计算机网络体系结构课件

计算机网络体系结构计算机网络体系结构是计算机网络的设计原理和规范，定义了网络中不同组件之间的交互方式和数据传输机制它为网络的构建、管理和应用提供指导，保证网络的可靠性、效率和安全性课程介绍课程目标课程内容本课程旨在帮助学生掌握计算机网络课程内容涵盖网络模型、协议、网络体系结构的基础知识设备、网络安全等学习方法学习要求通过课堂讲授、案例分析、实验操作积极参与课堂讨论，完成课后作业，等多种方式学习期末考试为什么学习计算机网络？现代社会的基础未来的职业方向计算机网络连接了全球，推动了经济和社会发展网络工程师、安全专家等岗位需求旺盛从社交媒体到电子商务，网络无处不在学习网络技术，掌握未来发展趋势网络体系结构的定义网络结构的描述协议集合层次化结构网络体系结构定义了网络的组织方式，包它还定义了网络使用的协议集合，这些协网络体系结构通常采用分层模型，将网络括网络中各个组件之间的关系以及它们之议规定了数据在网络中传输的规则和格式功能划分为不同的层次，以便更好地理解间的交互方式和管理网络网络体系结构的作用

11.规范网络设计

22.简化网络管理网络体系结构为网络设计提供统一的框架，确保网络组件网络体系结构将网络划分为不同的层次，方便管理人员理之间的互操作性解和维护网络

33.促进网络互连

44.提高网络效率网络体系结构为网络互连提供标准和规范，促进不同网络网络体系结构通过分层设计，提高网络效率，降低网络维之间的通信护成本参考模型OSIOSI模型是一种抽象的网络体系结构标准，将网络功能划分为7层，每一层都有明确的定义和功能，确保不同厂商生产的网络设备能够相互通信，使得网络更加标准化和互操作性OSI模型的层次结构，定义了网络通信的各个环节，使得网络设计、开发和维护更加容易参考模型的特点OSI分层结构标准化OSI参考模型将网络功能分成七OSI模型提供了一个标准化的框层，每一层负责特定的任务，将架，用于描述网络协议和服务，复杂的任务分解成易于管理的子使得不同厂商的设备能够互操作任务独立性可扩展性每一层在功能上独立，对其他层OSI模型允许添加新的层或修改的设计和实现没有依赖关系，可现有层，以满足不断变化的网络以独立地修改和升级需求模型各层的功能OSI物理层1负责数据的物理传输，例如比特流的传输，确定数据传输的电气、机械、过程和功能特性数据链路层2负责在相邻节点之间建立、维护和释放数据链路连接，并进行数据帧的封装和解封装网络层3负责数据的路由和寻址，将数据包从源主机传送到目标主机，并进行数据包的封装和解封装传输层4负责为应用程序提供端到端的可靠数据传输服务，保证数据的完整性和顺序性，提供流量控制和拥塞控制机制会话层5负责建立、管理和终止用户之间的数据交换会话，协调对话的进行，例如数据同步和数据交换的控制表示层6负责数据的表示和转换，例如数据的格式转换、数据加密和解密，以及数据压缩和解压缩应用层7负责提供用户可直接使用的网络服务，例如电子邮件、文件传输、网络浏览等协议族TCP/IPTCP/IP协议族是互联网的基础，它定义了计算机网络中数据传输的规则该协议族包含各种协议，例如TCP、IP、UDP、HTTP、FTP等，它们协同工作，使计算机能够相互通信协议栈结构TCP/IP分层结构应用层传输层网络层TCP/IP协议栈由四层组成应提供用户与网络之间的接口，负责数据传输的可靠性和流量负责数据包的路由和寻址，包用层、传输层、网络层和网络包括HTTP、FTP、SMTP等控制，包括TCP和UDP协议括IP协议接口层物理层物理层协议物理层协议规定了数据在物理介质上的传输方式，例如以太网协议、物理层功能RS-232协议、USB协议等这些协议定义了数据传输的物理参数，例如数据速率、信号电压、编码方式等物理层主要负责数据的机械、电气、功能和过程特性例如定义连接器的形状、传输介质的类型、信号的编码方式等数据链路层

11.帧封装

22.物理寻址数据链路层将网络层数据封装数据链路层负责MAC地址的成帧，添加帧头和帧尾解析和处理

33.介质访问控制

44.误差检测数据链路层负责控制网络设备数据链路层使用CRC校验码等访问共享网络介质机制检测数据传输过程中的错误网络层路由选择负责将数据包从源主机发送到目标主机•根据网络地址，选择最佳路径•使用路由表和路由算法地址管理管理网络地址和子网掩码•IP地址分配和管理•子网划分，提高网络效率数据包转发将数据包转发到下一个网络节点•根据路由信息，选择下一跳节点•封装数据包，添加网络层头部信息传输层数据传输端口号传输层负责在网络中传输数据，传输层使用端口号识别应用程序保证数据可靠传输，例如TCP协，不同的应用程序使用不同的端议，或者提供无连接数据传输服口号，例如HTTP使用端口号80务，例如UDP协议，FTP使用端口号21数据段错误控制传输层将数据封装成数据段，包传输层通过校验和、序列号、确含源端口号、目标端口号、数据认机制等来保证数据传输的可靠以及其他控制信息，将数据传给性，确保数据完整无误网络层应用层网络应用用户界面网络协议例如电子邮件、网页浏览、文件传输等用户与网络进行交互的接口，例如浏览器HTTP、FTP、SMTP、DNS等协议，定义、电子邮件客户端等了数据传输的格式和规则协议栈之间的关系应用层1提供用户接口，如电子邮件、网页浏览传输层2提供端到端的数据传输服务网络层3负责数据包的路由和转发数据链路层4提供节点之间的数据帧传输物理层5定义数据在物理介质上的传输方式每个协议栈层都是一个独立的模块，它们之间相互协作，共同完成数据传输的任务不同的协议栈层提供不同的功能，并通过接口进行交互分组交换技术数据分块独立路由分组交换将数据分成固定大小的每个分组独立地经过网络，可以数据块，称为分组，每个分组包走不同的路径，不依赖于其他分含源地址、目标地址和数据内容组动态分配灵活传输网络资源根据需要进行动态分配分组交换可以支持不同类型的数，不需要预先建立连接，提高了据传输，例如语音、视频、文件网络效率等，应用范围广泛电路交换与报文交换电路交换报文交换12为每个连接建立专用线路，连将数据分成报文，按顺序传输接建立后即可进行数据传输，，每个报文独立寻路，例如电例如电话网络子邮件对比3电路交换效率高，但资源利用率低；报文交换资源利用率高，但效率低计算机网络分类局域网广域网城域网覆盖范围有限，通常在一个办公室、学校覆盖范围广，跨越城市、省份甚至国家介于局域网和广域网之间，覆盖范围为一或建筑物内个城市或多个城市局域网局域网的特点局域网数据传输速率高，延迟低，可靠性高，易于管理常用的局域网技术包括以太网、令牌环网和无线局域网局域网的定义局域网，即Local AreaNetwork，是将地理位置相对集中的计算机和设备连接在一起的网络局域网通常覆盖一个办公室、学校或家庭，连接范围较小城域网覆盖范围用户类型数据传输速率传输介质城域网覆盖范围通常为一个城主要为企业、政府机构、科研传输速率较高，通常为千兆比广泛采用光纤作为传输介质，市或多个相邻城市单位和电信运营商提供网络服特每秒或更高提供高带宽和低延迟的网络连务接广域网覆盖范围广数据传输距离长12广域网WAN覆盖地理范围WAN中的数据传输距离通常广阔，连接多个城市、省份或较远，跨越多个网络节点国家传输速率较高网络结构复杂34WAN通常使用高速传输线路WAN的网络结构复杂，需要，例如光纤，以保证数据传输使用多种网络协议和设备进行效率管理和维护互联网全球互联网络信息共享互联网是一个覆盖全球的网络系互联网提供了海量的资源和信息统，连接了世界各地的计算机和，用户可以通过搜索引擎、网站设备它使得信息共享、交流和、社交媒体等渠道获取各种各样交易变得更加便捷的内容电子商务互联网推动了电子商务的发展，用户可以在网上购物、支付、交易等互联网也促进了电子支付、物流和供应链的创新网络接入技术常见的网络接入技术网络接入技术的演进宽带接入技术已成为主流，为用户提供高速稳定的网络连接，包从传统的拨号上网到如今的宽带接入，网络接入技术不断发展，括DSL、光纤、有线电视等带宽不断提升，为用户提供更丰富的应用体验无线网络技术在现代社会中扮演重要角色，例如蜂窝移动网络、未来，随着5G技术的发展，网络接入技术将更加多元化，例如Wi-Fi等，为用户提供灵活的移动互联网接入卫星互联网、边缘计算等，将为用户带来更加高效便捷的网络体验宽带接入技术数字用户线DSL有线电视调制解调器光纤卫星DSL使用现有电话线提供高速有线电视调制解调器通过同轴光纤通过光纤电缆提供超高速卫星互联网通过卫星信号提供互联网连接电缆提供高速互联网连接互联网连接，速度更快、更可宽带连接，适合偏远地区靠无线网络技术无线网络技术移动性灵活性和便利性成本效益无线网络利用无线电波进行数无线网络允许用户在任何地方无线网络易于安装和配置，方无线网络的部署成本较低，便据传输，无需线缆连接进行连接，不受地理位置限制便连接多种设备于扩展和维护网络安全概述网络安全的重要性安全威胁的种类网络安全关乎数据安全、隐私保常见威胁包括恶意软件、网络攻护和网络正常运行击、数据泄露等安全防御措施包括防火墙、入侵检测系统、反病毒软件等网络安全威胁

11.数据泄露

22.系统瘫痪攻击者可能窃取敏感信息，例恶意攻击可能导致网络或系统如用户凭据、财务信息或机密无法正常运作，造成服务中断文件，造成严重后果和经济损失

33.勒索软件攻击

44.网络欺诈攻击者锁定目标系统，加密数利用各种手段欺骗用户，获取据并要求受害者支付赎金以解敏感信息或诱使用户进行资金锁数据转移网络安全防御措施防火墙入侵检测系统反病毒软件安全意识培训防火墙是网络安全的重要组入侵检测系统IDS能够监测反病毒软件可以检测和删除加强用户安全意识是至关重成部分，它像一道屏障，阻网络流量并识别潜在的攻击恶意软件，例如病毒、木马要的安全措施通过定期进止恶意流量进入网络，并控行为，例如端口扫描、拒绝、蠕虫等，保护计算机和网行安全意识培训，提高用户制网络访问权限通常防火服务攻击等，并在检测到异络免受恶意软件的攻击定的安全意识，并教会他们如墙会部署在网络的边缘，以常行为时向管理员发出警报期更新反病毒软件的病毒库何识别和避免常见的网络安阻止来自外部的威胁至关重要全威胁网络协议分析实践抓包工具1捕获网络数据包，例如Wireshark数据包分析2解析数据包结构，识别协议类型流量分析3分析网络流量模式，识别异常行为安全审计4查找漏洞和安全威胁使用抓包工具捕获网络数据包，然后分析数据包的结构和内容，识别协议类型、数据字段和协议版本课程总结本课程系统介绍了计算机网络的基础知识，涵盖网络体系结构、协议、安全等方面希望通过学习，同学们能够对计算机网络有一个更深入的了解，并能运用相关知识解决实际问题。