《计算机互连网络》课件

计算机互连网络计算机互连网络，简称网络，是通过通信线路将分散的计算机连接在一起，实现资源共享和信息传递的系统。课程简介课程目标了解计算机网络的基本概念，掌握网络体系结构、网络协议、网络设备等知识。课程内容涵盖网络基础、网络协议、网络安全、网络编程、网络应用等内容。学习方式理论讲解、案例分析、实验操作相结合。课程评价平时作业、期中考试、期末考试综合评定。网络概述计算机网络是指将地理位置上分散的计算机系统连接起来，通过通信线路和网络协议实现数据共享、资源互用和信息传递的系统。网络可以根据网络覆盖范围、网络结构、网络传输介质等标准进行分类，例如局域网、广域网、无线网络等。网络已经成为现代社会不可或缺的一部分，在各个领域都发挥着重要作用，例如电子商务、电子政务、远程教育、医疗保健等。网络体系结构1分层结构网络体系结构通常采用分层模型，将网络功能划分为多个层次，以实现不同功能的模块化设计和独立开发。2协议栈每个层次都定义了一组协议，用于管理数据在不同层之间的交互和传递。3标准化网络体系结构的标准化确保了不同厂商的设备和软件能够互操作，从而实现网络的互联互通。物理层11.传输介质物理层使用各种传输介质来传输数据，例如双绞线、同轴电缆和光纤。22.信号编码物理层定义了数据在传输介质上的编码方式，将数据转换为电信号或光信号。33.网络接口物理层负责连接网络设备，例如网卡、调制解调器等。44.网络拓扑物理层定义了网络设备的连接方式，例如星型拓扑、总线拓扑和环形拓扑。数据链路层网络适配器网络适配器是连接计算机到网络的硬件，它负责将数据帧封装成数据包。数据帧数据帧是数据链路层的基本数据单元，它包含源地址、目标地址和数据。MAC地址MAC地址是网络适配器的唯一标识符，它用于在同一网络中识别不同的设备。媒体访问控制媒体访问控制协议负责管理网络资源的访问，例如带宽和网络介质的共享。网络层网络层功能网络层负责数据包的路由和转发。网络层为上层提供逻辑地址，并实现不同网络之间的互连。网络层协议主要的网络层协议是IP协议。IP协议定义了数据包的格式，并负责数据包的路由和转发。传输层连接管理为应用程序提供可靠的连接服务，例如TCP协议。数据传输负责数据的分段、重组和错误控制。端口号标识应用程序，例如HTTP使用端口80。应用层电子邮件应用层协议，例如SMTP，用于发送和接收电子邮件。万维网HTTP协议支持万维网，允许用户浏览网页和使用在线服务。文件传输FTP协议用于在网络上传输文件，例如上传或下载文件。远程访问远程桌面协议允许用户从一台计算机远程控制另一台计算机。IP地址IP地址是互联网协议地址(InternetProtocolAddress)的缩写，是分配给每个连接到互联网的设备的唯一标识符。IP地址用于在网络中识别和定位设备，并允许设备相互通信。IPv4地址IPv4地址是互联网协议版本4中的地址，用于识别网络中的设备。它是32位二进制数，通常用点分十进制表示，例如。IPv4地址分为网络号和主机号两部分，网络号标识网络，主机号标识网络中的特定设备。IPv4地址空间有限，目前已接近耗尽，因此需要使用IPv6地址来扩展互联网地址空间。4类IPv4地址分为A、B、C、D、E五类32位IPv4地址由32位二进制数组成2^32地址IPv4地址空间可以容纳2^32个地址IPv6地址IPv4IPv632位地址128位地址地址空间有限地址空间巨大使用点分十进制表示使用冒号分隔的十六进制表示用于互联网协议版本4用于互联网协议版本6路由算法目标地址路由算法的核心是找到网络数据包到达目标地址的最佳路径。路径选择算法分析网络拓扑结构，评估每条路径的成本，例如跳数、带宽、延迟等。路径更新网络状态不断变化，路由器会定期更新路由表，根据网络变化重新计算最佳路径。路径优化路由算法优化路径选择，提高网络效率，避免拥塞，保证数据传输稳定。路由协议作用路由协议帮助网络设备了解网络拓扑结构，寻找最佳路径，使数据包能够顺利地从源节点到达目标节点。分类路由协议分为距离矢量路由协议和链路状态路由协议，它们在工作机制和应用场景上各有优劣。常见协议常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等，它们在不同的网络规模和环境中发挥着重要作用。交换机交换机是一种网络设备，在网络中连接多个设备，并根据MAC地址进行数据转发。交换机的工作原理是基于MAC地址表，它会记录连接到它的设备的MAC地址，并根据MAC地址进行数据转发。交换机可以提高网络性能，减少网络冲突，并增强网络安全。路由器路由器是网络设备，连接多个网络或网络段。路由器通过路由表，选择最佳路径传输数据包。路由器具有以下功能：数据转发、网络地址转换、安全防护等。网关网关是一种网络设备，连接两个不同的网络，并允许它们之间进行通信。网关可以是硬件或软件，并且可以实现各种协议，例如TCP/IP和IPX。网关通常用于连接两个不同类型的网络，例如局域网(LAN)和广域网(WAN)或两个具有不同协议的网络。网络安全网络安全威胁网络安全威胁包括恶意软件、黑客攻击、数据泄露和网络钓鱼等。这些威胁可能导致数据丢失、系统故障、经济损失和名誉损害。保护网络安全采取必要的措施来保护网络安全，例如安装防病毒软件、使用强密码、定期更新系统和软件。此外，应避免点击可疑链接，谨慎处理电子邮件附件，并注意网络钓鱼攻击。网络攻击11.恶意软件攻击恶意软件，例如病毒、蠕虫和木马，可以窃取数据、破坏系统或使网络瘫痪。22.拒绝服务攻击攻击者通过向目标系统发送大量流量来使其无法正常运行，导致服务中断。33.网络钓鱼攻击攻击者发送虚假电子邮件或网站来诱骗用户提供敏感信息，例如密码或银行卡信息。44.社会工程学攻击攻击者利用心理技巧来欺骗用户提供敏感信息或执行恶意操作。网络防御措施防火墙防火墙是网络安全的基础，它可以阻止来自外部网络的恶意访问，保护内部网络和设备的安全。加密加密技术可以将数据转换为无法理解的代码，保护敏感信息在传输和存储过程中的安全性。安全审计定期进行安全审计，可以发现潜在的安全漏洞，及时修复漏洞，提高网络安全防御能力。防病毒软件防病毒软件可以检测和清除网络上的恶意程序，防止病毒入侵，保护系统和数据安全。防火墙网络安全屏障防火墙充当网络安全屏障，阻止未经授权的访问并过滤进出网络的数据。规则和策略防火墙根据预定义的规则和策略检查网络流量，允许符合条件的流量通过，阻止可疑或恶意流量。硬件和软件防火墙可以是硬件设备，软件应用程序或两者结合。网络安全重要组成部分防火墙是网络安全的重要组成部分，有助于保护网络免受外部威胁和内部攻击。加密技术数据加密加密技术用于保护敏感信息，防止未经授权的访问。数据加密使用算法将明文转换为密文，只有拥有密钥的人才能解密。常用加密算法对称加密算法：使用相同的密钥进行加密和解密。非对称加密算法：使用不同的密钥进行加密和解密。网络编程1应用程序接口(API)提供程序和网络服务之间的标准化接口。2套接字用于网络通信的基本构建模块。3网络协议定义数据在网络中传输的规则。4网络库简化网络编程的工具。网络编程是使用编程语言构建网络应用程序的过程。它涉及使用网络协议和API来创建可以与其他设备进行通信的应用程序。套接字编程1网络通信套接字编程是一种常用的网络通信技术，为应用程序提供了一种灵活的网络连接机制。2数据传输套接字编程允许程序在不同主机之间发送和接收数据，实现数据交换。3协议支持套接字编程通常支持各种网络协议，例如TCP/IP、UDP，能够满足不同场景的网络通信需求。4应用广泛套接字编程在各种网络应用程序中广泛应用，例如网络游戏、文件传输、Web服务器等。HTTP协议超文本传输协议应用层协议，用于在万维网上传输网页和其他内容。客户端-服务器模型客户端向服务器发送请求，服务器响应请求。数据传输HTTP使用明文传输数据，不提供加密功能。网络连接HTTP协议建立在TCP协议之上，使用TCP提供可靠的连接。电子邮件系统邮件服务器邮件服务器负责接收、发送和存储电子邮件。邮件客户端电子邮件客户端用于创建、阅读、发送和接收电子邮件。电子邮件协议电子邮件协议定义了电子邮件在网络上传输的规则，包括SMTP、POP3和IMAP。云计算云计算是一种基于互联网的计算方式，将计算资源作为服务提供给用户。云计算的主要特点包括：按需付费、高可扩展性、资源共享、全球覆盖、低维护成本等。云计算的应用场景非常广泛，例如：企业应用、移动应用、大数据分析、人工智能等。物联网物联网（IoT）是将各种物理设备、传感器、车辆、建筑物等连接到互联网，实现数据收集、分析和控制的网络。物联网应用广泛，涵盖智慧城市、智能家居、工业自动化、农业、医疗等领域，推动社会发展。5G网络5G网络是第五代移动通信技术，具有高带宽、低延迟、高可靠性等特点。5G网络可应用于各种领域，包括物联