计算机网络基础项目化教程（第2版）课件 单元1 探索计算机网络；单元2 网络体系结构与分层模型

单元1探索计算机网络《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元1探索计算机网络-内容列表《计算机网络基础》课程1.1计算机网络的发展1.2计算机网络基本概念1.2.1计算机网络基本概念1.2.2

计算机网络的组成1.2.3

计算机网络的分类1.3园区网络介绍1.3.1传统园区网络架构1.3.2SDN网络架构计算机网络的发展《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology网络的产生《计算机网络基础》课程1946年世界上第一台计算机（ENIAC）研制成功，人类开始走向信息时代。网络的产生《计算机网络基础》课程1980年代，TCP/IP协议的制定成为互联网发展史上的又一重要里程碑。1990年代，万维网的普及使得互联网开始为人们熟知。2000年代，宽带接入的普及使得互联网的传输速度得到了质的提升。到了2010年代，移动互联网的兴起无疑是网络技术发展史上的又一重大转折点。网络技术发展历程《计算机网络基础》课程1987年9月20日，钱天白发出中国第一封电子邮件“越过长城，通向世界”，这标志着中国人开始使用Internet。1994年4月20日，中关村地区教育与科研示范网络（NCFC）工程通过美国Sprint公司连入Internet的64K国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接。从此，中国被国际上正式承认为有Internet的国家。2003年，中国下一代互联网示范工程（CNGI）启动，目标是建成世界上最大的纯IPv6互联网。2013年，“宽带中国”战略及实施方案正式出台，旨在加快宽带网络基础设施建设，推进网络提速降费。网络技术发展历程《计算机网络基础》课程网络的演变过程《计算机网络基础》课程计算机网络仅有几十余年的历史，其演变过程可概括为三个阶段：1具有远程(remote)通信功能的单机系统为第一阶段，这一阶段已具备了计算机网络(computernetwork)的雏形；

2具有远程通信功能的多机系统为第二阶段，这一阶段的计算机网络属于面向终端的计算机通信网；

3以资源共享(resourcesharing)为目的的计算机网络为第三阶段，这一阶段的计算机网络才是今天意义上的计算机网络。网络未来的发展趋势《计算机网络基础》课程移动用户应用服务在社交媒体领域，网络技术赋予了每个人发声的权利。在线购物方面，网络技术的运用更是彻底改变了我们的消费习惯。教育领域同样受到了网络技术的深刻影响。网络未来的发展趋势《计算机网络基础》课程计算机网络从九十年代至今的发展趋势变化：网络未来的发展趋势《计算机网络基础》课程移动用户数量不断增加，具备网络功能的设备急剧增加；在线协作，服务范围将不断扩大；人工智能发展迅速，通过机器学习、语音识别、自然语言处理等智能化技术手段大幅提高生产效率，同时在医疗、金融、安全等领域广泛应用；形成万物互联网络，通过无线传感、智能互联对物体进行连网，实现物品之间的互相通讯和数据共享；未来物联网将成为智能家居、智慧城市、智能工业等领域的核心技术；区块链技术通过去中心化、分布式等特点，在金融、融媒体、电子商务等领域广泛应用；虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）、扩展现实（XR）将人们彻底解放，让人完全沉浸在虚拟世界中；5G、6G网络提供更高的带宽和更好的网络体验，彻底改变人们的生活方式和经济模式，推动工业自动化、自动驾驶等新领域的变革发展。网络未来的挑战与机遇《计算机网络基础》课程网络攻击、黑客入侵、数据泄露等事件屡见不鲜，不仅给个人和企业带来了巨大的经济损失，更对国家安全和社会稳定构成了严重威胁。在大数据时代，个人信息和数据的价值日益凸显，而如何保障用户的隐私权益、防止数据被滥用和泄露，则成为了网络发展中必须面对的挑战。计算机网络基本概念《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology计算机网络的定义《计算机网络基础》课程最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。计算机网络的定义包含了三个主要的含义：计算机网络是指自主计算机的互联集合；互联必须遵循约定的通信协议；计算机网络可以实现数据交互通信、资源共享、信息交换、协同工作等功能。计算机网络的组成《计算机网络基础》课程计算机网络的组成—资源子网《计算机网络基础》课程主机：最主要的组成部分；用户终端：简单的输入、输出设备和现流行的各种移动终端设备；网络操作系统：建立在各主机操作系统之上的一个操作系统；网络数据库：建立在操作系统之上的系统软件，主机可以通过网络访问数据库中的数据与服务，以便实现网络数据库的共享。计算机网络的组成—通信子网《计算机网络基础》课程网络节点：通信控制处理机，一般指网络设备；通信链路：传输信息的信道，可以是电话线、网线、同轴电缆或者光纤，也可以是无线传输介质；其他通信设备：如信号转换器、调制解调器等。计算机网络的基础设施组成要素《计算机网络基础》课程

硬件设备包括服务器、路由器、交换机、光纤等，这些是互联网传输和数据处理的基础。软件系统包括操作系统、数据库管理系统、网络协议等，这些为互联网提供技术支持和保障。数据中心集中存储和管理数据资源，提供高效的数据处理和传输服务。计算机网络的硬件《计算机网络基础》课程计算机、终端、集线器、中继器、路由器、网桥、交换机等节点（Node）：指网络中计算机设备线路（Line）：在两个节点之间承载信息流的信道链路（Link）：指从一发信点到收信的一串接点和线路计算机网络的分类《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按网络作用范围划分按通信传播方式划分按拓扑结构划分按网络交换方式划分广域网（WAN）：范围可达数百至数千千米局域网（LAN）：小区域内的各种设备连接在一起的网络，其分布范围局限在一个办公室、一幢大楼或一个校园内

城域网（MAN）：介于广域网和局域网之间的一种高速网络计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按通信传播方式划分按网络作用范围划分按拓扑结构划分按网络交换方式划分

广播方式：当一台计算机利用信道发送数据时，其他所有的计算机都会收到这个数据。

组播方式：同一个组中的计算机发送数据，该组中的其他成员能够收到数据。

点对点方式：每条物理线路连接一对计算机。计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按拓扑结构划分按网络作用范围划分按通信传播方式划分按网络交换方式划分星形拓扑树形拓扑总线形拓扑计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按拓扑结构划分按网络作用范围划分按通信传播方式划分按网络交换方式划分环形拓扑网形拓扑环状计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按网络交换方式划分按网络作用范围划分按通信传播方式划分按拓扑结构划分电路交换A和B通话经过四个交换机通话在A到B的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按网络交换方式划分按网络作用范围划分按通信传播方式划分按拓扑结构划分报文交换传输数据时每次要发送一个完整的报文，长度并无限制。报文交换采取存储转发的原理。报文报文报文报文ABCDEt计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按网络交换方式划分按网络作用范围划分按通信传播方式划分按拓扑结构划分分组交换在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。报文1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按网络交换方式划分按网络作用范围划分按通信传播方式划分按拓扑结构划分分组交换每一个数据段前面添加上首部构成分组。数据数据数据报文首部首部首部分组

1分组

2分组

3计算机网络的分类《计算机网络基础》课程按网络交换方式划分按网络作用范围划分按通信传播方式划分按拓扑结构划分分组交换分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端。数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

3计算机网络的分类—其他分类方法《计算机网络基础》课程按通信介质划分按通信速率划分按网络使用者划分有线网、无线网300bps、1.544Mbps、45Mbps、1000Mbps公用网、专用网按网络控制方式划分集中式、分布式按网络环境划分部门网、企业网、校园网园区网络《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology园区网络《计算机网络基础》课程交换技术路由技术无线技术安全技术01020304采用高性能交换机，支持多种交换方式，满足不同业务需求。实现园区内部网络与外部网络的互联互通，确保数据传输的准确性和时效性。构建无线覆盖网络，提供便捷的无线接入服务，满足移动办公等需求。集成防火墙、入侵检测等安全设备，确保网络的整体安全。园区网络是指在一个特定区域内（如工业园区、科技园区、大学校园等）建立的计算机网络系统，用于实现该区域内各种信息资源的共享和通信。园区网络的主要功能包括数据传输、资源共享、信息管理和通信服务等，旨在提高园区内的工作效率、促进信息交流和合作。功能定义园区网络架构设计原则《计算机网络基础》课程设计应考虑到未来业务的发展和技术的更新换代，便于网络平滑升级。确保网络数据传输的安全，采取访问控制、加密等措施，防范潜在威胁。保证网络的高可用性，降低故障率，确保关键业务的连续运行。简化网络管理流程，提供直观、便捷的管理工具，降低运维成本。可扩展性安全性稳定性易管理性传统园区网络架构《计算机网络基础》课程园区网络的架构通常包括核心层、汇聚层和接入层三个层次。核心层负责高速数据传输；汇聚层负责将接入层的数据汇总并传输到核心层；接入层则负责将各种终端设备接入网络。园区网络安全策略《计算机网络基础》课程03安全审计设备对网络操作进行记录和审计，便于事后追溯和定责。01防火墙部署在网络边界处，对进出网络的数据包进行过滤和检查，阻止恶意访问和攻击。02入侵检测系统（IDS）实时监控网络流量，发现异常行为和潜在攻击，及时报警并采取措施。接入防火墙入侵检测系统（IDS）外部网络核心交换机安全审计园区网络安全策略《计算机网络基础》课程建立用户身份认证机制，确保只有合法用户能够访问园区网络资源。用户认证访问控制列表（ACL）最小权限原则定期审查和更新权限根据业务需求和安全策略，制定详细的访问控制规则，限制用户对特定资源的访问权限。为每个用户或角色分配完成任务所需的最小权限，减少安全风险。定期审查用户权限，及时撤销不必要的权限或更新权限设置，确保访问控制策略的有效性。SDN概述《计算机网络基础》课程软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork，SDN）是一种网络架构，它将网络的控制层与数据层分离，使得网络控制变得更加集中和灵活。SDN通过开放接口和标准化协议，允许软件应用程序直接对网络进行编程和控制，从而实现了网络的软件化和智能化。SDN网络架构《计算机网络基础》课程分离控制层和数据转发层：SDN将网络的控制层和数据转发层分离，控制层统一管理整个网络。逻辑集中化：通过软件实现对网络的统一管理和配置，控制层实现了网络的逻辑集中化。程序化接口：SDN定义了控制层与转发层之间的标准接口，使得网络设备更易于编程。应用驱动：SDN的设计是为了满足特定网络应用需求。网络性能指标《计算机网络基础》课程指在单位时间内，系统能够处理的数据量，是衡量数据交换性能的重要指标之一。吞吐量时延丢包率带宽利用率指数据从发送方到接收方所需要的时间，包括传输时延、处理时延和排队时延等。指在网络传输过程中，丢失的数据包占总数据包的比例，反映了网络的可靠性和稳定性。指实际使用的带宽与总带宽的比例，反映了网络带宽的利用情况。网络模拟器《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology华为eNSP《计算机网络基础》课程eNSP是一款由华为公司提供的免费的、可扩展的、图形化操作的网络仿真工具平台，主要对企业网路由器、交换机进行软件仿真，完美呈现真实设备实景，支持大型网络模拟。新华三HCL《计算机网络基础》课程HCL华三模拟器也就是华三云实验室，新华三集团推出功能强大的图形化网络设备模拟软件。可以模拟路由器、交换机、防火墙、PC的全部功能。PacketTracer《计算机网络基础》课程PacketTracer是一款辅助学习工具，专为学习网络课程的初学者设计、配置、排除网络故障提供网络模拟环境。特点：1、支持动画模拟2、能够查看数据包封装谢谢观看《计算机网络基础》课程单元2网络体系结构与分层模型《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元2网络体系结构与分层模型-内容列表《计算机网络基础》课程2.1使用分层模型2.2OSI参考模型2.3TCP/IP模型2.4TCP/IP协议栈2.5OSI模型与TCP/IP模型的比较使用分层模型《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology使用分层模型《计算机网络基础》课程

计算机网络系统是一个非常复杂的系统，将一个复杂的系统划分为若干个容易理解和处理的子系统，然后分而治之，逐个加以解决，分层就是进行系统分解的最好方法之一。在IT行业使用分层模型来描述网络通信的复杂过程。分层体系结构《计算机网络基础》课程使用层次结构可以获得如下的优点：1.把网络操作进行分解得到复杂性较低的单元，结构清晰，易于实现和维护；2.有助于协议的开发，层与层之间定义了兼容性的标准接口，开发设计人员专注于所关心的功能模块；3.每层独立，不需要了解上下层的具体内容，只需要通过接口了解提供什么样的服务；4.有利于竞争，因为可以使用不同厂商的产品；5.使用通用语言来描述网络功能。可扩展的体系结构《计算机网络基础》课程核心没有变化的情况下扩展Internet建立在分层的体系结构之上，它才能够灵活地扩展并满足日益增长的多样化的网络需求。OSI参考模型《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyOSI参考模型《计算机网络基础》课程

OSI模型全称开放系统互联模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel），是国际标准化组织（ISO）于1984年为了解决网络之间的兼容性问题，实现网络设备间的相互通信而提出的标准框架。OSI的结构《计算机网络基础》课程应用层为计算机用户提供接口和应用程序服务表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据处理，表示（编码、解码、加密、解密）管理通信会话、建立维护连接端到端通信连接，承上启下路由数据（选择数据传输最佳路径）介质访问、数据转发、检错、流量控制物理连接、透明bit流传输OSI模型采用层次结构，将整个网络的通信功能划分成七个层次1.物理层《计算机网络基础》课程机械特性：说明连接材质、引线的数目和排列等，电缆接头的几何尺寸等，例如，人们所使用的电源插头的尺寸、插针都有严格的规定。电气特性：规定了物理连接上导线的电压、电流范围等电气连接及有关电路的特性。功能特性：规定了某一条线上某一个电压表示何种意义。规程特性：说明了不同功能的各种事件的出现顺序。2.数据链路层《计算机网络基础》课程（1）链路管理（2）帧同步（3）流量控制（4）差错控制（5）传输资源控制（6）透明传输（7）寻址数据网Modem分组交换机DCEDCEModemModem3.网络层《计算机网络基础》课程（1）编址：网络层为每个节点分配一个地址，地址的分配为网络层从源到目的的选择提供了基础。（2）路由选择和中继：网络层的一个重要功能就是确定从源到目的的数据传送应该如何选择路由。实现网络层路由选择的设备是路由器。3.网络层《计算机网络基础》课程（3）组包和拆包：在发送方，传输层的报文到达网络层时被分为多个数据块，在这些数据块的头部和尾部加上一些相关控制信息后，即组成了数据包。在接收方，数据从低层到达网络层时，要将各数据包原来加上的包头和包尾等控制信息去掉（拆包），然后组合成报文，送给传输层。数据数据数据数据首部1首部2首部3首部4首部数据4.传输层《计算机网络基础》课程（1）为端到端连接提供可靠的传输服务。（2）为端到端连接提供差错控制、重传等管理服务。（3）还负责执行流量控制。TCP连接5.应用层《计算机网络基础》课程会话层：实现建立、管理和终止会话关系表示层：负责一个系统应用层发出的信息能被另一个系统的应用层读，负责数据的加密和压缩应用层：OSI参考模型中最靠近用户的一层，它直接与用户和应用程序打交道。因特网服务器链接到URL的超链HTTP使用此TCP连接浏览器程序服务器程序HTTP客户Svist院系设置

协议数据单元《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology协议数据单元《计算机网络基础》课程应用程序数据为了能正确地从一台主机传递到另一台主机，报头都会含有控制信息，当传送到下层，被加入到数据中，即封装的过程。

在接收方，每一层需要对本层的封装数据进行解封装，并传送给上层。解封装是指去掉多余的信息并且只将原始的数据发送给目标应用程序。协议数据单元《计算机网络基础》课程协议数据单元《计算机网络基础》课程每一层的数据都有通用术语，称为协议数据单元（PDU，ProtocolDataUnit），包括用户数据信息和协议控制信息等。协议数据单元《计算机网络基础》课程PacketTracer模拟器切换到模拟模式来“停止时间”，观察协议数据单元。TCP/IP模型《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyTCP/IP协议《计算机网络基础》课程TCP/IP是目前最流行的网络协议。也采用了层次化结构，是开放的协议标准，可以免费使用。TCP/IP简化了层次设计，它只有四层：应用层、传输层、网际层和网络接口层。最早使用的协议栈通信标准TCP/IP协议《计算机网络基础》课程1.网络接口层：负责处理与传输介质相关的细节，为上一层提供一致的网络接口。常见的以太网、令牌网技术，用于串行连接的HDLC、PPP等技术。2.网际层：将资源主机的信息正确发送至目的主机，与OSI参考模型中网络层相似。3.传输层：位于网际层之上，主要负责为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，常见的传输层协议有TCP和UDP。4.应用层：位于最高层，与OSI参考模型中高三层的功能任务相似，用于提供网络服务。OSI模型与TCP/IP模型的比较《计算机网络基础》课程OSI模型的应用、表示、会话层的功能被合并到TCP/IP模型的应用层。网络的大部分功能存在于传输层和网络层，因而它们在TCP/IP还被保留在独立的层。OSI中的数据链路层和物理层被合并到了TCP/IP中的网络接口层。TCP/IP协议栈《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyTCP/IP协议栈《计算机网络基础》课程

TCP/IP模型并非只有TCP和IP两个协议，而且包含了众多其它协议。这些协议工作在不同的网络层次上，共同组成了TCP/IP协议栈。数据链路层TELNETHTTPFTPSMTPDNSTFTP应用层传输层UDPTCP网络层ICMPIPARPRARPIGMPTCP/IP协议栈《计算机网络基础》课程除IP协议外，网络层的几个常用协议还包括：ICMP（InternetControlMessageProtocol，互联网控制报文协议）；ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）。Ping是一个网络诊断工具，用于测试网络连接性和测量数据包往返时间。Ping命令使用ICMP（InternetControlMessage