计算机网络基础教程：英文版课件

计算机网络基础教程英文版课件欢迎来到计算机网络基础教程本课程旨在为学生提供坚实的计算机网络基础知识，涵盖网络的基本概念、协议、架构以及新兴技术通过本课程的学习，学生将能够理解网络的运作方式、掌握网络配置与管理技能，并为进一步深入学习网络安全、云计算等领域打下基础本课程内容丰富，结构清晰，理论与实践相结合，适合计算机科学、信息技术等相关专业的学生以及对网络技术感兴趣的读者课程概述课程目标学习成果教学方法本课程旨在让学生理解计算机网络的完成本课程后，学生将能够理解计本课程采用理论讲授、案例分析、实基本原理，掌握网络协议、网络架构算机网络的基本概念和原理；掌握验操作相结合的教学方法课堂讲授以及网络安全等核心概念通过学习，TCP/IP协议栈的各个层次的功能；能注重概念的清晰和逻辑的严谨，案例学生应能够设计、配置和管理小型网够进行IP地址规划和子网划分；熟悉分析帮助学生理解理论知识在实际中络，并具备解决常见网络问题的能力常用网络协议，如HTTP、DNS、的应用，实验操作则提供学生动手实同时，培养学生对新兴网络技术的关SMTP等；具备一定的网络安全意识践的机会，加深对知识的理解和掌握注和学习能力，为未来的职业发展做和防护技能；了解新兴网络技术的发同时，鼓励学生积极参与课堂讨论，好准备展趋势提出问题，共同解决问题第一章计算机网络简介网络定义1计算机网络是指将地理位置分散的多台计算机通过通信线路连接起来，实现资源共享和信息传递的系统网络的核心目标是提供高效、可靠的数据通信服务，满足用户在信息交换、资源共享和协同工作等方面的需求随着技术的发展，网络的定义也在不断扩展，涵盖了更多的设备和应用网络发展历史2计算机网络的发展经历了从早期的集中式网络到分散式网络，再到现在的互联网的演变过程早期的网络主要用于军事和科研领域，如ARPANET随着个人计算机的普及和互联网技术的成熟，网络逐渐走向商业化和大众化如今，互联网已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分网络类型局域网（）广域网（）城域网（）LAN WANMAN局域网（LAN）是指覆盖范围较小的网络，通广域网（WAN）是指覆盖范围较广的网络，通城域网（MAN）是指覆盖范围在城市范围内的常在家庭、办公室或小型建筑物内使用LAN常跨越城市、国家或地区WAN的主要特点是网络MAN的覆盖范围介于LAN和WAN之间，的主要特点是传输速度快、延迟低、成本较低覆盖范围广、传输速度相对较慢、成本较高通常用于连接城市内的多个LANMAN的主要常见的LAN技术包括以太网和Wi-FiLAN主要互联网是典型的WANWAN主要用于连接不同特点是传输速度较快、覆盖范围适中、成本相用于实现内部资源共享和数据通信地理位置的LAN，实现跨区域的数据通信对较高MAN主要用于提供城市范围内的网络服务，如宽带接入和视频传输网络拓扑结构总线型星型124网状型环型3网络拓扑结构是指网络中各个节点之间的连接方式常见的网络拓扑结构包括总线型、星型、环型和网状型不同的拓扑结构具有不同的特点和适用场景总线型拓扑结构简单，但可靠性较低；星型拓扑结构易于管理，但中心节点容易成为瓶颈；环型拓扑结构传输效率高，但维护复杂；网状型拓扑结构可靠性高，但成本较高选择合适的拓扑结构需要综合考虑网络的规模、性能要求和成本等因素网络协议概念协议的定义协议的作用12网络协议是指计算机网络中进行数据交换和通信所遵循网络协议的作用是规范网络通信的行为，确保数据的可的规则、标准或约定协议定义了数据传输的格式、顺靠传输和正确处理通过协议，不同的网络设备可以相序、速率以及错误处理等方面的规范网络协议是实现互理解和协作，实现资源的共享和信息的传递协议还网络互联互通的基础，不同的网络设备和应用必须遵循可以提供安全保障，防止未经授权的访问和数据篡改相同的协议才能进行有效的通信网络协议是网络技术的核心，是实现网络功能和应用的基础七层模型概述OSI应用层1表示层2会话层3传输层4网络层5数据链路层6物理层7OSI七层模型是一个概念模型，用于描述计算机网络协议的设计和实现该模型将网络通信过程划分为七个不同的层次，每个层次负责不同的功能从下到上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层每一层都依赖于下一层提供的服务，同时为上一层提供服务OSI模型有助于理解网络协议的结构和功能，促进网络技术的标准化和互操作性模型概述TCP/IP应用层1传输层2网络层3网络接口层4TCP/IP模型是一个实际的网络协议体系结构，是互联网的基础该模型将网络通信过程划分为四个层次，从下到上依次是网络接口层、网络层、传输层和应用层网络接口层负责物理链路的建立和维护，网络层负责IP地址的寻址和路由选择，传输层负责数据的可靠传输，应用层负责提供各种网络应用服务TCP/IP模型简单实用，已经成为事实上的网络标准第二章物理层物理层功能数据传输介质物理层是OSI模型的最底层，负责在物理介质上传输原始的数据传输介质是物理层传输数据的通道，常见的传输介质比特流物理层的主要功能包括定义物理介质的特性，包括有线传输介质和无线传输介质有线传输介质包括双如类型、接口和传输速率；定义信号的编码和调制方式，绞线、同轴电缆和光纤，无线传输介质包括无线电波、微将数字信号转换为模拟信号或光信号；定义数据的传输速波和红外线不同的传输介质具有不同的特性和适用场景率和同步方式；以及定义物理层的设备接口标准选择合适的传输介质需要综合考虑传输速率、距离、成本和抗干扰能力等因素有线传输介质双绞线同轴电缆光纤双绞线是由两根绝缘的铜线相互缠绕而成，同轴电缆由中心导体、绝缘层、屏蔽层和外光纤是由玻璃或塑料制成的细丝，利用光的可以减少电磁干扰双绞线分为屏蔽双绞线护套组成，具有较好的抗干扰能力和传输性全反射原理传输光信号光纤具有传输速度（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）UTP成能同轴电缆曾广泛应用于有线电视和局域快、距离远、抗干扰能力强等优点，是现代本较低，广泛应用于局域网中；STP具有更网中，但现在逐渐被光纤取代网络中主要的传输介质光纤分为单模光纤好的抗干扰能力，适用于对电磁环境要求较和多模光纤，单模光纤适用于长距离高速传高的场合输，多模光纤适用于短距离低速传输无线传输介质无线电波微波红外线无线电波是一种电磁微波是一种频率较高红外线是一种频率较波，频率范围较广，的电磁波，穿透能力低的电磁波，传输距可以用于广播、电视、较强，可以用于雷达、离短，穿透能力弱，通信等领域无线电微波炉和通信等领域安全性较高红外线波传输距离远，但容微波传输距离较短，主要用于短距离的无易受到干扰，安全性但传输速率较高，适线通信，如遥控器和较低常见的无线电用于点对点或点对多红外数据传输红外波应用包括无线电广点的通信常见的微线的优点是不需要申播和无线电通信波应用包括卫星通信请频率，但容易受到和微波中继遮挡物的影响数据编码与调制基带传输基带传输是指直接将数字信号在信道上传输，不进行调制基带传输适用于短距离、低速的数据传输，如局域网中的以太网基带传输的优点是简单直接，但容易受到噪声和衰减的影响宽带传输宽带传输是指将数字信号调制成模拟信号后再在信道上传输宽带传输适用于长距离、高速的数据传输，如广域网中的DSL和光纤宽带传输的优点是抗干扰能力强，传输距离远，但需要进行调制解调，增加了复杂性物理层设备中继器中继器是一种信号放大器，用于延长信号的传输距离中继器可以放大衰减的信号，但不能改变信号的类型中继器主要用于延长物理层的传输距离，适用于信号衰减较严重的场合集线器集线器是一种多端口的中继器，用于连接多个计算机或网络设备集线器将接收到的信号广播到所有端口，容易产生冲突集线器是早期的局域网设备，现在逐渐被交换机取代第三章数据链路层数据链路层功能帧的概念数据链路层是OSI模型的第二层，负责在相邻节点之间提供帧是数据链路层传输的基本单元，由帧头、数据和帧尾组可靠的数据传输数据链路层的主要功能包括将网络层成帧头包含源MAC地址、目标MAC地址以及控制信息，的数据报封装成帧；进行物理地址寻址，如MAC地址；进数据包含网络层的数据报，帧尾包含差错检测码帧的长行差错检测和纠正，保证数据的可靠性；进行流量控制，度是有限制的，通常为几百到几千字节数据链路层将网防止拥塞；以及进行介质访问控制，协调多个设备对共享络层的数据报分割成帧，并逐帧传输介质的访问差错检测与纠正奇偶校验1奇偶校验是一种简单的差错检测方法，通过在数据中添加一个校验位，使得数据中1的个数为奇数或偶数接收端检查数据中1的个数，如果与发送端不一致，则表示数据传输过程中发生了错误奇偶校验只能检测出单个比特的错误，无法检测出多个比特的错误循环冗余校验（）2CRC循环冗余校验（CRC）是一种更强大的差错检测方法，通过将数据与一个预定义的生成多项式进行除法运算，得到一个余数作为校验码接收端使用相同的生成多项式对接收到的数据进行除法运算，如果余数为零，则表示数据传输过程中没有发生错误CRC可以检测出多个比特的错误，具有较高的可靠性流量控制停止等待协议-停止-等待协议是一种简单的流量控制协议，发送端发送一个帧后，必须等待接收端确认收到后才能发送下一个帧如果发送端在规定时间内没有收到确认，则会重发该帧停止-等待协议简单可靠，但效率较低，适用于低速、可靠的信道滑动窗口协议滑动窗口协议是一种更高效的流量控制协议，发送端可以连续发送多个帧，而不需要等待接收端的确认接收端维护一个滑动窗口，用于接收和确认帧滑动窗口协议可以提高数据传输的效率，适用于高速、可靠的信道常见的滑动窗口协议包括GBN和SR介质访问控制CSMA/CD CSMA/CACSMA/CD（载波侦听多路访问/CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突检测）是一种用于共享介质冲突避免）是一种用于无线网络的介质访问控制协议CSMA/CD的介质访问控制协议CSMA/CA协议的工作原理是设备在发送协议的工作原理是设备在发送数据之前先侦听信道，如果信道数据之前先侦听信道，如果信道空闲则发送数据，如果在发送过空闲则发送一个RTS（请求发送）程中检测到冲突，则停止发送并帧，接收端收到RTS帧后回复一等待一段时间后重发CSMA/CD个CTS（允许发送）帧，发送端协议主要用于以太网收到CTS帧后才开始发送数据CSMA/CA协议可以有效避免冲突的发生数据链路层设备网桥网桥是一种连接两个LAN的设备，可以根据MAC地址过滤和转发数据帧网桥可以隔离冲突域，提高网络的性能网桥主要用于连接相同或不同的LAN，实现网络扩展交换机交换机是一种多端口的网桥，可以同时连接多个计算机或网络设备交换机可以根据MAC地址进行数据帧的交换，避免冲突的发生交换机是现代局域网中的主要设备，可以提供高速、可靠的数据传输第四章网络层网络层功能地址IP网络层是OSI模型的第三层，负责在不同的网络之间提供数IP地址是网络层用于标识网络设备和进行寻址的逻辑地址据传输网络层的主要功能包括进行逻辑地址寻址，如IP地址分为IPv4地址和IPv6地址IPv4地址由32位二进制IP地址；进行路由选择，选择最佳的传输路径；进行数据数组成，通常用点分十进制表示IPv6地址由128位二进制报的分割和重组，保证数据的可靠传输；以及进行拥塞控数组成，可以提供更多的地址空间，解决IPv4地址耗尽的制，防止网络拥塞问题地址结构IPv4地址类别地址范围网络位数主机位数最大网络数每个网络最大主机数A类地址

1.

0.

0.0-

82412616777214126.

0.

0.0B类地址

128.

0.

0.0-

16161638465534191.

255.

0.0C类地址

192.

0.

0.0-

2482097152254223.

255.

255.0D类地址

224.

0.

0.0-用于组播用于组播用于组播用于组播

239.

255.

255.255E类地址

240.

0.

0.0-保留保留保留保留

255.

255.

255.254IPv4地址分为A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址A类地址适用于大型网络，B类地址适用于中型网络，C类地址适用于小型网络，D类地址用于组播，E类地址保留不同类别的地址具有不同的网络位数和主机位数，决定了其可以支持的网络数量和每个网络的主机数量子网掩码子网划分子网划分是指将一个大的IP网络划分为多个小的IP网络，以提高IP地址的利用率和网络的安全性子网划分通过使用子网掩码来实现子网掩码是一个32位的二进制数，用于区分IP地址中的网络部分和主机部分子网掩码中连续的1表示网络部分，连续的0表示主机部分CIDRCIDR（无类别域间路由）是一种更加灵活的IP地址分配方式，可以打破传统的A类、B类、C类地址的限制，更加有效地利用IP地址资源CIDR使用斜线记法表示网络前缀的长度，如

192.

168.

1.0/24表示一个网络地址为

192.

168.

1.0，网络前缀长度为24位的网络简介IPv6地址结构优势1IPv62IPv6IPv6地址由128位二进制数组成，通常用冒号分隔的IPv6相比IPv4具有以下优势更大的地址空间、更16进制数表示IPv6地址可以提供更多的地址空间，好的安全性、更高的效率、更好的移动性以及更好解决IPv4地址耗尽的问题IPv6地址支持多种地址的服务质量IPv6是未来网络发展的趋势，将逐渐类型，包括单播地址、组播地址和任播地址取代IPv4成为主流的网络协议路由选择算法静态路由动态路由静态路由是指由网络管理员手动配置的路由信息静动态路由是指由路由器自动学习和更新的路由信息态路由简单直接，但缺乏灵活性，适用于小型、拓扑动态路由具有灵活性，可以自动适应网络拓扑的变化，结构稳定的网络当网络拓扑发生变化时，需要手动适用于大型、拓扑结构复杂的网络动态路由需要运修改静态路由信息行路由协议，占用一定的网络资源路由协议RIP OSPFBGPRIP（路由信息协议）OSPF（开放最短路BGP（边界网关协议）是一种距离矢量路由径优先）是一种链路是一种路径矢量路由协议，适用于小型网状态路由协议，适用协议，用于自治系统络RIP使用跳数作于中大型网络之间的路由选择为度量值，最大跳数OSPF使用链路状态BGP协议复杂，但功为15RIP协议简单数据库描述网络拓扑，能强大，可以处理复易于配置，但收敛速通过SPF算法计算最杂的路由策略BGP度慢，容易产生路由短路径OSPF协议是互联网的核心路由环路收敛速度快，支持协议VLSM和CIDR，具有良好的可扩展性网络层设备路由器三层交换机路由器是一种连接不同网络的设备，可以根据IP地址进三层交换机是一种具有路由功能的交换机，可以同时行路由选择路由器可以隔离广播域，提高网络的安进行数据帧的交换和数据报的路由选择三层交换机全性路由器是互联网的核心设备，负责将数据报从可以提高局域网的性能，适用于大型局域网或城域网源地址转发到目标地址第五章传输层传输层功能端口概念传输层是OSI模型的第四层，负责在应用程序之间提供可靠端口是传输层用于标识应用程序的逻辑地址端口号是一的数据传输传输层的主要功能包括提供端口寻址，区个16位的整数，范围为0到65535端口号分为知名端口、分不同的应用程序；进行数据的分割和重组，保证数据的注册端口和动态端口知名端口用于常用的网络服务，如可靠传输；进行流量控制，防止拥塞；以及提供连接管理，HTTP的80端口和SMTP的25端口；注册端口用于特定的应建立和维护应用程序之间的连接用程序；动态端口由操作系统动态分配协议TCP面向连接可靠传输12TCP（传输控制协议）是一种面向连接的传输协议，在数据传输TCP协议提供可靠的传输服务，可以保证数据的完整性和顺序性之前需要先建立连接TCP连接的建立需要经过三次握手过程，TCP协议使用确认、重传和排序等机制来保证数据的可靠传输保证连接的可靠性流量控制拥塞控制34TCP协议提供流量控制功能，可以防止发送端发送数据过快，导TCP协议提供拥塞控制功能，可以防止网络拥塞，提高网络的整致接收端无法处理TCP协议使用滑动窗口机制进行流量控制体性能TCP协议使用慢启动、拥塞避免和快速恢复等机制进行拥塞控制协议UDP无连接不可靠传输高效传输123UDP（用户数据报协议）是一UDP协议提供不可靠的传输服UDP协议传输效率高，适用于种无连接的传输协议，在数据务，不能保证数据的完整性和对实时性要求较高的应用，如传输之前不需要建立连接顺序性UDP协议不提供确认、视频直播和在线游戏UDP协议简单直接，开销小重传和排序等机制与对比TCP UDP特性TCP UDP连接性面向连接无连接可靠性可靠传输不可靠传输流量控制支持不支持拥塞控制支持不支持传输效率较低较高应用场景网页浏览、文件传输、电子邮件视频直播、在线游戏、DNSTCP协议和UDP协议是两种常用的传输协议，具有不同的特性和应用场景TCP协议提供可靠的传输服务，适用于对可靠性要求较高的应用；UDP协议提供高效的传输服务，适用于对实时性要求较高的应用选择合适的传输协议需要综合考虑应用的特点和需求套接字编程基础套接字套接字TCP UDPTCP套接字是用于实现TCP通信的编程接口TCP套接UDP套接字是用于实现UDP通信的编程接口UDP套接字编程需要经过创建套接字、绑定地址、监听连接、字编程相对简单，只需要创建套接字、绑定地址、发接受连接、发送数据和接收数据等步骤TCP套接字编送数据和接收数据等步骤UDP套接字编程适用于对实程较为复杂，但可以提供可靠的传输服务时性要求较高的应用第六章应用层应用层功能常见应用层协议应用层是OSI模型的最高层，负责为应用程序提供网络服务常见的应用层协议包括DNS、HTTP、FTP、SMTP和POP3应用层的主要功能包括提供各种网络应用协议，如HTTP、等不同的应用层协议提供不同的网络服务，满足用户在DNS、SMTP等；提供数据格式转换，将应用程序的数据转网页浏览、文件传输、电子邮件等方面的需求应用层协换为网络传输的格式；以及提供用户接口，方便用户使用议是网络应用的基础，是实现网络功能的关键网络服务协议DNS域名系统1DNS（域名系统）是一种用于将域名转换为IP地址的系统域名是易于记忆的字符串，而IP地址是计算机网络中用于寻址的数字地址DNS系统可以将域名转换为IP地址，方便用户访问网络资源解析过程2DNSDNS解析过程是指将域名转换为IP地址的过程DNS解析过程通常包括递归查询和迭代查询递归查询是指DNS服务器代表客户端进行查询，直到找到对应的IP地址；迭代查询是指DNS服务器告诉客户端下一个需要查询的DNS服务器，由客户端自己进行查询协议HTTP请求HTTPHTTP请求是指客户端向服务器发送的请求，用于获取或提交数据HTTP请求包含请求方法、请求URL、请求头和请求体等信息常见的HTTP请求方法包括GET、POST、PUT和DELETE等响应HTTPHTTP响应是指服务器向客户端发送的响应，用于返回请求的结果HTTP响应包含状态码、响应头和响应体等信息状态码用于表示请求的处理结果，如200表示成功，404表示未找到，500表示服务器错误方法HTTPHTTP方法用于表示客户端希望服务器执行的操作常见的HTTP方法包括GET、POST、PUT和DELETE等GET方法用于获取资源，POST方法用于提交数据，PUT方法用于更新资源，DELETE方法用于删除资源协议FTP数据连接21控制连接命令FTP3FTP（文件传输协议）是一种用于在计算机之间传输文件的协议FTP协议使用控制连接和数据连接进行文件传输控制连接用于传输控制信息，数据连接用于传输文件数据FTP协议支持多种命令，如上传、下载、删除和重命名等与协议SMTP POP3电子邮件发送电子邮件接收SMTP（简单邮件传输协议）是一POP3（邮局协议版本3）是一种种用于发送电子邮件的协议用于接收电子邮件的协议POP3SMTP协议使用TCP协议的25端口协议使用TCP协议的110端口进行进行通信SMTP协议需要进行身通信POP3协议可以将邮件下载份验证，以防止垃圾邮件的发送到本地计算机，也可以在服务器上保留邮件第七章网络安全基础网络安全威胁安全服务网络安全威胁是指可能对网络系统和数据造成损害的事件安全服务是指用于保护网络系统和数据安全的措施和技术或行为常见的网络安全威胁包括恶意软件、黑客攻击、常见的安全服务包括身份验证、访问控制、加密、防火墙数据泄露和拒绝服务攻击等网络安全威胁日益复杂和多和入侵检测等安全服务可以有效地防御网络安全威胁，样化，对网络安全提出了更高的要求保证网络系统的稳定运行和数据的安全加密技术对称加密非对称加密对称加密是指加密和解密使用相同密钥的加密算法对称加密算非对称加密是指加密和解密使用不同密钥的加密算法非对称加法速度快，适用于加密大量数据常见的对称加密算法包括DES、密算法包括公钥和私钥，公钥可以公开，私钥需要保密非对称AES和3DES等加密算法安全性高，适用于密钥交换和数字签名常见的非对称加密算法包括RSA和ECC等数字签名与证书数字签名原理1数字签名是指使用私钥对数据进行加密，生成签名，然后将签名附加到数据上接收方使用公钥对签名进行解密，验证数据的完整性和真实性数字签名可以防止数据被篡改和伪造数字证书应用2数字证书是由权威机构颁发的证书，用于证明公钥的合法性数字证书包含公钥、证书颁发机构的信息以及证书的有效期等信息数字证书可以用于身份验证、数据加密和数字签名等应用防火墙包过滤防火墙包过滤防火墙是一种基于网络层和传输层的防火墙，通过检查数据包的源地址、目标地址、端口号和协议等信息，来决定是否允许数据包通过包过滤防火墙速度快，但安全性较低应用网关防火墙应用网关防火墙是一种基于应用层的防火墙，可以理解应用程序的数据和协议，对数据进行更深入的检查应用网关防火墙安全性高，但速度较慢入侵检测系统（）IDS网络型主机型IDS IDS网络型IDS是指部署在网络中的IDS，通过监测网络流量，检主机型IDS是指部署在主机上的IDS，通过监测主机的系统日测潜在的入侵行为网络型IDS可以检测多种攻击类型，如志、文件和进程等信息，检测潜在的入侵行为主机型IDS扫描、病毒和恶意代码等可以检测未经授权的访问和系统配置的更改等第八章无线网络无线网络特点无线网络类型无线网络是指使用无线电波作为传输介质的网络无线网常见的无线网络类型包括Wi-Fi、蓝牙和移动通信网络等络具有灵活性高、易于部署和移动性强等特点无线网络不同的无线网络类型具有不同的特点和适用场景选择合广泛应用于家庭、办公室和公共场所适的无线网络类型需要综合考虑覆盖范围、传输速度、安全性和成本等因素技术Wi-Fi标准安全1IEEE

802.112Wi-FiIEEE

802.11标准是Wi-Fi技术的标准，定义了Wi-Fi的Wi-Fi安全是指保护Wi-Fi网络免受未经授权的访问和物理层和数据链路层协议IEEE

802.11标准不断发展，攻击的措施常见的Wi-Fi安全协议包括WEP、WPA出现了多种不同的版本，如

802.11a、

802.11b、和WPA2等WPA2是目前最安全的Wi-Fi安全协议，

802.11g、

802.11n和

802.11ac等，每个版本具有不同建议使用WPA2进行Wi-Fi加密的传输速率和覆盖范围蓝牙技术蓝牙协议栈蓝牙协议栈是蓝牙技术的协议体系结构，包括核心协议、电缆替代协议、电话控制协议和采用协议等蓝牙协议栈定义了蓝牙设备的通信方式和数据格式蓝牙应用蓝牙技术广泛应用于各种设备，如耳机、键盘、鼠标、打印机和手机等蓝牙技术主要用于短距离的无线通信，如音频传输、数据传输和设备控制等移动通信网络1演进移动网络架构2G/3G/4G/5G2移动通信网络是指用于移动设备通信的网络移动通信网络经历了从2G到3G再到4G和5G的演进过程每一代移动通信网络都具有更高的传输速率和更强的性能移动网络架构包括核心网、无线接入网和传输网等物联网简介架构IoTIoT（物联网）是指将各种物理设备连接到互联网，实现设备之间的互联互通和数据交换IoT架构包括感知层、网络层和应用层感知层负责采集物理世界的数据，网络层负责传输数据，应用层负责处理和分析数据应用场景IoTIoT技术广泛应用于各种领域，如智能家居、智能交通、智能医疗和智能工业等IoT技术可以提高效率、降低成本和改善生活质量第九章网络管理网络管理目标网络管理功能网络管理是指对网络系统进行监控、维护和优化的过程网络管理的功能包括故障管理、配置管理、性能管理、安网络管理的目标是保证网络的稳定运行、提高网络的性能全管理和计费管理等故障管理用于检测和修复网络故障，和安全性，以及降低网络的运营成本配置管理用于配置和管理网络设备，性能管理用于监控和优化网络性能，安全管理用于保护网络安全，计费管理用于对网络使用进行计费协议SNMP架构1SNMPSNMP（简单网络管理协议）是一种用于网络管理的协议SNMP架构包括管理站、代理和被管理设备管理站负责监控和管理网络设备，代理负责收集被管理设备的信息，并将信息发送给管理站操作2SNMPSNMP操作包括Get、Set、Trap和Inform等Get操作用于从被管理设备获取信息，Set操作用于设置被管理设备的信息，Trap操作用于被管理设备主动向管理站发送告警信息，Inform操作用于被管理设备主动向管理站发送确认信息网络监控工具Wireshark NmapWireshark是一种常用的网络数据包分析工具，可以捕Nmap是一种常用的网络扫描工具，可以扫描网络主机获和分析网络流量Wireshark可以用于故障诊断、性和服务Nmap可以用于网络安全评估、漏洞检测和网能分析和安全分析等络拓扑发现等网络故障诊断命令命令ping tracerouteping命令是一种常用的网络连通traceroute命令是一种常用的网性测试工具，可以测试网络设备络路径跟踪工具，可以跟踪数据是否可达ping命令通过发送包从源地址到目标地址的路径ICMP Echo请求报文，并接收traceroute命令通过发送TTL（生ICMP Echo应答报文，来判断网存时间）递增的UDP报文，并接络设备是否可达收ICMP TimeExceeded报文，来跟踪数据包的路径网络性能优化带宽管理带宽管理是指对网络带宽进行分配和控制，以保证关键应用和用户的带宽需求带宽管理可以通过流量整形、流量监管和队列调度等技术来实现技术QoSQoS（服务质量）技术是指对网络流量进行优先级划分，并根据优先级分配网络资源，以保证关键应用的服务质量QoS技术可以通过DiffServ、IntServ和CBQ等技术来实现第十章新兴网络技术软件定义网络（）网络功能虚拟化（）SDN NFVSDN（软件定义网络）是一种新型的网络架构，将网络的NFV（网络功能虚拟化）是一种将网络功能虚拟化到通用控制平面和数据平面分离，通过软件来控制网络的行为硬件上的技术NFV可以降低网络设备的成本、提高网络SDN可以提高网络的灵活性、可编程性和可管理性的灵活性和可扩展性云计算网络云网络架构1IaaS/PaaS/SaaS2IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和云网络架构包括虚拟网络、软件定义网络和网络安SaaS（软件即服务）是云计算的三种服务模式全等云网络架构需要满足云计算的弹性、可扩展IaaS提供虚拟化的计算资源，PaaS提供应用程序开性和安全性等需求发和部署平台，SaaS提供应用程序服务边缘计算边缘计算概念边缘计算是指将计算和存储资源部署在网络的边缘，靠近数据源，以减少延迟和提高效率边缘计算适用于对实时性要求较高的应用，如自动驾驶和智能制造等边缘计算应用边缘计算广泛应用于各种领域，如智能家居、智能交通、智能医疗和智能工业等边缘计算可以提高效率、降低成本和改善用户体验网络技术5G特点15G5G是第五代移动通信网络，具有高速率、低延迟和Massive连接等特点5G网络可以提供更快的下载速度、更低的延迟和更强的连接能力应用场景25G5G技术广泛应用于各种领域，如增强现实、虚拟现实、自动驾驶和智能制造等5G技术可以推动各个行业的创新和发展人工智能在网络中的应用智能路由人工智能可以用于智能路由，根据网络流量和网络状况，动态调整路由策略，以提高网络的性能和可靠性智能网络管理人工智能可以用于智能网络管理，自动检测和修复网络故障，预测网络性能，并优化网络配置，以提高网络的效率和安全性课程总结关键概念回顾技能掌握程度本课程涵盖了计算机网络的基本概念、协议、架构和新兴通过本课程的学习，学生应该具备一定的网络配置和管理技术通过学习，学生应该掌握了网络定义、网络类型、技能，能够进行IP地址规划和子网划分，能够配置和管理网络拓扑结构、OSI模型、TCP/IP模型、IP地址、路由选择、路由器和交换机，能够使用网络监控工具进行故障诊断和传输协议和应用层协议等关键概念性能分析，以及能够编写简单的网络应用程序实践项目建议网络拓扑设计网络配置实验设计一个小型局域网的拓扑结构，配置路由器和交换机，实现VLAN包括选择合适的拓扑类型、IP地划分、路由协议配置和安全策略址规划和设备配置可以使用配置可以使用GNS3等工具进行Cisco PacketTracer等工具进行模拟模拟进阶学习路径网络工程师认证考取网络工程师认证，如CCNA、CCNP和HCNA等，可以提高自身的专业水平和职业竞争力这些认证涵盖了网络技术和管理的各个方面相关课程推荐学习网络安全、云计算和人工智能等相关课程，可以扩展自身的知识面和技能，为未来的职业发展做好准备这些课程可以提供更深入的知识和技能，帮助学生在特定的领域取得成功参考资源教材推荐推荐一些经典的计算机网络教材，如《计算机网络（谢希仁）》、《TCP/IP详解》和《Wireshark数据包分析实战》等这些教材可以提供全面的计算机网络知识和实践指导在线学习平台推荐一些在线学习平台，如Coursera、edX和慕课网等，这些平台提供了丰富的计算机网络课程，可以方便学生进行自主学习问答环节常见问题解答学习经验分享解答学生在学习过程中遇到的常见问题，如IP地址冲突、分享学习计算机网络的经验和技巧，如如何理解复杂网络连接失败和安全漏洞等的协议、如何进行网络故障诊断和如何提高编程能力等。