数据通信与网络cha课件

数据通信与网络本课程深入探讨数据通信原理、网络协议和网络技术涵盖互联网核心技术，如、路由、交换和网络安全TCP/IP引言简介重要性

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22.数据通信与网络是现代社会的它改变了人们交流、学习和工重要组成部分，连接着我们周作的方式，为社会发展提供了围的一切强大动力本课程目标学习内容

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44.深入理解数据通信与网络的基涵盖计算机网络基础、协议体本概念，掌握网络技术应用系、网络安全等方面内容计算机网络概述连接设备网络资源共享全球互联计算机网络连接多个设备，实现数据共享网络提供统一平台，共享文件、软件、数互联网将世界各地计算机连接起来，实现与协同工作据库和计算资源信息全球传播计算机网络的分类按网络范围划分计算机网络可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）•局域网连接范围较小，通常在一栋建筑物内或相邻建筑物之间•城域网连接范围更大，覆盖整个城市•广域网连接范围最广，跨越国家或洲际按网络拓扑结构划分常见的网络拓扑结构包括总线型、星型、环型、树型和网状型•总线型网络中，所有设备共享一条公共传输介质•星型网络中，所有设备都连接到一个中心节点•环型网络中，所有设备连接成一个闭合的环计算机网络的拓扑结构网络拓扑结构是指网络中各个节点之间的物理或逻辑连接方式常见的拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型和网状型不同的拓扑结构具有不同的特点，在实际应用中应根据具体情况选择合适的拓扑结构网络协议概述定义重要性网络协议是一套规则，用于定义网络协议确保不同设备之间能够网络通信过程中的数据格式、传相互理解和通信，实现网络互连输顺序以及出错处理机制互通，保证数据传输的可靠性和效率分类网络协议可以分为不同层级，例如物理层协议、数据链路层协议、网络层协议等等参考模型OSI物理层数据通信的物理媒介和传输方式，例如电缆、光纤等数据链路层负责数据帧的传输和错误检测，例如以太网和无线局域网网络层负责数据包的路由和寻址，例如IP协议和ICMP协议传输层提供端到端的可靠数据传输服务，例如TCP和UDP协议会话层管理会话连接，例如建立、维护和终止连接表示层负责数据的编码和解码，例如ASCII和Unicode字符集应用层提供用户应用程序接口，例如HTTP协议和FTP协议物理层物理介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等信号传输定义了信号编码、调制、传输方式接口标准规定了数据传输的物理连接和电气特性数据链路层网络连接帧传输节点间通信数据链路层负责将来自网络层的数据封装它还负责管理数据帧的传输和接收，确保数据链路层为网络节点之间的通信提供可成帧，并在物理层介质上传输数据帧的完整性靠的数据传输服务，解决物理层无法解决的错误网络层路由选择地址分配网络层主要负责数据包的路由选择，网络层负责为网络上的每个主机分配确保数据包从源主机到达目标主机唯一的地址，以便进行数据通信IP网络互连数据包分片网络层允许不同的网络之间进行通信网络层可以将过大的数据包进行分片，例如将局域网连接到互联网，以适应网络的传输能力传输层传输层的功能传输层协议传输层为应用层提供端到端的通信服务传输层的主要协议是和TCP UDP传输层负责数据分组的分割、重组和流量控制是面向连接的可靠协议，是无连接的不可靠协议TCP UDP会话层会话建立与终止数据交换会话层负责建立、管理和终止两会话层提供数据交换服务，确保个应用程序之间的通信会话数据按顺序传输，并处理错误和数据丢失问题同步控制会话恢复会话层负责同步应用程序之间的会话层可以恢复因故障而中断的操作，例如暂停和恢复数据传输会话，确保数据传输的完整性表示层数据格式转换数据加密和解密

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22.表示层负责将数据转换成网络表示层可以对数据进行加密，传输的通用格式，例如以确保数据在传输过程中的安ASCII编码或编码全性Unicode数据压缩和解压缩数据的语法和语义

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44.表示层可以对数据进行压缩，表示层负责数据在不同应用程以减少数据传输的带宽序之间进行交互的语法和语义应用层网络应用程序接口协议标准网络应用程序应用层为用户提供网络服务，例如电子邮应用层使用多种协议，例如、用户使用的应用程序，例如浏览器、电子HTTP件、网页浏览和文件传输、和邮件客户端和文件共享软件SMTP FTPDNS参考模型TCP/IP1234网络接口层互联网层传输层应用层负责数据包在网络中的传负责数据包的路由和寻址负责数据传输的可靠性和提供应用程序之间通信的输，处理网络地址和数据，使用协议进行数据包顺序性，使用和接口，包括、、IP TCP UDP HTTPFTP包的封装与解封装的传输，并提供地址分协议进行数据传输，并提等协议，用于不同IP SMTP配和管理功能供流量控制和拥塞控制的网络应用应用层协议电子邮件协议万维网协议电子邮件协议用于发送和接收电子邮件，例如SMTP、POP3和IMAP万维网协议用于访问和浏览网页，例如HTTP、HTTPS、FTP和DNS传输层协议协议协议TCPUDP面向连接的协议，保证数据可靠传输无连接的协议，速度快，但不可靠网络层协议协议协议1IP2ICMP负责网络层数据报的封装、寻提供网络层诊断和错误报告机址和路由选择制协议协议3ARP4RARP用于将地址转换为地用于将地址转换为地IP MACMAC IP址址子网划分与路由选择网络地址转换（NAT）1私有地址到公有地址的映射路由协议2路由器之间交换路由信息子网掩码3区分网络地址和主机地址子网划分4将网络划分为多个子网IP地址5网络设备的唯一标识子网划分将一个大的网络划分为多个小的子网，提高网络效率路由选择是网络数据包在不同网络之间传输的过程数据通信的信号传输模拟信号传输数字信号传输模拟信号是连续变化的，可以表数字信号是离散的，用数字表示示声音、图像等，例如计算机数据模拟信号的传输需要通过模拟传数字信号的传输需要通过数字传输线路，例如电话线输线路，例如光纤传输介质传输模式常用的传输介质包括双绞线、同数据信号的传输模式包括单工、轴电缆、光纤、无线电波等半双工、全双工不同传输介质的传输距离、带宽单工模式只能单向传输，半双工、传输速率等性能不同模式可以双向传输但不能同时进行，全双工模式可以双向同时传输数据通信的编码与调制编码调制

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22.将数字信号转换为适合在物理将数字信号加载到载波信号上介质上传输的信号形式进行传输解调解码

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44.接收端将载波信号上的数字信将接收到的数字信号还原为原号提取出来始数字信号数据通信的多路复用波分复用（）WDM频率分复用（）时分复用（）FDM TDM将不同的信号分配到不同的码分复用（）将不同的信号分配到不同的将时间分成若干个时间片，CDM波长上进行传输，例如，光频率带上进行传输，例如，每个时间片分配给不同的信纤通信系统使用将多个使用不同的编码方案来区分WDM模拟电话系统使用将多号，例如，数字电话系统使FDM光信号合并到一条光纤上传不同的信号，例如，CDMA个语音信号合并到一条线路用将多个数字信号合并TDM输无线通信系统使用将多CDM上传输到一条线路上传输个信号合并到一条线路上传输数据通信的差错检测与纠正差错检测差错纠正通过校验和、奇偶校验等方法，利用纠错码，不仅能检测错误，检测数据传输过程中是否发生错还能自动纠正错误常用的纠错误这些方法简单高效，但只能码有汉明码、循环码等，能够提检测到部分错误高数据传输的可靠性差错控制通过差错检测和纠正，可以提高数据传输的可靠性，保证数据传输的准确性和完整性局域网技术局域网（）是将地理位置相近的计算机和设备连接在一起的网络，通常LAN用于企业、学校和家庭局域网的特点包括覆盖范围小、传输速率高、组网灵活、安全性高常见的局域网技术包括以太网、令牌环网和无线局域网广域网技术广域网（）覆盖地理范围广泛，连接不同地区和城市之间的计算机网络WAN它通常使用公共电信网络或专用线路进行数据传输使用多种技术，WAN如卫星通信、光纤通信和无线通信，以实现长距离数据传输广域网可以跨越城市、省份甚至国家，为企业和组织提供广泛的连接和服务它支持各种应用，例如远程访问、数据备份、视频会议和电子商务无线网络技术无线网络技术是现代通信领域的重要组成部分，它利用无线电波进行数据传输，摆脱了传统有线网络的束缚，为人们提供了更加灵活、便捷的网络连接方式无线网络技术主要包括、蓝牙、蜂窝移动通信等，它们在不同的Wi-Fi应用场景中发挥着重要作用网络安全概述网络安全数据保密性数据完整性网络可用性网络安全是指保护计算机网络确保数据不被未经授权的个人确保数据在传输和存储过程中确保网络正常运行，防止网络及其资源免受未经授权的访问访问或使用，防止数据泄露或保持完整性，防止数据被篡改攻击或故障导致服务中断、使用、修改或破坏被盗或破坏网络安全威胁与防御网络攻击恶意软件数据泄露防御机制网络攻击者利用漏洞窃取数据病毒、木马和勒索软件等恶意敏感信息泄露可能导致身份盗防火墙、入侵检测系统和反病、破坏系统，并造成经济损失软件可损害数据完整性、窃取窃、财务损失和声誉受损毒软件可帮助保护网络安全信息和控制系统网络攻击与防护技术防火墙反病毒软件入侵检测系统安全审计软件防火墙是网络安全中重要的一反病毒软件可以识别和清除恶入侵检测系统实时监控网络活安全审计软件记录网络活动，环，用于控制进出网络的数据意软件，如病毒、蠕虫和木马动，识别潜在攻击，及时发出分析用户行为，识别安全漏洞流，防止恶意攻击，保护计算机系统警报，防止攻击成功，帮助管理员提高安全意识未来网络技术发展趋势网络边缘计算5G网络将提供更高的带宽、更低的延迟和更高的连接密度，支边缘计算将数据处理和分析移近用户，减少延迟，提高效率，提5G持更多设备和应用供更个性化的服务网络将推动物联网、云计算、虚拟现实、增强现实等新兴技边缘计算将支持无人驾驶汽车、智能城市、智慧医疗等应用5G术发展总结数据通信与网络网络架构

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22.连接计算机，传递信息，构建参考模型和模型OSI TCP/IP网络世界，理解网络层次协议与技术发展趋势

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44.从物理层到应用层，学习网络网络技术不断发展，未来充满协议和技术了无限可能。