《初识计算机网络》课件

初识计算机网络计算机网络是现代社会不可或缺的一部分。它连接了世界各地的人们，使信息能够快速便捷地传递。DH投稿人：DingJunHong课程导言课程目标了解计算机网络的基本概念、组成、分类、工作原理和应用.课程内容涵盖计算机网络基础知识、TCP/IP协议、网络设备、网络安全、网络编程、网络管理等方面.学习方式课堂讲解、案例分析、实验操作相结合,帮助学生掌握理论知识并进行实践应用.学习建议积极参与课堂互动,预习课本内容,完成实验作业,巩固学习成果.计算机网络的概念计算机网络是指将geographicallydispersedcomputersinterconnected,enablingcommunicationandresourcesharing.它是一个由硬件、软件、协议和用户组成的系统，通过通信线路将多个计算机连接起来，使它们能够相互通信和共享资源，并实现信息交流和资源共享。计算机网络的基本组成计算机是网络中最基本的元素，负责处理数据、发送和接收信息。网络介质是连接计算机的物理通道，例如网线、光纤、无线电波。网络设备是连接计算机和网络的桥梁，例如路由器、交换机、网关。网络软件负责管理网络资源、控制数据传输，例如操作系统、协议栈。计算机网络的分类11.按覆盖范围分类根据网络覆盖范围，可分为广域网(WAN)、局域网(LAN)和城域网(MAN)。22.按拓扑结构分类常见的网络拓扑结构包括总线型、星型、环型、树型和网状型。33.按传输介质分类可分为有线网络和无线网络。有线网络使用电缆传输数据，无线网络使用无线电波传输数据。44.按网络协议分类常见的网络协议有TCP/IP、NetWare、AppleTalk等。计算机网络的工作原理数据封装数据在网络中传输之前，需要进行封装，添加协议头信息。数据传输封装后的数据包通过网络中的物理线路传输，传递到目标主机。数据解封装目标主机接收到数据包后，根据协议头信息进行解封装，提取原始数据。数据处理最终，应用程序可以接收处理解封装后的数据。计算机网络的功能信息共享计算机网络可以使不同地理位置的用户共享信息，比如文件、数据、软件等。通过网络，用户可以方便地访问其他计算机上的资源。资源共享计算机网络可以使不同用户共享硬件资源，如打印机、扫描仪等。用户还可以共享软件资源，例如数据库、应用程序等。计算机网络的应用领域互联网连接互联网将全球各地的人们、信息和资源联系在一起，促进文化交流与经济发展。电子商务网络购物、在线支付等电子商务服务在人们生活中扮演着越来越重要的角色。远程医疗远程医疗利用网络技术，为患者提供远程咨询、诊断和治疗服务，方便快捷。在线教育在线教育平台提供丰富的课程资源，为学习者提供个性化的学习体验。计算机网络的协议定义计算机网络协议是一组规则和约定，规定了网络中数据传输和交互的方式，保证不同计算机系统之间能够相互通信。作用协议提供统一的标准，使各种计算机系统能够相互理解和协作，实现数据交换和共享，使网络成为一个完整的系统。类型网络协议分为多种类型，包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议和应用层协议等。重要性协议是网络的基础，是网络互联互通和信息交换的关键要素，保证网络的稳定、可靠和高效运行。TCP/IP协议簇1分层结构协议簇由四层组成：应用层、传输层、网络层和数据链路层。2网络通信每个层负责特定功能，并通过协议与相邻层进行通信。3互联互通TCP/IP协议簇使不同类型的网络能够互相连接，实现数据传输。4标准规范协议簇定义了网络通信的标准规范，确保网络设备和应用程序兼容。IP地址的概念与分类IP地址的概念IP地址是分配给网络设备的唯一标识符，类似于电话号码，用于识别网络中的计算机。IPv4地址IPv4地址由32位二进制数字组成，通常用点分十进制表示，例如00。IPv6地址IPv6地址由128位二进制数字组成，使用冒号分隔的十六进制数字表示，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。子网划分及子网掩码1网络地址网络标识2子网掩码区分网络和主机3主机地址主机标识子网划分将一个较大的网络划分为若干个较小的子网，每个子网都有独立的网络地址和子网掩码。这可以提高网络效率，减少网络广播，并增强安全性。网络设备简介路由器连接不同网络，转发数据包。交换机连接同一网络中的设备，转发数据帧。调制解调器将数字信号转换为模拟信号或反之。无线接入点提供无线网络连接服务。交换机工作原理1数据帧接收交换机接收来自网络设备的数据帧，分析帧中的目标MAC地址。2MAC地址表查询交换机根据目标MAC地址在MAC地址表中查找对应端口，如果找到，则直接将数据帧转发到该端口。3数据帧转发如果MAC地址表中没有找到对应端口，则交换机将数据帧广播到所有连接的端口，并更新MAC地址表。路由器工作原理1接收数据包路由器接收来自网络的数据包。2分析数据包路由器解析数据包的目标地址。3查找路由表路由器查找与目标地址匹配的路由条目。4转发数据包路由器根据路由条目将数据包转发到最佳路径。路由器是网络中的重要设备，它负责连接不同网络并转发数据包。DNS服务器域名系统域名系统(DNS)是互联网的核心服务之一，它负责将人类易于记忆的域名转换为计算机识别的IP地址。例如，当您在浏览器中输入""时，DNS服务器会将该域名解析为相应的IP地址，使您的计算机能够连接到百度网站。DNS工作原理DNS系统采用分层结构，由根域名服务器、顶级域名服务器(TLD)、权威域名服务器和递归域名服务器组成。当您请求解析域名时，您的计算机首先向递归域名服务器发出请求，递归域名服务器会逐级向其他DNS服务器查询，最终找到相应的IP地址。常见网络服务Web服务提供网页浏览服务，例如网站、博客和在线商店。电子邮件服务提供电子邮件发送和接收服务，例如Gmail和Outlook。文件共享服务提供文件存储和分享服务，例如Dropbox和GoogleDrive。流媒体服务提供视频和音频流媒体服务，例如Netflix和Spotify。网络安全概述11.保护数据安全防止数据泄露、篡改和丢失，确保数据完整性和机密性。22.维护系统稳定性抵御网络攻击，防止系统瘫痪，保障网络正常运行。33.确保用户隐私保护用户个人信息，防止身份盗窃和非法访问。44.法律法规合规遵守相关法律法规，保障网络信息安全合法合规。网络攻击类型拒绝服务攻击攻击者通过大量请求，使目标服务器无法正常响应合法用户的请求。信息窃取攻击攻击者通过各种手段获取用户敏感信息，如密码、银行卡号等。恶意代码攻击攻击者通过各种方式将恶意代码植入目标系统，窃取数据、控制系统或进行其他破坏活动。网络欺骗攻击攻击者伪造身份或信息，诱骗用户执行有害操作，如点击恶意链接或下载恶意软件。网络防御措施防火墙防火墙通过过滤进出网络的数据包，防止恶意访问和攻击。防病毒软件防病毒软件可以检测和清除恶意软件，保护计算机免受病毒的侵害。密码策略使用强密码并定期更改密码，以提高账户安全性。安全培训定期进行安全培训，提高用户安全意识，避免网络攻击。网络操作系统网络操作系统网络操作系统是一种专门用于管理网络资源的软件系统，它控制网络设备之间的通信和数据流。重要作用网络操作系统提供网络服务，包括文件共享、打印共享、安全管理和远程访问。网络编程基础网络编程模型网络编程模型为应用程序提供与网络交互的接口。它定义了程序如何发送和接收数据。常见的网络编程模型包括：套接字模型、事件驱动模型、异步模型。网络编程语言Python、Java、C++等语言都提供了丰富的网络编程库和框架。它们简化了网络编程开发。开发者可以使用这些工具来构建各种网络应用程序，例如网络游戏、聊天软件、Web服务器等。网络编程技术11.套接字编程套接字编程是网络编程的基础，允许应用程序通过网络进行通信。22.面向对象编程面向对象编程方法可以简化网络编程，提高代码可重用性和可维护性。33.分布式编程分布式编程技术涉及多个节点之间的协调和通信，适用于构建大型网络应用程序。44.并发编程并发编程处理多个任务同时执行，优化网络应用程序的性能和效率。网络编程语言PythonPython是一种高级通用编程语言，适合网络编程，支持多种网络协议。JavaJava是一种面向对象的编程语言，广泛应用于网络编程，提供丰富的网络编程库。C++C++是一种强类型的编程语言，提供了低级控制，适合高效的网络应用程序开发。JavaScriptJavaScript是一种脚本语言，用于为网页添加交互性，可用于开发网络应用程序。网络编程实例网络聊天简单的聊天程序，使用socket编程实现客户端和服务器之间的数据交换，通过网络发送和接收消息。文件传输使用socket编程实现文件从客户端到服务器或从服务器到客户端的传输，可以应用于FTP、网盘等。网络游戏使用网络编程实现多人在线游戏，例如多人在线角色扮演游戏(MMORPG)，需要处理玩家之间的交互和数据同步。网络监控使用网络编程监控网络流量，例如抓取网络数据包，分析网络性能和安全性。开源网络软件ApacheHTTPServer是最流行的Web服务器之一，它提供高性能、可扩展性和稳定性，支持多种平台。MySQL是一个关系型数据库管理系统，提供高性能、可靠性和易用性，广泛应用于Web应用和数据存储。Nginx是一个高性能的Web服务器和反向代理服务器，提供负载均衡、缓存和安全功能，可用于构建高性能网站和应用程序。OpenVPN是一个开源的VPN软件，提供安全和私密的网络连接，允许用户访问受限制的网络和应用程序。网络运维管理监控网络状态定期监控网络性能，确保网络稳定运行。保障网络安全及时修复安全漏洞，防止网络攻击。优化网络性能调整网络配置，提高网络速度和效率。管理网络资源合理分配网络资源，提高资源利用率。网络硬件配置网络接口卡网络接口卡（NIC）负责将计算机连接到网络，它是一种重要的硬件组件，用于处理数据传输和接收。路由器路由器负责将数据包从一个网络转发到另一个网络，它通常用于连接多个网络，例如家庭网络和互联网。交换机交换机是一种网络设备，用于连接多个网络设备，它允许数据在同一网络内的不同设备之间快速传输。无线接入点无线接入点（AP）是无线网络的基站，它允许无线设备（如笔记本电脑和智能手机）连接到网络。网络硬件维护网络连接定期检查网络连接是否正常，避免松动或损坏。环境监测监测服务器机房的环境温度、湿度，确保设备正常运行。设备清洁定期清洁网络设备，保持设备通风，避免灰尘积聚。软件升级及时更新网络设备的固件和软件，提升设备安全性。网络分析工具网络协议分析器Wireshark和Tcpdump等工具可以捕获和分析网络数据包，帮助识别网络问题和安全漏洞。性能监控工具SolarWindsNetworkPerformanceMonitor等工具可以监控网络设备性能，例如带宽使用率、延迟和丢包率，并提供性能分析和优化建议。安全扫描工具Nessus和OpenVAS等工具可以扫描网络漏洞，帮助识别和修复安全风险。网络