2024年度《计算机网络技术基础》课程教案

《计算机网络技术基础》课程教案12024/3/23contents目录课程介绍与目标计算机网络体系结构数据通信基础局域网技术及应用广域网技术及应用网络互联与IP地址规划网络安全与管理策略22024/3/2301课程介绍与目标32024/3/2303计算机网络协议HTTP、TCP、UDP、IP等常用协议的工作原理和特点。01计算机网络的基本概念定义、组成、分类、发展历程等。02计算机网络体系结构OSI七层模型、TCP/IP四层模型等。计算机网络技术基础概述42024/3/23课程目标与要求理解计算机网络体系结构及各层的功能。具备基本的网络故障排除和维护能力。掌握计算机网络的基本概念、组成和分类。熟悉常用的计算机网络协议及其工作原理。了解网络安全的基本概念和防护措施。52024/3/23《计算机网络技术基础》（第二版），谢希仁编著，电子工业出版社。教材《TCP/IP详解》（卷一），W.RichardStevens著，机械工业出版社；《网络是怎样连接的》，户根勤著，人民邮电出版社。参考资料教材及参考资料62024/3/2302计算机网络体系结构72024/3/23负责传输比特流，提供机械、电气、功能和规程特性。物理层数据链路层网络层负责建立、维持和释放数据链路的连接，以及进行差错检测和流量控制。负责分组交换和路由选择，确保数据从源地址传输到目的地址。030201OSI七层模型82024/3/23OSI七层模型提供端到端的可靠数据传输服务，建立、管理和终止会话。负责建立、管理和终止会话，以及进行同步控制。负责数据的表示、转换和加密等操作。提供应用程序使用的网络服务，例如电子邮件、文件传输和远程登录等。传输层会话层表示层应用层92024/3/23网络接口层网际层传输层应用层TCP/IP四层模型01020304负责接收和发送IP数据报，包括物理层和数据链路层的功能。负责处理分组在网络中的活动，例如分组的选路及转发。提供应用程序间的通信服务，包括TCP和UDP协议。提供应用程序使用的网络服务，例如HTTP、FTP和SMTP等协议。102024/3/23连接不同网络，根据路由表转发数据报文。路由器常见网络设备与功能连接同一网络内的设备，根据MAC地址转发数据帧。交换机物理层设备，将多个网络设备连接在一起。集线器访问网络服务的计算机或设备，例如PC、手机等。客户端提供网络服务的专用计算机，例如Web服务器、邮件服务器等。服务器保护网络安全，防止未经授权的访问和数据泄露。防火墙112024/3/2303数据通信基础122024/3/23包括并行传输和串行传输两种方式。并行传输速度快，但成本高且传输距离短；串行传输速度慢，成本低，适合远距离传输。数据传输方式常见的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等。双绞线成本低，但传输距离短；同轴电缆传输速度较快，成本适中；光纤传输速度快，距离远，但成本高；无线传输介质则具有灵活性和移动性。传输介质数据传输方式及介质132024/3/23将数据转换为适合在通信线路上传输的信号。常见的编码方式有非归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。将数字信号转换为模拟信号进行传输。常见的调制方式有振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。数据编码与调制技术调制技术数据编码142024/3/23将通信线路的频带划分为多个子频带，每个子频带传输一路信号。频分多路复用（FDM）时分多路复用（TDM）波分多路复用（WDM）码分多路复用（CDM）将通信线路的时间划分为多个时间片，每个时间片传输一路信号。在光纤通信中，利用不同波长的光波进行多路信号的传输。通过给每个信号分配一个独特的代码序列，实现在同一通信线路上同时传输多个信号。多路复用技术152024/3/2304局域网技术及应用162024/3/23局域网定义局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是一种在小范围内实现计算机之间通信的网络，通常覆盖一个建筑物、校园或企业园区。通常限制在几公里以内。由于传输距离短，局域网通常具有较高的数据传输速率。局域网通常采用有线传输方式，因此误码率相对较低。由于网络规模较小，局域网的管理和维护相对简单。地理范围小低误码率易于管理和维护高数据传输速率局域网概述及特点172024/3/23以太网技术原理以太网采用带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）机制，当两个节点同时发送数据时，会发生冲突，此时双方都会停止发送，等待一段随机时间后再次尝试发送。MAC地址以太网中每个节点都有一个唯一的MAC地址，用于标识网络中的设备。以太网帧格式以太网数据以帧为单位进行传输，每帧包括前导码、帧起始定界符、目的MAC地址、源MAC地址、类型/长度字段、数据字段和帧校验序列等部分。IEEE802.3标准定义了以太网的物理层和数据链路层规范。以太网技术原理与协议182024/3/23无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）利用无线通信技术实现计算机之间的通信，无需通过有线连接。无线局域网定义定义了无线局域网的物理层和数据链路层规范，包括多种传输速率和调制方式。IEEE802.11标准无线网卡是计算机与无线网络之间的接口设备，接入点则相当于有线网络中的集线器或交换机，提供无线网络的接入服务。无线网卡与接入点（AP）为保障无线网络的安全性，通常采用WPA、WPA2等加密技术对传输数据进行加密处理。无线加密与安全无线局域网（WLAN）技术192024/3/2305广域网技术及应用202024/3/230102广域网（WideAr…覆盖广阔地理区域的计算机网络，通常连接多个城市、国家甚至全球范围内的计算机和网络设备。覆盖范围广可跨越数百公里甚至数千公里的距离。传输速率低相对于局域网而言，广域网的传输速率较低，通常在几Mbps到几百Mbps之间。异构性广域网连接的设备、协议和传输介质多种多样，具有异构性。安全性广域网传输的信息需要经过多个网络和节点，安全性相对较低。030405广域网概述及特点212024/3/230102ATM（Asynchr…一种面向连接的、基于信元的快速分组交换技术，适用于各种业务类型（如语音、数据、图像等）的传输。面向连接在数据传输前需要建立连接，确保数据的可靠传输。信元交换ATM以固定长度的信元（通常为53字节）为单位进行交换，简化了硬件设计。高速传输ATM支持高速数据传输，速率可达几百Mbps甚至Gbps。多种业务支持ATM可承载各种业务类型，如语音、数据、图像等，具有灵活性。030405ATM异步传输模式222024/3/23可靠性帧中继提供了一定的错误检测和恢复机制，确保数据的可靠传输。带宽利用率高帧中继采用统计复用技术，多个用户可共享同一物理链路，提高了带宽利用率。高速传输帧中继支持高速数据传输，速率可达Mbps级别。帧中继定义一种简化的、面向连接的数据链路层协议，主要用于广域网中的高速数据传输。简化协议帧中继协议相对简单，降低了网络复杂性和成本。帧中继（FrameRelay）技术232024/3/2306网络互联与IP地址规划242024/3/23连接不同网络，实现网络间数据包的转发和路由选择。路由器用于局域网内部数据交换，提供高速、稳定的数据传输服务。交换机保护网络安全，防止非法访问和攻击。防火墙网络互联设备简介252024/3/23IP地址分类A、B、C、D、E五类，分别对应不同的网络规模和主机数量。子网划分方法通过子网掩码将IP地址划分为网络地址和主机地址两部分，实现不同子网间的隔离和通信。IP地址分类与子网划分方法262024/3/23123采用128位二进制数表示，提供了巨大的地址空间，解决了IPv4地址枯竭的问题。IPv6地址空间支持无状态地址自动配置、内置安全性、更好的移动性支持等。IPv6特性采用双协议栈技术，实现IPv4向IPv6的平滑过渡。IPv6与IPv4的兼容性IPv6新一代互联网协议272024/3/2307网络安全与管理策略282024/3/23常见的网络安全威胁病毒、蠕虫、木马、恶意软件、钓鱼攻击、DDoS攻击等。防范措施定期更新操作系统和软件补丁，使用强密码和多因素身份验证，限制不必要的网络端口和服务，安装防病毒软件和防火墙，定期备份数据等。网络安全威胁与防范措施292024/3/23防火墙的作用防火墙是网络安全的第一道防线，可以监控和过滤进出网络的数据包，防止未经授权的访问和攻击。防火墙配置步骤确定防火墙的位置和类型，制定安全策略和规则，配置网络接口和安全区域，启用日志记录和报警功能等。应用实例在企业网络中，可以在互联网出口处部署一台硬件防火墙，配置访问控制列表（ACL）和NAT规则，限制内部用户访问外部网络的权限，并防止外部攻击者扫描和攻击内部网络。防火墙配置和应用实例302024/3/23VPN的作用VPN构建方法应用实例VPN虚拟专用网络构建方法VPN可以在公共网络上建立加密通道，实现远程用户安全地访问企业内部网络资源。选择