提供智能化服务安全层保护物联网系统和数据的安全性和隐私云计算和大数据云计算大数据通过网络提供可扩展的计算资源和服务主要模式包括处理和分析海量、高速、多样化的数据集特点包括•IaaS基础设施即服务•体量大（Volume）•PaaS平台即服务•速度快（Velocity）•SaaS软件即服务•种类多（Variety）•价值高（Value）信息安全概述保密性1确保信息不被未授权访问完整性2保护数据不被篡改可用性3确保授权用户能够访问信息认证4验证用户身份不可否认性5防止用户否认其行为安全威胁与防范措施病毒和恶意软件黑客攻击使用防病毒软件、定期更新系统和应用加强网络防火墙、实施入侵检测系统社会工程学攻击数据泄露提高用户安全意识，实施安全培训加密敏感数据，实施访问控制策略网络攻击与防护常见攻击类型防护措施•拒绝服务攻击（DoS）•部署入侵防御系统（IPS）•中间人攻击•使用Web应用防火墙（WAF）•SQL注入•实施网络分段•跨站脚本攻击（XSS）•定期进行安全审计和漏洞扫描密码学基础对称加密非对称加密哈希函数使用相同的密钥进行加密和解密，如AES使用公钥加密，私钥解密，如RSA算法将任意长度的输入转换为固定长度的输出，算法用于数据完整性验证身份认证技术密码认证1最基本的认证方式，使用用户名和密码双因素认证2结合密码和其他因素，如短信验证码或硬件令牌生物识别3利用指纹、面部或虹膜等生物特征进行身份验证数字证书4基于公钥基础设施（PKI）的身份认证方式访问控制技术自主访问控制（）DAC资源所有者决定谁可以访问资源强制访问控制（）MAC系统根据预定义的安全策略控制访问基于角色的访问控制（）RBAC根据用户在组织中的角色分配权限基于属性的访问控制（）ABAC根据用户、资源和环境属性动态决定访问权限数据加密技术文件加密通信加密对个别文件或整个文件系统进行加密，保护静态数据常用工具保护数据在传输过程中的安全常见协议包括包括•SSL/TLS用于Web通信加密•BitLocker（Windows）•IPsec网络层加密协议•FileVault（macOS）•SSH安全远程登录和文件传输•VeraCrypt（跨平台）网络安全协议SSL/TLS1安全套接字层/传输层安全，用于Web通信加密IPsec2互联网协议安全，提供网络层的安全性SSH3安全外壳协议，用于安全远程登录和文件传输HTTPS4超文本传输安全协议，基于SSL/TLS的HTTP安全版本网络安全管理制定安全策略1建立全面的网络安全管理制度和操作规范风险评估2定期进行安全风险评估，识别潜在威胁安全审计3实施持续的安全审计，监控网络活动和访问日志应急响应4制定并演练网络安全事件应急响应计划信息化在日常生活中的应用智能家居移动支付社交媒体通过物联网技术实现家电设备的智能控制和利用智能手机和近场通信技术实现快捷、安通过网络平台实现即时通讯、信息分享和社管理，提高生活便利性和能源效率全的支付方式，改变传统消费模式交互动，拉近人与人之间的距离智慧城市建设智慧交通智慧能源利用物联网和大数据技术优化交通管理，包括通过信息技术提高能源使用效率•实时交通监控和信号控制•智能电网•智能停车系统•分布式能源管理•公共交通智能调度•建筑能耗监测和控制电子政务应用在线服务平台提供各类政务服务的网上办理，如身份证renewal、社保查询等政务信息公开通过官方网站和APP发布政府信息，提高透明度智慧决策系统利用大数据分析辅助政府决策，提高科学性和效率公众参与平台建立网上意见征集、投票等渠道，促进公民参与远程教育与在线学习在线课程平台1提供多样化的在线课程，支持自主学习和终身教育实时互动教学2通过视频会议系统实现远程实时授课和师生互动虚拟实验室3利用虚拟现实技术进行远程实验和实践操作智能学习系统4基于AI技术的个性化学习推荐和进度跟踪远程医疗与健康管理远程诊疗通过视频通讯技术实现医生与患者的远程问诊和咨询健康监测利用可穿戴设备和物联网技术实时监测和记录个人健康数据辅助诊断AI利用人工智能技术辅助医生进行疾病诊断和治疗方案制定信息技术伦理与法律伦理问题法律法规•隐私保护•《网络安全法》•数据安全•《数据安全法》•AI伦理•《个人信息保护法》•网络欺凌•知识产权相关法律信息技术的快速发展带来了诸多伦理和法律挑战我们需要在享受技术便利的同时，重视个人隐私保护、数据安全、人工智能伦理等问题同时，相关法律法规的制定和完善也是保障信息社会健康发展的重要基础作为信息时代的公民，我们有责任了解并遵守这些规范，共同营造一个安全、公平、有序的网络环境。