《网络协议和数据传输》课件

网络协议和数据传输网络协议概述定义网络协议是一组规则和约定，用于在网络中进行数据传输和通信。目的确保不同设备之间能够相互识别和理解数据。作用保证网络通信的有效性、可靠性和安全性。网络协议的分层结构1应用层提供网络应用程序的服务2传输层负责数据传输的可靠性3网络层负责数据包的路由4数据链路层负责数据帧的传输5物理层负责数据的物理传输物理层协议信号传输物理层协议负责将数据转换为电信号或光信号，以便在物理介质上传输。连接方式该层定义了各种网络介质，如双绞线、同轴电缆、光纤等，以及相应的连接器类型和信号编码方案。数据链路层协议以太网协议最常用的局域网协议，用于连接计算机和网络设备。无线局域网协议支持无线网络连接，如Wi-Fi，提供移动性和便利性。网络层协议IP协议互联网协议，负责数据包在网络中的路由和传输。ICMP协议互联网控制报文协议，用于检测网络连接问题和发送错误信息。ARP协议地址解析协议，用于将IP地址转换为物理地址。IP协议简介互联网协议IP协议是互联网的核心协议，负责数据包在网络中的传输。IP地址每个设备都有唯一的IP地址，用于识别和定位设备。路由路由器根据IP地址，将数据包转发到目标设备。IP数据包结构IP数据包由头部和数据部分组成。头部包含源IP地址、目标IP地址、协议类型、数据长度等信息。数据部分包含上层协议的数据。路由算法和路由协议路由算法寻找最佳路径的算法路由协议实现路由算法的协议，例如RIP、OSPF等传输层协议传输层协议负责在端系统之间提供可靠的逻辑连接，并对应用程序数据进行分割和重组。传输层协议使用端口号来区分不同的应用程序，并根据端口号将数据发送到正确的应用程序。传输层协议还负责流量控制和拥塞控制，以确保数据传输的效率和可靠性。TCP协议1可靠性TCP通过校验和、序列号和确认机制保证数据传输的可靠性。2面向连接在数据传输之前，TCP建立连接，确保双方准备就绪才能开始传输数据。3流量控制TCP通过滑动窗口机制控制数据传输速率，防止接收方过载。4拥塞控制TCP使用拥塞控制算法动态调整传输速率，避免网络拥塞。UDP协议无连接UDP是无连接的协议，这意味着在数据传输前不需要建立连接，数据包直接发送。不可靠UDP不保证数据包的顺序和完整性，可能会出现数据丢失或乱序情况。效率高UDP的传输效率更高，因为它没有连接建立和数据确认过程。应用场景适用于实时性要求高、数据量小的应用，例如视频通话和网络游戏。应用层协议直接与用户交互应用层协议负责用户应用程序之间的通信，提供用户友好的界面和服务。提供网络服务应用层协议为各种网络应用程序提供基础，例如网页浏览、电子邮件和文件传输。丰富多彩的协议应用层包含多个协议，每个协议都针对特定类型的网络服务，例如HTTP、SMTP、FTP等。HTTP协议超文本传输协议HTTP是用于在Web浏览器和Web服务器之间传输数据的协议。请求-响应模型浏览器发送HTTP请求，服务器返回HTTP响应。无状态协议服务器不会记录每次请求之间的状态信息。SMTP协议邮件服务器SMTP协议用于发送电子邮件，它定义了电子邮件服务器之间的通信方式。邮件客户端邮件客户端（如Outlook或Gmail）使用SMTP协议将电子邮件发送到服务器。邮件收件箱邮件收件箱存储接收的邮件，用户可以使用邮件客户端访问收件箱。FTP协议文件传输协议，用于在网络之间传输文件。支持上传和下载文件，以及创建、删除、重命名文件和目录。FTP协议安全性较低，建议使用安全协议SFTP或FTPS。DNS协议域名解析DNS协议将域名转换为IP地址，使人们更容易访问网站，而无需记住复杂的IP地址。层次结构DNS采用层次结构，根服务器位于顶层，每个区域都有自己的服务器，方便管理和查找域名。缓存DNS服务器缓存最近解析的域名，提高解析速度，减少对根服务器的请求次数。网络安全概述网络安全是指保护计算机网络和信息系统免受未经授权的访问、使用、披露、破坏、修改或中断。数据机密性确保只有授权人员才能访问敏感数据。数据完整性保证数据在传输和存储过程中不会被篡改。数据可用性确保授权用户能够在需要时访问数据。网络攻击与防御1恶意软件病毒、木马和勒索软件等恶意软件可能损害系统、窃取数据或扰乱正常操作。2拒绝服务攻击通过大量请求淹没目标服务器，使合法用户无法访问。3网络钓鱼欺骗用户提供敏感信息，例如密码或信用卡号。加密技术对称加密使用相同的密钥进行加密和解密。速度快，适合大数据量加密。例如：AES、DES。非对称加密使用不同的密钥进行加密和解密。安全性高，适合密钥交换、数字签名。例如：RSA、ECC。哈希函数将任意长度的输入数据转换为固定长度的哈希值，用于验证数据完整性。例如：MD5、SHA-256。密钥分发与管理安全分发确保密钥的安全分发是至关重要的。这可以通过使用加密技术、数字签名和安全协议来实现。密钥管理密钥管理包括密钥的生成、存储、使用和撤销。密钥管理系统需要确保密钥的安全性和可控性。密钥生命周期密钥的生命周期包括密钥的创建、使用、备份、恢复和销毁等阶段。每个阶段都需要严格的管理和控制。数字签名身份验证数字签名可以验证发送者的身份，确保信息来源可靠。完整性保护数字签名可以确保消息在传输过程中没有被篡改。不可否认性数字签名可以防止发送者否认发送过消息。网络基础设施网络基础设施是网络系统中不可或缺的一部分，负责连接各种设备和网络，并提供数据传输的物理通道。交换机和路由器1交换机交换机是连接局域网(LAN)中设备的网络设备，它通过MAC地址识别连接的设备，并转发数据包到目标设备。2路由器路由器是连接不同网络的设备，它通过IP地址识别目标网络，并将数据包转发到相应的网络。3功能区别交换机主要负责局域网内部的数据转发，而路由器负责不同网络之间的数据转发。网卡和光纤网卡网卡是连接计算机和网络的硬件设备。光纤光纤是一种以光为媒介传输数据的介质，具有高速率、抗干扰等优势。物联网与5G技术5G技术为物联网发展提供了高速率、低延迟和高连接密度的基础，推动了物联网的快速发展。物联网协议1MQTTMQTT是一种轻量级协议，适用于资源受限的设备。2CoAPCoAP是一种面向资源的协议，适用于物联网设备。3HTTPHTTP是一种通用的协议，可用于物联网设备，但可能不适合资源受限的设备。5G网络架构5G网络架构比以前的网络架构更加复杂，它包括核心网、无线接入网和用户设备三个主要部分。核心网负责管理和控制整个网络，无线接入网负责连接用户设备，用户设备负责接收和发送数据。5G网络架构采用了新的技术，例如网络切片、边缘计算和云化，以满足各种应用需求。网络切片可以根据不同的应用场景创建独立的网络，以提供更好的服务质量。边缘计算可以将数据处理和计算任务转移到靠近用户的边缘服务器，以减少延迟和提高性能。云化可以将网络功能部署到云服务器，以提高可扩展性和灵活性。数据传输速率1000兆字节每秒传输1000兆字节，约等于1千兆字节，也称为1吉字节。1000000吉字节每秒传输1000吉字节，约等于1太字节。传输媒体与传输速率双绞线廉价，易于安装，但传输速率有限。光纤传输速率高，抗干扰能力强，但成本高。无线灵活方便，但传输速率受环境影响，易被干扰。多媒体数据传输视频会议实时视频和音频的传输，支持多人在线会议和远程协作。直播将