《基础网络架构》课件

基础网络架构本课件将深入介绍网络架构的基础知识，涵盖网络的基本概念、拓扑结构、分层模型、网络设备和安全等方面，并探讨未来网络发展趋势。网络简介网络是指将多个计算机系统或设备通过通信线路连接在一起，实现数据共享和信息传递的系统。它由硬件、软件和协议组成，能够实现各种应用和服务，改变了人们的生活和工作方式。网络的应用范围广泛，包括互联网、企业局域网、移动通信网络等。网络技术的发展推动了信息技术的进步，为社会进步和经济发展提供了强劲动力。网络拓扑结构总线型所有设备连接到一条公共总线上，数据在总线上广播传输。简单易维护，但冲突较多。星型所有设备连接到一个中心节点（集线器或交换机），数据通过中心节点转发。集中管理，但中心节点故障会导致网络瘫痪。环型所有设备连接成一个环形，数据沿环形传递。抗干扰性强，但故障诊断较困难。树型多个星型网络连接在一起，形成树状结构。层次结构清晰，但管理复杂。网络分层模型1应用层提供各种网络应用服务，例如电子邮件、网页浏览等。2传输层负责端到端的可靠数据传输，例如TCP和UDP协议。3网络层负责数据分组的路由和转发，例如IP协议。4数据链路层负责在物理链路上进行数据传输，例如MAC地址。5物理层定义网络介质和信号传输方式。物理层物理媒体传输数据的物理介质，例如双绞线、光纤和无线电波。编码与调制将数据转换为适合物理介质传输的信号，例如数字信号转换为模拟信号。接口标准定义不同设备之间连接和数据传输的规范，例如RJ-45接口。物理媒体双绞线两根绝缘导线相互缠绕，用于传输数据信号。价格低廉，易于安装，但易受干扰。光纤通过光纤传输光信号，带宽高，抗干扰能力强，但成本较高。无线电波利用无线电波传输数据，不受地域限制，但传输距离有限，易受干扰。编码与调制1数字信号数据以离散的数字形式表示，例如0和1。2模拟信号数据以连续的模拟信号形式表示，例如电压变化。3调制将数字信号转换为模拟信号，以便通过物理介质传输。4解调将模拟信号还原为数字信号，以便接收设备理解。接口标准RJ-45RJ-45用于连接双绞线，是常见的网络接口标准。SCSC用于连接光纤，是一种常用的光纤接口标准。USBUSB通用串行总线，用于连接各种外设，例如打印机、扫描仪等。HDMIHDMI高清多媒体接口，用于连接显示设备，例如电视机、投影仪等。数据链路层网卡数据链路层的硬件设备，负责数据帧的接收和发送。交换机数据链路层的网络设备，用于连接局域网中的不同设备。帧格式1前导码用于帧的同步和识别。2起始符标记数据帧的开始。3目标MAC地址接收帧的设备的物理地址。4源MAC地址发送帧的设备的物理地址。5数据部分包含实际要传输的数据。6帧校验序列用于检测传输过程中数据是否发生错误。7结束符标记数据帧的结束。介质访问控制CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测，用于解决多个设备同时访问共享介质的冲突问题。令牌环网络中的设备轮流持有“令牌”，只有持有令牌的设备才能访问网络。确保网络访问的公平性。时隙多路访问将时间划分为多个时隙，每个设备在规定的时隙内访问网络，避免冲突。数据链路协议以太网协议最常用的数据链路层协议，定义了帧格式、介质访问控制等。令牌环协议使用“令牌”机制来控制网络访问，常用于大型网络环境。FDDI协议光纤分布式数据接口，提供高速、可靠的数据传输，常用于高性能网络环境。网络层IP地址网络层的重要标识，用于识别网络中的设备。路由器网络层的核心设备，负责数据分组的路由和转发。IP地址IPv4地址32位地址，由4个0-255的数字组成，例如。IPv6地址128位地址，使用十六进制表示，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。私有地址用于局域网内部通信，不能在互联网上使用，例如192.168.1.x。公有地址用于互联网通信，由互联网服务提供商分配，例如203.0.113.x。路由协议距离向量协议基于每个路由器维护的距离向量表，通过广播的方式进行路由信息的更新。链路状态协议每个路由器维护网络的拓扑结构信息，通过泛洪的方式进行路由信息的更新。BGP协议边界网关协议，用于连接不同自治系统之间的网络，实现互联网路由。分组转发1接收数据分组路由器从网络中接收数据分组。2查询路由表根据分组的目的IP地址，在路由表中查询最佳路径。3转发分组路由器将数据分组转发到下一跳路由器，最终到达目的地。传输层主机之间的通信传输层负责在主机之间提供端到端的可靠数据传输。数据流控制传输层控制数据流的速率，避免接收方过载。端口号1端口号传输层用于标识主机上不同应用程序的编号。2TCP端口号范围是0-65535，其中0-1023为系统保留端口号，1024-65535为用户自定义端口号。3UDP端口号范围也是0-65535，与TCP端口号的分配类似。TCP/UDP协议TCP协议传输控制协议，提供面向连接、可靠的传输服务，例如HTTP、FTP协议。UDP协议用户数据报协议，提供无连接、不可靠的传输服务，例如DNS、DHCP协议。流量控制滑动窗口TCP协议中流量控制的一种机制，允许发送方在未收到确认的情况下，发送一定数量的数据。拥塞控制当网络拥塞时，通过降低发送速度或丢弃数据包，来缓解网络拥塞。应用层网络应用应用层提供各种网络应用服务，例如电子邮件、网页浏览等。用户与网络交互应用层负责用户与网络之间的交互，例如输入网址、发送邮件等。常见应用协议HTTP超文本传输协议，用于网页浏览。SMTP简单邮件传输协议，用于电子邮件发送。FTP文件传输协议，用于文件上传和下载。DNS域名系统，用于将域名解析为IP地址。域名系统域名解析将域名（例如）转换为IP地址（例如），以便网络设备找到目标主机。DNS服务器维护域名与IP地址的映射关系，负责域名解析服务。万维网1网页万维网的内容，以HTML格式编写，包含文本、图片、视频等。2浏览器用于访问网页，将HTML代码解释为可视化的网页内容。3URL统一资源定位符，用于标识网页的地址，例如/。网络设备网卡网络接口卡，负责数据帧的接收和发送。交换机用于连接局域网中的不同设备，实现数据帧的转发。路由器负责数据分组的路由和转发，连接不同的网络。防火墙用于保护网络安全，阻止来自外部的攻击。网卡1MAC地址网卡的物理地址，由厂商分配，每个网卡的MAC地址都是唯一的。2数据帧传输网卡负责接收和发送数据帧，并与网络中的其他设备进行通信。3数据传输速度网卡的传输速度决定了网络的性能，例如100Mbps、1Gbps、10Gbps等。交换机MAC地址表交换机维护一个MAC地址表，记录每个设备的MAC地址和对应的端口号。数据帧转发交换机根据MAC地址表，将数据帧转发到相应的端口，实现局域网内的通信。路由器路由表路由表路由器维护一个路由表，记录网络的拓扑结构和路由信息。数据分组转发数据分组转发路由器根据路由表，将数据分组转发到下一跳路由器，最终到达目的地。网络互联网络互联路由器连接不同的网络，例如局域网和互联网，实现网络之间的互联。防火墙安全策略防火墙根据预设的安全策略，阻止来自外部的攻击，保护网络安全。网络隔离防火墙可以隔离不同的网络，防止内部网络受到攻击。数据过滤防火墙可以过滤网络数据，阻止恶意流量进入内部网络。网络安全病毒攻击通过恶意程序感染系统，造成数据丢失或系统崩溃。钓鱼攻击通过伪造邮件或网页，骗取用户敏感信息。拒绝服务攻击通过大量请求占用服务器资源，导致服务不可用。常见攻击方式1恶意软件攻击病毒、蠕虫、木马等恶意程序，通过各种途径传播，窃取数据或控制系统。2网络扫描攻击者通过扫描网络，寻找漏洞和可攻击的目标，例如开放端口、弱密码等。3社会工程学攻击通过欺骗和心理操控，诱使用户泄露敏感信息，例如钓鱼攻击。4中间人攻击攻击者截获用户与服务器之间的通信，窃取敏感信息或篡改数据。安全防护措施防火墙阻止来自外部的攻击，保护网络安全。入侵检测系统监控网络流量，及时发现和阻止攻击行为。安全软件杀毒软件、防病毒软件等，保护系统免受恶意软件的攻击。安全意识提高用户安全意识，避免点击不明链接、输入敏感信息等。安全协议SSL/TLS安全套接字层/传输层安全协议，用于加密网络通信，保证数据传输安全。IPsec互联网协议安全协议，用于保护网络层通信，防止数据被窃取或篡改。VPN虚拟专用网络，用于建立安全的网络连接，加密网络数据，保护用户隐私。网络管理网络监控监控网络流量、设备状态、安全事件等，及时发现问题。故障诊断分析网络故障原因，并采取措施解决问题。系统配置配置网络设备、安全策略等，优化网络性能和安全。网络监控1流量监控监控网络流量，例如带宽使用情况、流量峰值等。2设备监控监控网络设备的运行状态，例如CPU占用率、内存使用率等。3安全事件监控监控网络安全事件，例如入侵尝试、恶意代码等。故障诊断网络连接测试测试网络连接是否正常，例如Ping命令、Traceroute命令等。日志分析分析网络设备的日志信息，查找故障原因。性能测试测试网络性能指标，例如延迟、丢包率等。系统配置设备配置配置网络设备的参数，例如IP地址、子网掩码、网关地址等。安全策略配置配置防火墙、入侵检测系统等安全设备的安全策略。网络服务配置配置网络服务，例如DNS服务器、DHCP服务器等。网络发展趋势软件定义网络通过软件控制网络设备，实现灵活的网络配置和管理。云计算网络利用云计算技术提供网络服务，例如云存储、云计算等。物联网将各种设备连接到网络，实现万物互联。软件定义网络集中控制通过软件控制器集中控制网络设备，实现灵活的网络配置和管理。可编程性网络设备可以通过API进行编程，实现自动化配置和管理。虚拟化虚拟化网络资源，实现灵活的网络资源分配和管理。云计算网络云存储将数据存储在云服务器上，实现数据的共