计算机网络技术快速入门

计算机网络技术快速入门

目录

一、了解计算机网络的基础知识............................3

1、计算机网络的概念..................................3

2、计算机网络的分类..................................3

3、计算机网络的组成部分..............................4

4、计算机网络的拓扑结构..............................5

二、学习网络通信原理...................................6

1、网络数据传输的方式................................6

2、OSI七层协议模型...................................7

3、TCP/IP协议族......................................8

4、HTTP协议..........................................9

三、掌握网络设备的基本操作.............................10

1、路由器的配置.....................................10

2、交换机的配置.....................................11

3、防火墙的配置.....................................12

4、入侵检测系统的配置...............................13

四、实践操作提高技能..................................14

1、搭建局域网.......................................14

2、搭建互联网.......................................14

3、分析网络故障.....................................15

4、设计网络安全方案.................................16

五、查阅相关资料学习网络技术新发展....................17

1、SDN技术及其应用..................................17

2、5G网络技术.......................................17

3、云计算技术在网络中的应用........................18

4、区块链技术与网络安全..............................19

一、了解计算机网络的基础知识

1、计算机网络的概念

计算机网络是指由若干台计算机和计算机之间的通信设备，通过

一定的协议、规则和标准，互联起来并形成一个相互协作的系统。它

允许计算机之间的数据交换、资源共享以及信息互通，由此使得信息

的处理、传输和存储变得更加高效和便捷。

计算机网络分为局域网、广域网和因特网等不同层次，依据规模

与范围不同而有所区别。在网络中，存在着不同层次的协议和协议簇,

如TCP/IP协议簇、HTTP协议等，用于管理网络数据传输、应用交互

等等。

计算机网络已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，涵盖了

包括社交媒体、在线游戏、电子商务等许多方面。现代社会无法想象

没有计算机网络，网络也在不断地发展，新的通信技术和应用也在不

断涌现。

2、计算机网络的分类

计算机网络可以按照规模、传输介质、拓扑结构和使用目的等多

个维度进行分类。按照规模可分为局域网(LAN)、城域网(MAN)、广

域网(WAN)和互联网(Internet)等。局域网覆盖面较小，常用于

组织内部通信；城域网跨越比局域网更大的地域范围，一般在一个城

市内建立连接；广域网可以连接多个城市或地区，能够提供跨越国家

和洲际的网络服务；互联网则是全球最大的计算机网络。

按照传输介质可分为有线网络和无线网络。有线网络根据不同的

传输介质，例如双绞线、同轴电缆、光缆等，可进一步细分为不同类

型的网络。无线网络采用无线电波作为传输介质，便于移动设备接入

网络。

按照拓扑结构可分为总线型、星型、环形、树型等。总线型网络

中，所有设备共享一条总线；星型网络中，每个设备都与中心节点相

连；环形网络中，设备按顺序排列成环形链；树型网络由若干个星型

网络组成一颗树状结构。

按照使用目的可分为公用网络和专用网络。公用网络是指向大众

或特定用户公开提供的网络，例如Internet；专用网络则是组织内

部或针对特定需求所建立的网络，例如企业内部的局域网和城域网。

3、计算机网络的组成部分

计算机网络是由多个相互连接的计算机和其他设备组成的通信

系统，主要包括以下几个组成部分：

硬件设备：包括计算机、路由器、交换机、集线器、调制解调器

等网络设备，以及网络连接所需的介质，如光纤、铜缆等。

软件系统：包括操作系统、协议栈、网络安全软件等，用于管理

和控制网络硬件设备的运行。

通信协议：网络中通信的规则和标准，包括TCP/IP、HTTP、SMTP

等协议，可以保证不同设备间的数据传输准确有效。

网络服务：提供网络应用的服务软件，如电子邮件、文件共享、

远程登录等，是计算机网络中重要的应用部分。

网络管理：包括网络拓扑结构的设计、资源管理、安全控制等,

是保证网络高效运作的重要环节。

综上所述，计算机网络的组成部分涵盖了硬件设备、软件系统、

通信协议、网络服务和网络管理。这些组成部分通过互相连接和支持,

共同构建起高效可靠的计算机网络。

4、计算机网络的拓扑结构

计算机网络的拓扑结构是指计算机网络中各个节点之间连接的

方式和形式。常见的拓扑结构有总线型、星型、环型、网状型和树型

五种。

总线型拓扑结构是将所有计算机节点都连接在一根主干线上，不

需要任何分支线路，可以减少网络设备的数量和成本，但存在一个单

点故障的风险。

星型拓扑结构是将所有计算机节点都连接到一个集线器或交换

机上，中心设备起到传输数据的作用，如果中心设备出现故障则整个

网络将受到影响。

环型拓扑结构是将所有计算机节点串成一个环状，每两个相邻的

节点之间只有一条连接线路，如果一条线路断开则整个网络将隔离。

网状型拓扑结构是将所有节点之间进行多重连接，可以提高网络

的可靠性和容错能力，但成本较高，需要大量的设备和网络接口。

树型拓扑结构是将网络按层次划分成多个子网，每个子网中包含

多个节点，子网之间通过路由器进行连接，可以有效地控制网络规模

和流量。

不同的拓扑结构都有其优点和缺点，选择适合的结构可以提高网

络的稳定性、可靠性和性能。

二、学习网络通信原理

学习网络通信原理是学习计算机网络的基础知识，它涉及到计算

机网络中各种网络设备之间通信的规则以及实现方式。要学习网络通

信原理，首先需要了解网络协议，这包括了TCP/IP协议栈的各个层

次。其次，需要了解数据传输的三种基本方式：广播、单播和多播。

要理解这些基本概念，需要学习数据链路层、网络层、运输层和应用

层的基本知识。在此基础上，可以深入学习TCP/IP协议栈的具体实

现方法、网络拓扑结构、路由策略等高级概念。同时还需要学习一些

相关的技术，例如DNS、DHCP、NAT和VPN等，这些技术都是在网络

通信中十分重要的。最后，在学习过程中还需要积极实践，通过搭建

实际网络环境去深入理解网络通信原理。总之，学习网络通信原理能

够帮助我们更好地理解计算机网络的运行原理和工作方式，并且为我

们的职业生涯提供有力的支持。

1、网络数据传输的方式

网络数据传输的方式是指数据在网络中从源节点到目的节点

的传输方式。常见的网络数据传输方式包括以下几种：

电路交换：在传统电话网络中采用的传输方式，通信双方建

立一条专用通信线路进行通信，占用资源较多。

报文交换：将数据分成较小的数据包逐个发送，在每个数据

包中标记出目的地址，中间节点按照地址转发，适用于短时交换

数据。

分组交换：将数据划分为一定大小的数据单元，称为数据分

组或数据帧，在发送端被封装为数据帧，在网络中通过路由器或

交换机进行转发，达到目的节点时被解封。

数据流交换：对较长的数据流进行分段，依据需求逐段发送。

与分组交换不同的是，所有分段共享信息头，减少了网络开销和

时延。

这些传输方式各有优缺点，根据实际情况选择不同方式可以

达到更加高效和快速的网络数据传输。

2、OSI七层协议模型

OSI七层协议模型是一种网络协议的分类系统，它将网络协议

分为七层，每一层处理特定的数据传输任务。

第一层是物理层，它处理与物理媒介（例如电缆、光纤、无

线信道）的接口，负责将数据转换为物理信号并通过物理媒介进

行传输。

第二层是数据链路层，它将物理层传输的数据进行分帧，并

检查和纠正传输中出现的错误。同时还负责控制数据的访问，以

确保不同的设备能够共享物理媒介。

第三层是网络层，它负责为不同的网络设备提供不同的IP地

址，并将数据包从一个网络路由到另一个网络。它还负责选择最

佳的路径进行路由，以实现数据的高效传输。

第四层是传输层，它负责将数据分成适当的大小并对数据进

行排序和重组。同时还负责确保数据的可靠传输和错误恢复。

第五层是会话层，它负责建立、维护和结束应用程序之间的

会话，并控制数据流以确保顺序和完整性。

第六层是表示层，它负责对数据进行压缩、加密、解密和格

式化，以确保数据可以在不同的应用程序之间进行交流。

第七层是应用层，它最接近用户，负责为各种网络应用程序

提供通信服务，例如电子邮件、文件传输、远程登录等。

OSI七层协议模型的好处在于它将网络协议的功能和任务分

解到不同的层次上，简化了网络协议的设计和实现。同时，它也

提供了一个标准的参考模型，使得不同的厂商和组织可以在此基

础上进行协议的开发和测试，以实现网络的互通性和互操作性。

3、TCP/IP协议族

TCP/IP协议族是一组用于互联网数据通信的标准协议集合，

包括传输层协议TCP和UDP、网络层协议IP、应用层协议HTTP、

FTP、SMTP等等。它是互联网使用最广泛的网络通信协议。TCP协

议是一种面向连接的、可靠的数据传输协议，它通过建立连接、

传输数据和释放连接三个步骤来保证数据可靠性和完整性。UDP协

议是一种不保证数据可靠传输的协议，它不需要建立连接，直接

向目标地址发送数据包即可。IP协议是一种网络层协议，它负责

网络之间的数据包路由和转发。应用层协议则定义了不同应用之

间的数据交互方式，例如HTTP协议用于Web应用中的数据传输，

FTP协议用于文件传输，SMTP协议用于电子邮件发送等。总之，

TCP/IP协议族是互联网通信的基础，其优异的可靠性和灵活性为

互联网的发展奠定了坚实的基础。

4、HTTP协议

HTTP协议(HypertextTransferProtocol),即超文本传输协

议，是一种用于传输和接收Web数据的协议。它是Web通信的基础，

通过一个应用程序协议规定了客户端浏览器和Web服务器之间数据

通信的规则，是网络通信的一种规范。

HTTP协议通过浏览器向Web服务器发送请求，在Web服务器上

获取所需资源后返回给浏览器，其中的资源可以是网页、图片、视频、

音频、CSS文件、JavaScript脚本等。HTTP协议具有以下几个特点：

无状态：HTTP协议是无状态的，意味着每次请求都是一个独立

的请求，并不需要考虑之前的请求是否存在。这种特性可以避免服务

器存储大量信息，同时也增加了请求响应速度。

采用请求-响应模型：HTTP协议采用了请求-响应模型，即客户

端浏览器向Web服务器发送请求，Web服务器回传反馈给浏览器的数

据等。

支持缓存：HTTP协议支持缓存，这意味着浏览器可以通过缓存

来保存以往访问过的URL数据，实现请求数据的快速响应。

无连接：HTTP协议是一种无连接协议，每个请求都是独立的，

与之前或之后的请求没有任何关系。

HTTP协议中的请求和响应都包括了头部和主体信息。请求头部

包括了HTTP方法、URI、协议版本、可选项等；响应头部一般包括

HTTP协议版本、状态码、响应消息、可选项等。

总之，HTTP协议是Web通信的基础，它通过规定客户端和Web

服务器之间数据通信的规则，确保了数据的传输和接收。随着Web技

术的不断发展和应用，HTTP协议也在不断完善和优化。

三、掌握网络设备的基本操作

网络设备指的是交换机、路由器、网桥等网络设备，掌握网络设

备的基本操作包括：

了解设备的基本结构：包括设备的硬件和软件等组成部分。

了解设备的基本配置方法：包括管理界面的登录、设备IP地址

的配置、管理员密码的修改、设备时间的调整等基本操作。

了解设备的基本管理方法：如如何查看设备状态、查看和配置接

口信息等。

了解设备的基本故障排除方法：包括查看日志或历史记录、ping

测试、接口检测等。

了解常用的命令：包括显示命令、配置命令、调试命令等。

以上就是掌握网络设备的基本操作，通过学习掌握这些基本操

作，可以更好地管理和维护企业网络。

1、路由器的配置

路由器配置是指通过管理界面对路由器进行设置和调整，以

使其充分发挥出网络的功能。常见的配置有以下几方面：

网络设置：包括WAN口和LAN口的IP地址、子网掩码、

网关等。

安全设置：为了保证网络安全，需开启SSID隐藏、WPA2-PSK

加密、MAC地址过滤等设置。

无线设置：设置SSID名称、加密方式、发射功率、关闭兼

容性以保障Wi-Fi完整性。

端口映射：把NAT访问的公网IP地址映射到局域网的某一

台内网主机上，进行一些服务器端

无线桥接：作为交换机使用，允许通过静态地址型NAT将一

个低阈Wifi信号进行分享

以上是一些常见的路由器设置，用户可以根据自身需要进行

相应调整和优化，以提升网络的质量和使用体验。

2、交换机的配置

交换机的配置主要包括以下几个方面：

1.VLAN配置：VLAN是虚拟局域网的缩写，例如在一个网络

上可以分为多个不同的VLAN。通过配置交换机上的VLAN,可以实

现不同VLAN之间的隔离和通信。

2.端口安全：对于交换机中的某些端口，可能需要加入特定

的安全设置，以防止非法用户进入该端口并访问网络资源。例如

可以配置MAC地址绑定、镜像端口等方式限制端口的访问。

3.QoS(QualityofService)：QoS是网络服务质量的一个

指标，通过配置QoS可以限制或保证流量的带宽，对重要应用或

数据流提供优先处理，提高网络的服务质量。

4.STP(SpanningTreeProtocol)：如果一台交换机接入了

多余一条等价路径的接口时，可能会形成一个环路。这时候就需

要使用STP协议防止因环路而引起的网络崩溃。

5.SpanningTreeProcess：交换机管理多源站间相互通讯

路线构成的网段所需的算法，可防止重复分帧及分组，因而保证

源站之间相互通讯连续性，亦能消除环路造成的网络连续性问题。

这些配置可以通过登录管理端口访问命令行界面或通过Web

图形化管理等方式完成。同时在配置过程中需要注意交换机的固

件版本及兼容性，保证交换机的安全和稳定运行。

3、防火墙的配置

防火墙的配置是指对网络中的数据流量进行监视和控制，以

保护计算机和网络免受恶意攻击和未经授权的访问。防火墙通常

可以通过软件或硬件实现。在配置防火墙时需要注意以下几个方

面：

策略配置：这是指确定防火墙如何处理不同类型的流量，如

允许或拒绝某些数据包或协议。根据网络需求，可以制定不同的

策略来优化流量处理。

端口设置：端口是网络通信的关键。在配置防火墙时，需要

开放一些必要的端口，如HTTP、SSH等，以保持网络正常运行。

漏洞修复：在防火墙配置过程中，需要特别注意系统的漏洞

问题。检测并修复漏洞可以帮助防止潜在的攻击。

日志记录：防火墙日志记录非常重要，可以提供与网络相关

的统计信息和诊断信息。由于攻击者可能会尝试规避防火墙，因

此日志记录可以更好地了解网络运行状况和发现潜在的安全威

胁。

定期检查：定期检查防火墙的规则和设置也是很重要的，以

确保其足够强大且符合网络需求。

总之，防火墙的配置是网络安全的基础。合理的配置可以有

效地防止黑客攻击和恶意软件入侵，保护网络和计算机安全。

4、入侵检测系统的配置

入侵检测系统的配置是指将该系统规划、设计、部署和管理的过

程。首先，需要确定入侵检测系统的目标、范围和功能，包括其检测

对象、检测方式、报警机制等。根据目标和需求，选择适合的入侵检

测系统软件和硬件设备。

其次，需要配置入侵检测系统的网络环境，包括网络拓扑结构、

IP地址规划、虚拟专用网络(VPN)建设等，确保系统能够与其他设备

和应用程序进行交互。还需要配置防火墙、路由器等网络设备，使其

能够与入侵检测系统协同工作，实现对网络流量的监控和分析。

第三，需要对入侵检测系统进行安全配置，以防止黑客攻击和信

息泄露。这包括加强系统的访问控制、增强身份认证功能、设置安全

策略和监视日志等。

第四，对入侵检测系统进行性能优化，包括选用高效的硬件设备

和软件算法、设置最优参数和选用适当工具和技术支持性能监测和调

优。

最后，为入侵检测系统制定详细的管理计划和操作流程，包括定

期备份和更新数据、进行漏洞扫描和修补、开展员工培训等。除了日

常维护工作，还应开展漏洞分析和风险评估等专业工作，以保证入侵

检测系统的持续有效性。

四、实践操作提高技能

1、搭建局域网

搭建局域网可以方便内网之间进行数据共享、资源共享、文件共

享等操作，也可以提高内部通讯的效率，促进内网内部的协作。

首先，要搭建局域网，需要有一个路由器或交换机。通过连接设

备，如电脑、服务器、打印机、网络存储设备等，可以组成一个局域

网。

然后，需要配置网络参数和IP地址，将设备连接到局域网之后,

对每个设备进行配置，如给设备设置主机名、IP地址、子网掩码、

默认网关等，以便设备之间能够相互通信。

最后，配置共享权限和安全设置，确保只有有权限的设备才可以

访问共享文件夹或文件资源，避免网络被黑客攻击带来的安全隐患。

在搭建局域网时还需注意拓扑结构设计、网络速度、设备故障排

除等问题。总体来说，搭建局域网需要一定的计算机网络知识。

2、搭建互联网

搭建互联网指的是建立一个支持互联网协议的网络基础设施，以

便连接世界上的不同网络、计算机和设备，实现信息的传输、共享和

交流。搭建互联网需要以下几个步骤：

建立网络基础设施：这包括建立物理设施，如光纤、通信线路和

路由器等。同时还需要设置网络服务器和其他硬件设备，以便支持互

联网协议和网络服务。

连接到其他网络：互联网是由许多不同的网络组成的，因此需要

将搭建的网络连接到其他网络。这可以通过向互联网注册域名并购买

IP地址来实现。

安装和配置网络服务：为了提供各种服务，如电子邮件、Web托

管、云存储和数据中心等，必须安装并配置适当的软件程序和应用程

序。

确保网络安全：这包括设置网络防火墙、加密数据传输、监控网

络流量和处理安全漏洞等措施，以确保网络和数据的安全。

总之，搭建互联网需要耗费大量的时间和金钱，并需要专业知识

和技能来实现一系列复杂的任务。

3、分析网络故障

网络故障是指在网络通信过程中发生了异常情况，导致网络

无法正常运行。分析网络故障的过程主要包括以下几个方面：

一、检查硬件设备

网络故障可能是由于硬件设备故障引起的，因此首先需要检

查网络设备是否正常。例如，检查路由器、交换机、网卡等设备

是否连接正常、是否有灯亮等。

二、排除软件问题

如果硬件设备正常，就需要检查网络服务是否正常。例如，

检查网络连接是否设置正确、是否有防火墙等软件问题。

三、诊断网络连接

当硬件和软件方面都没有问题时，就需要诊断网络连接。例

如，使用ping命令检查网络连通性、使用traceroute命令定位

故障点等。

四、排除故障点

在确定了故障点之后，需要进一步排除故障点。例如，更换

故障的硬件设备、重新配置网络连接等。

综上所述，分析网络故障是一个复杂而系统的过程，需要从

硬件设备、软件设置、网络连接等多个方面进行排查和诊断，以

快速定位故障点并及时解决问题。

4、设计网络安全方案

设计网络安全方案是为了确保网络的安全性和可靠性，防止网络

攻击、信息泄露等风险。以下是设计网络安全方案时需要考虑的一些

方面：

安全策略：制定网络安全策略，明确安全目标和安全标准。包括

安全认证、访问控制、防火墙、入侵检测等。

网络拓扑：设计合理的网络拓扑结构，将不同的网络隔离开来，

限制攻击范围。同时还需要考虑数据流向，避免敏感数据流向不安全

的网络。

加密技术：使用加密技术保护数据的机密性，其中包括对传输数

据进行加密、对存储数据进行加密、对访问控制进行加密等。

安全监控：建立安全监控机制，及时发现和响应网络攻击事件。

监控包括入侵检测、日志分析等。

安全培训I:对员工进行安全培训，提高员工对网络安全问题的意

识和处理能力，降低因人为疏忽导致的安全风险。

总之，设计网络安全方案需要综合考虑技术、管理和人员等多个

方面，以建立一个安全可靠的网络环境。

五、查阅相关资料学习网络技术新发展

1、SDN技术及其应用

SDN技术（软件定义网络）是一种新型的网络架构，它将网络控

制平面和数据平面分离，通过集中式的控制器对网络进行管理。这种

架构可以使网络更加灵活、高效，并提高网络的安全性。SDN技术的

核心是控制器，它可以通过API接口与网络设备进行通信，实现对网

络流量的调度、限制和优化等操作。

SDN技术有广泛的应用场景，例如数据中心网络、广域网、智能

家居、物联网等。在数据中心网络中，SDN技术可以实现对虚拟机的

管理和流量的调度，提高网络的可靠性和性能。在广域网中，SDN技

术可以实现对网络带宽的分配和流量的优化，提高用户体验和网络利

用率。在智能家居和物联网中，SDN技术可以实现对设备的管理和流

量的控制，提高设备的安全性和可靠性。

总之，SDN技术是一种新兴的网络技术，其应用场景非常广泛。

随着互联网的不断发展，SDN技术将会越来越受到重视，并成为未来

网络发展的重要方向之一。

2、5G网络技术

5G是第五代移动通信网络的缩写，是目前人们谈论的热门话题。

5G网络技术是在现有4G网络基础上开发出来的新一代无线网络技

术，其特点包括极高的速度、低延迟、高带宽、广泛的连接性和更好

的可靠性。

5G网络技术具有多项优点，例如可以实现比4G更快、更稳定的

数据传输，具备更广泛的覆盖范围，并可以为跨地域、跨物联网应用

提供更好的支撑。同时，它也可以支持趋近于无限的容量、超高清视

频和3D虚拟现实等新技术应用。

然而，在5G网络技术发展中还存在一些挑战，包括大量建设需

求、基础设施和设备成本高昂等问题。此外，5G网络技术在网络安

全和隐私保护方面面临着很大的挑战，需要相关部门积极加强管理和

监管。

总之，5G网