计算机通信与实验课件

计算机通信与实验本课程涵盖计算机通信的基本原理、网络协议、数据链路层、网络层、传输层和应用层同时，学生将通过实验来验证理论知识，学习使用网络工具和进行网络编程课程简介计算机网络知识实验实践理论讲解学习计算机网络基础知识，如网络协议、网通过实际操作加深对网络理论的理解，并学结合案例和课件进行课堂讲解，帮助学生掌络架构、网络安全等习使用网络工具握知识要点计算机网络的发展历程早期网络120世纪60年代，美国国防部ARPANET诞生，标志着互联网时代的开始互联网的兴起220世纪80年代，TCP/IP协议成为互联网标准，个人计算机开始普及，互联网用户数量迅速增长移动互联网时代321世纪初，移动通信技术发展迅速，智能手机普及，移动互联网成为主流云计算与物联网4云计算和物联网技术的出现，为互联网带来了新的发展机遇，也为未来网络发展奠定了基础计算机网络的基本概念网络协议计算机网络是连接多个计算机和设网络协议是用于规范网络通信过程备，使其能够共享资源并进行通信的一组规则，确保数据能够在网络的系统中可靠地传输拓扑结构网络服务网络拓扑结构描述了网络中设备的网络服务是指提供给网络用户的各物理连接方式，例如星型、总线型种功能，例如文件共享、电子邮件或环型和网页浏览计算机网络的分类局域网广域网LAN WAN局域网通常覆盖较小的地理范围，例如办公室、广域网覆盖更大的地理范围，例如城市、国家或学校或家庭洲际无线网络虚拟专用网VPN无线网络使用无线电波进行数据传输，例如Wi-VPN通过加密和隧道技术，在公用网络上建立Fi网络安全的连接计算机网络的体系结构分层结构接口与协议计算机网络体系结构采用分层结构，将复杂的任务分解成多个层次每个层次之间通过接口进行通信，并定义了相应的协议来规范数据传输每个层次负责特定的功能，并与相邻层次进行交互协议定义了数据格式、传输方式和控制机制，确保不同层次之间能够正常交互参考模型OSI分层结构标准化12OSI参考模型将网络通信分为OSI模型是国际标准化组织七层，每一层负责特定功能，ISO制定的，旨在规范网络通层与层之间通过接口通信信，促进不同设备和协议之间的互操作性抽象应用场景34OSI模型为网络通信提供了一OSI模型被广泛应用于网络协个抽象框架，屏蔽底层实现细议设计、网络设备开发和网络节，简化网络开发和管理教学等领域参考模型TCP/IP分层结构将网络协议分成多个层次，便于理解和管理，降低网络复杂性互联网协议用于连接互联网的标准，确保不同网络之间能够相互通信数据传输定义了数据在网络中传输的规则，包括地址解析、路由选择、流量控制等物理层简介光纤双绞线同轴电缆无线网络光纤是一种传输数据的高速媒介双绞线是一种常见的传输介质，同轴电缆是一种用于传输数据的无线网络使用无线电波来传输数，它使用光脉冲来传输信息它由两根相互缠绕的导线组成电缆，它由中心导线和外层屏蔽据，无需物理连接层组成物理层技术标准物理层标准规定了数据传输的基本参数，例如信号编码、传输介质类型、连接器类型等这些标准确保了不同设备之间能够互相通信，使计算机网络能够有效地传输数据常用的物理层标准包括以太网标准、无线局域网标准等这些标准定义了不同类型的网络设备如何连接，以及数据如何在网络中传输数据链路层简介数据帧地址12MAC数据链路层将数据分组封装成MAC地址是数据链路层的物理数据帧，并负责数据帧的传输地址，用于识别网络中的设备流量控制错误检测34数据链路层控制数据帧在网络数据链路层使用校验码来检测中的传输速度，防止网络拥塞数据帧在传输过程中的错误数据链路层技术标准标准描述IEEE

802.3以太网标准，定义了物理层和数据链路层规范IEEE

802.5令牌环网标准，采用令牌传递机制IEEE

802.11无线局域网标准，使用无线介质访问控制协议网络层简介数据包路由网络互联网络层负责将数据包从源主机路由网络层提供不同网络之间的互联能到目标主机它使用IP地址进行寻力，允许数据在不同的网络之间传址，并决定数据包的最佳路径输网络管理网络层负责管理网络资源，例如网络地址和路由信息地址编码IP地址作用地址格式分类IPIP地址是网络设备的唯一标识IP地址采用点分十进制表示法IP地址分为IPv4和IPv6符它允许网络中的不同设备，例如

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1.1每个数字IPv4使用32位地址，IPv6互相识别和通信代表一个字节，范围从0到使用128位地址，提供更大的255地址空间路由协议网络拓扑路由协议用于确定数据包在网络中的最佳路径这些协议帮助路由器建立网络拓扑图路由器路由器使用路由协议来交换路由信息，以便找到数据包的最佳路径流量管理路由协议可以帮助优化网络流量，并确保网络的稳定性和可靠性传输层简介传输层功能传输层服务传输层负责将应用层的数据进行分传输层为上层应用提供两种服务段，添加传输层首部，并进行可靠面向连接的服务（TCP）和无连接的传输它处理数据流的分割、重的服务（UDP）TCP提供可靠组、流量控制和错误检测的数据传输，而UDP则提供快速的数据传输传输层协议传输层协议定义了数据在传输层中如何进行封装、传输和接收常见的传输层协议包括TCP和UDP和TCP UDP传输控制协议用户数据报协议TCP UDPTCP提供面向连接的可靠传输服务它保证数据按顺序到达，并UDP提供无连接的不可靠传输服务它不保证数据按顺序到达，提供数据完整性保障也不提供数据完整性保障TCP使用三次握手建立连接，并在数据传输完成后进行四次挥手UDP是一个轻量级协议，适用于实时应用程序，例如视频通话和断开连接在线游戏应用层简介直接与用户交互提供网络服务确保数据安全应用层是网络体系结构中最靠近用户的层次应用层负责与应用程序进行通信，使用不同应用层还负责确保网络安全，例如数据加密，提供各种网络服务，比如网页浏览、文件的协议来实现网络功能，例如HTTP、FTP、身份验证等，以防止网络攻击和数据泄露传输、电子邮件等、DNS、SMTP等协议HTTP超文本传输协议无状态连接12HTTP用于在客户端和服务器每次请求和响应之间都是独立之间传输信息是互联网应用的，服务器不会保存任何有关中最常用的协议之一，包括网之前请求的信息页浏览、文件上传下载等请求和响应版本34HTTP协议定义了两种类型的HTTP协议不断发展，目前主信息交换请求和响应客户流版本是HTTP/

1.1和HTTP/2端发送请求，服务器返回响应最新版本HTTP/3正在逐步推广协议FTP协议的特点FTPFTP协议支持多种传输模式，包括二进制模式和文本模式它也支持目录操作，例如创建、删除和重命名目录FTP协议支持匿名访问，允许用户无需登录即可访问服务器上的某些文件文件传输协议FTP协议用于在网络之间传输文件它是一种应用层协议，使用TCP协议进行通信FTP协议使用客户端-服务器模型，客户端连接到服务器并进行文件传输操作协议DNS域名系统域名解析网络通信123DNS是域名系统，将易于记忆的域用户输入域名后，DNS服务器会查DNS协议在网络通信中起着至关重名转换为计算机可识别的IP地址询域名数据库，找到对应的IP地址要的作用，使网络连接变得更加便捷网络安全基础防火墙防病毒软件防火墙是网络安全的重要组成部分，它通过对网防病毒软件可以检测和清除各种恶意软件，例如络数据包进行过滤，阻止恶意流量进入网络，保病毒、蠕虫和木马，保护计算机安全护网络安全密码保护数据加密使用强密码保护账户，并定期更换密码，可以有数据加密可以将数据转换为难以理解的代码，防效防止密码被盗止未经授权的人员访问数据网络攻击及防御措施常见攻击类型防御措施常见的网络攻击类型包括恶意软件防御措施包括安装防病毒软件、使攻击、拒绝服务攻击、网络钓鱼攻用防火墙、更新系统软件、提高网击和社会工程学攻击络安全意识以及采取数据备份和加密措施安全意识提高网络安全意识是抵御网络攻击的关键，包括识别钓鱼邮件、谨慎访问网站、保护个人信息以及定期更改密码虚拟局域网逻辑划分提升安全简化管理虚拟局域网VLAN将一个物理网络划分为VLAN隔离不同部门或用户组的网络流量，VLAN可以简化网络管理，允许管理员将用多个逻辑网络，为用户提供更安全高效的网减少安全威胁和数据泄露风险户和设备分组，并独立配置网络策略络访问无线网络无线网络优势无线网络类型无线网络提供灵活性和便捷性，用户无需连接电缆即可访问网络无线网络主要包括无线局域网WLAN和无线广域网WWAN无线网络易于部署和扩展，适合各种应用场景WLAN使用Wi-Fi技术，WWAN使用蜂窝网络技术云计算和物联网云计算物联网

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22.云计算提供按需计算资源,包括物联网连接物理世界和数字世计算能力、存储和网络,以支持界,使设备能够收集数据并相互各种应用程序和服务.通信.协同效应

33.云计算和物联网相互补充,促进了数据分析、智能应用程序和边缘计算的发展.实验一局域网配置:配置网络接口1设置IP地址、子网掩码和网关配置网络共享2共享文件、打印机或其他资源测试网络连接3使用ping命令测试网络连通性该实验旨在帮助学生学习如何配置局域网，包括设置网络接口、共享资源和测试网络连通性学生将在实践中掌握相关技能，并了解局域网的工作原理实验二网络模拟器:网络模拟器是学习计算机网络的重要工具构建网络环境1虚拟化网络设备模拟网络协议2测试网络性能网络故障排查3测试安全漏洞实验场景构建4网络配置与管理通过网络模拟器，学生可以模拟真实网络环境，测试网络协议，并进行网络故障排查和网络安全检测实验三报文分析:HTTP实验目标学习HTTP协议的基本概念，并能够使用抓包工具分析HTTP报文实验内容使用Wireshark等抓包工具捕获网页浏览过程中的HTTP报文，并分析报文内容实验步骤

1.安装并启动Wireshark

2.打开网页进行浏览操作

3.在Wireshark中筛选HTTP报文并分析实验报告撰写实验报告，包含实验目的、实验内容、实验步骤、分析结果和实验体会实验四网络安全检测:网络安全检测工具1介绍常用的网络安全检测工具，例如Nmap、Wireshark等，并讲解其使用方法和功能常见网络攻击类型2识别常见的网络攻击类型，例如端口扫描、拒绝服务攻击、SQL注入等，以及其攻击原理和危害网络安全检测方法3学习常用的网络安全检测方法，例如入侵检测、漏洞扫描、安全审计等，以及其应用场景和效果课程总结本课程涵盖了计算机网络基础知识和实践技能通过学习网络协议、网络设备配置、网络安全等内容，学生将掌握网络技术的理论基础和应用能力。