《计算机网络基础》课件

《计算机网络基础》课件本课件将带您深入了解计算机网络的基础知识，涵盖网络体系结构、网络协议、网络安全等内容。计算机网络概述计算机网络是指将地理位置上分散的、独立的计算机系统通过通信线路和网络设备连接起来，以实现资源共享和信息传递的一种系统。计算机网络改变了人们的工作、学习和生活方式，成为现代社会不可或缺的一部分。它在各个领域发挥着重要作用，包括信息传播、电子商务、远程教育、医疗保健等。计算机网络的分类1按地理范围分类局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)2按拓扑结构分类总线型、星型、环型、树型、网状型3按传输介质分类有线网络、无线网络4按网络协议分类TCP/IP网络、ATM网络、帧中继网络计算机网络的基本组成计算机网络由许多不同的组件组成，这些组件共同协作以实现数据通信。网络基础设施包括物理连接，如电缆、无线信号、光纤等，以及网络设备，如路由器、交换机等。网络软件负责管理网络通信，包括协议、应用程序和操作系统等，确保数据传输的可靠性。计算机网络的协议层次应用层为用户提供网络服务，如电子邮件、文件传输和网络浏览。传输层负责端到端的可靠数据传输，提供流量控制和错误检测。网络层负责数据包的路由和寻址，将数据从源主机传递到目标主机。数据链路层在两个相邻节点之间提供可靠的数据传输，管理帧的封装和解封装。物理层定义了网络硬件接口和信号传输方式，负责数据比特的物理传输。物理层基础数据传输物理层负责将数据比特流转换成电信号或光信号，并通过物理介质进行传输。物理介质常见的物理介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等，它们具有不同的传输特性和抗干扰能力。信号编码物理层采用不同的编码方式将数据比特流转换成电信号或光信号，例如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。数据链路层介质访问控制(MAC)管理共享介质上的数据传输，避免冲突。帧封装将网络层数据包封装成帧，添加帧头和帧尾。错误检测与纠正使用校验和等机制检测传输错误，并进行纠正。网络层数据包路由网络层负责将数据包从源主机路由到目标主机。地址转换网络层可以执行网络地址转换(NAT)以隐藏内部网络的地址。数据包分片网络层可以将大型数据包分成更小的数据包以适应不同的网络。传输层1数据传输传输层负责在网络主机之间传输数据，提供可靠的数据传输服务。2端口号每个应用程序通过唯一的端口号进行识别，以确保数据传输到正确的应用程序。3两种协议传输层包含两种主要协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。应用层网络应用应用层为用户提供网络服务，例如电子邮件、网页浏览和文件传输。协议应用层使用各种协议来实现网络应用，例如HTTP、SMTP、FTP和DNS。用户界面应用层为用户提供友好的界面，方便用户使用网络服务。网络互连设备网络互连设备是连接不同网络或网络设备的桥梁，它们负责数据转发、流量控制和网络管理。常见的网络互连设备包括：集线器(Hub):最简单的网络设备，将多个设备连接到同一个网络，但没有智能转发能力，所有数据都广播到所有设备。交换机(Switch):比集线器更高级，能根据MAC地址进行数据转发，避免广播冲突，提高网络效率。路由器(Router):连接不同网络的设备，能够根据IP地址进行数据转发，并提供网络安全和流量控制功能。网桥(Bridge):连接同类网络的设备，例如连接两个局域网，能够根据MAC地址进行数据转发，提高网络效率。TCP/IP协议族网络层IP协议负责数据包的寻址和路由。传输层TCP协议提供可靠的连接服务，UDP协议提供无连接的服务。应用层提供各种网络应用程序的协议，例如HTTP、FTP和SMTP。IP地址及子网划分IP地址IP地址是互联网协议(IP)中用来识别网络设备的逻辑地址。它类似于街道地址，用于将数据包发送到正确的目的地。子网划分子网划分是将一个大型网络划分为较小的子网，以便更好地管理和控制网络流量。通过子网划分，可以提高网络效率和安全性。域名系统(DNS)将域名转换为IP地址DNS服务器充当互联网的电话簿，将易于记忆的域名转换为计算机可理解的IP地址。提高网络效率通过缓存域名解析结果，减少重复查询，提高网络速度。网络安全保障DNS安全机制可以防止域名劫持和恶意攻击，保护用户访问的安全。网络地址转换(NAT)隐藏私有地址NAT隐藏内部网络的私有IP地址，防止外部网络直接访问内部主机。地址转换NAT将内部网络的私有IP地址转换为公共IP地址，以便与外部网络通信。提高安全性NAT可以阻止外部网络扫描和攻击内部网络，提高网络安全性。路由算法距离向量算法每个路由器维护一张距离向量表，记录到达其他路由器的距离和下一跳路由器。链路状态算法每个路由器维护一张链路状态表，记录网络中所有链路的连接情况和权重。层次路由算法将网络划分为多个层次，每个层次采用不同的路由算法，减少路由计算量。虚拟局域网(VLAN)1逻辑分组根据用户需求，将物理上连接在同一个交换机上的主机划分到不同的逻辑组，每个组形成一个独立的广播域。2广播控制VLAN能够有效控制广播风暴，提高网络性能。3灵活管理方便网络管理员进行用户管理和安全控制，并根据业务需求调整VLAN配置。广域网技术卫星通信利用卫星作为中继站，实现远距离通信，不受地理环境限制。适合跨国通信和偏远地区通信。海底光缆铺设在海底，连接不同大陆，是国际通信的重要基础设施，传输容量大，传输速度快。微波通信利用微波作为载波，实现远距离通信，需要建立多个中继站，适合长距离通信，传输速度快。无线网络技术Wi-FiWi-Fi是一种广泛使用的无线网络技术，使用无线电波在设备之间传输数据。蓝牙蓝牙是一种短距离无线通信技术，用于连接移动设备、耳机、扬声器等。蜂窝网络蜂窝网络使用无线电基站和移动设备进行通信，提供移动数据和语音服务。卫星网络卫星网络通过卫星进行通信，提供广泛的覆盖范围，适用于远程区域和紧急情况。网络安全概述网络安全是指保护计算机网络系统和数据的完整性、保密性和可用性，以及防止来自各种威胁的攻击和破坏。网络安全面临着日益严峻的挑战，例如恶意软件、黑客攻击、数据泄露等。为了维护网络安全，需要采取各种技术和措施，例如防火墙、入侵检测系统、加密技术等。网络攻击与防御恶意软件攻击病毒、蠕虫和木马等恶意软件可窃取数据、破坏系统或控制设备。拒绝服务攻击攻击者通过大量请求淹没目标系统，使其无法正常响应合法用户。网络钓鱼攻击者通过伪造电子邮件或网站诱骗用户泄露敏感信息，如密码或银行卡信息。密码学基础1密码学概述密码学是研究信息安全技术的一门学科，它通过对信息进行加密和解密，确保信息在传输过程中不被窃取和篡改。2对称加密对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，例如DES、AES等算法。3非对称加密非对称加密使用一对密钥，分别用于加密和解密，例如RSA、ECC等算法。4哈希函数哈希函数将任意长度的输入数据映射到固定长度的输出，例如MD5、SHA等算法。网络安全协议SSL/TLS用于在网络上建立安全连接，确保数据传输的机密性、完整性和身份验证。IPsec提供网络层安全，通过加密和身份验证保护网络数据。SSH用于远程登录和文件传输，提供安全连接和身份验证。HTTPS基于HTTP协议的安全版本，使用SSL/TLS加密网络通信。防火墙技术网络安全的重要组成部分，用于控制进出网络的数据流量，阻止恶意攻击。通过设置规则，过滤掉可疑的网络流量，保护网络资源免受攻击。防火墙可以识别并阻挡常见攻击，如拒绝服务攻击、病毒传播等。入侵检测和预防系统入侵检测系统(IDS)IDS用于识别和报告网络或系统上的可疑活动。入侵防御系统(IPS)IPS在检测到攻击时主动阻止或减轻攻击，并采取措施保护网络。IDS与IPS的区别IDS主要用于检测攻击，而IPS则主动防御攻击，并可采取措施阻止攻击。密钥管理密钥生成安全密钥的生成和存储是至关重要的。密钥必须是随机生成的，并且应该使用强加密算法进行加密。密钥分发安全密钥的分配和管理需要一个安全可靠的系统，以防止未经授权的访问。密钥存储密钥应保存在安全的地方，例如硬件安全模块(HSM)或加密密钥管理系统中。密钥轮换定期轮换密钥可以增强安全性，并降低密钥被盗或泄露的风险。网络隐私保护数据加密通过加密技术对敏感信息进行保护，防止未经授权的访问。隐私设置用户可以配置其设备和应用程序的隐私设置，控制个人信息共享。匿名浏览通过匿名浏览工具隐藏用户的身份和活动，保护隐私。网络安全政策与标准1安全策略定义组织的安全目标，并制定相应的安全策略，指导安全实践。2安全标准提供安全方面的具体要求，如密码强度、访问控制等，帮助组织满足合规性要求。3安全框架提供一个整体的安全框架，帮助组织建立、实施和评估安全体系。网络管理概述网络管理是指对计算机网络进行监控、维护、配置、优化和安全管理等活动。网络管理的目标是确保网络的正常运行、高效利用和安全保障。网络监控与故障定位1实时数据收集收集来自网络设备和应用程序的流量数据，包括带宽使用、延迟和错误信息。2数据分析与可视化使用图表和指标来展示网络流量趋势、性能指标和潜在问题。3