《计算机网络技术》课件

计算机网络技术互联网连接了世界，改变了生活方式。从社交媒体到在线购物，网络无处不在。作者：课程概述网络技术基础介绍计算机网络的基本概念，包括网络体系结构、网络协议、网络设备等。网络应用与服务探讨常见的网络应用和服务，例如电子邮件、文件传输、网页浏览等。网络安全与管理分析网络安全威胁和防御措施，以及网络管理技术。实践技能培养通过实验和项目实践，培养学生解决网络问题和开发网络应用的能力。计算机网络的基本概念定义计算机网络是指将地理位置分散的、功能独立的计算机系统，通过通信线路或无线链路连接起来，实现资源共享和信息传递的系统。特点计算机网络具有分布式、共享性、异构性、层次结构、资源共享、信息传递等特点。计算机网络的发展历程1早期网络20世纪60年代，美国国防部高级研究计划署（ARPA）研发的阿帕网（ARPANET）是第一个广域网，为互联网的诞生奠定了基础。2互联网的诞生20世纪80年代，互联网协议（TCP/IP）被广泛采用，互联网开始迅速发展，全球范围内的网络连接不断扩大。3移动互联网时代21世纪初，移动互联网技术蓬勃发展，智能手机和移动设备的普及，使互联网成为人们生活中不可或缺的一部分。4云计算时代云计算技术的发展，为互联网提供了更强大的计算能力和存储空间，推动了各种互联网应用的创新。计算机网络的分类局域网(LAN)局域网覆盖范围小，连接的设备通常在同一区域内，例如办公室、学校或家庭。城域网(MAN)城域网连接一个城市或地区内的多个局域网，覆盖范围比局域网更大，但比广域网更小。广域网(WAN)广域网连接不同地理位置的网络，覆盖范围非常大，例如连接不同国家的计算机网络。无线局域网(WLAN)无线局域网利用无线信号连接设备，使用无线网络协议，例如Wi-Fi。计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构是指网络中各个节点之间的物理或逻辑连接方式。拓扑结构可以直观地反映网络的连接关系，对网络的性能、可靠性和扩展性有很大影响。常见的拓扑结构包括：总线型、星型、环型、树型、网状型和混合型。不同的拓扑结构在数据传输效率、网络可靠性、成本等方面各有优缺点，需要根据实际应用场景选择合适的拓扑结构。计算机网络的硬件组成网络接口卡网络接口卡(NIC)是连接计算机到网络的硬件组件，负责将数据包发送和接收。路由器路由器负责将数据包从一个网络传输到另一个网络，并根据网络地址选择最佳路径。交换机交换机是连接多个设备的硬件，负责将数据包转发到正确的目标设备。集线器集线器是一种简单的网络设备，将多个设备连接到同一个网络，并广播所有数据包。计算机网络的软件组成1网络操作系统网络操作系统负责管理网络资源，提供网络服务，例如文件共享、打印共享等。2网络协议网络协议规定了网络中数据传输的规则，例如TCP/IP协议，保证不同设备之间能够互相通信。3网络应用程序网络应用程序是用户直接使用的软件，例如浏览器、邮件客户端、聊天软件等。4网络管理软件网络管理软件用于监控和管理网络设备，例如路由器、交换机等。OSI参考模型分层模型OSI模型将网络协议分成七层，每一层负责不同的功能，确保网络数据传输的可靠性和效率。物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层TCP/IP参考模型网络层负责数据包的路由和转发，提供网络地址转换和网络连接管理功能。传输层提供端到端的可靠数据传输服务，保证数据传输的顺序性和完整性。应用层提供用户应用程序接口，支持各种网络应用，如电子邮件、文件传输和网页浏览。网络接口层负责数据包的封装和解封装，实现网络设备与物理介质之间的通信。物理层概述11.最底层OSI模型中最底层，负责数据传输的物理介质。22.电气信号定义数据在物理介质上传输的电气特性，如电压、电流、频率等。33.机械特性定义连接器、线缆的形状、尺寸和引脚排列方式。44.功能特点物理层负责将数据转化为电信号，并在物理介质上传输。物理层的功能和特点数据传输物理层负责数据在物理介质上传输，如电缆、光纤等。信号转换将数据转换成电信号或光信号进行传输，并进行反向转换。接口定义定义网络设备之间的物理连接方式和数据传输协议。传输质量物理层负责数据传输的质量和可靠性，包括数据速率、误码率等。数据链路层概述数据帧数据链路层将数据封装成数据帧，包括源地址、目标地址和数据内容。物理连接数据链路层负责在物理层提供的物理链路上建立数据传输连接。流量控制数据链路层使用流量控制机制，确保数据在网络链路上可靠传输。错误检测数据链路层采用错误检测机制，如CRC校验，确保数据传输的完整性和准确性。数据链路层的功能和特点主要功能数据链路层负责在相邻节点之间传输数据帧。数据链路层负责流量控制和错误检测。关键特点数据链路层使用MAC地址来识别网络节点。数据链路层可以实现点对点或广播通信。网络层概述网络层功能负责数据包的路由和转发网络层协议IP协议、ICMP协议、ARP协议等网络层作用实现不同网络之间的互联网络层的功能和特点数据包路由负责将数据包从源主机发送到目标主机，并根据网络地址选择最佳路由路径。网络地址转换将逻辑地址转换为物理地址，以便数据包在网络中正确传输。流量控制通过调节数据流量，避免网络拥塞，确保数据传输效率。网络管理提供网络监控和管理功能，帮助管理员维护网络运行状态。传输层概述传输层功能传输层提供端到端的数据传输服务，确保数据可靠传输，例如：流量控制、拥塞控制和错误控制。传输层协议传输层协议定义了数据传输的方式和格式，例如：TCP协议和UDP协议。传输层作用传输层在网络层之上、应用层之下，为应用层提供数据传输服务，屏蔽网络层细节，简化应用层开发。传输层的功能和特点11.数据传输传输层负责将应用程序数据分成数据包，并进行可靠的数据传输。22.流量控制传输层使用流量控制机制来防止发送方发送过多的数据，从而导致接收方无法处理。33.连接管理传输层负责建立和维护应用程序之间的连接，确保数据可靠地传输。44.错误检测和恢复传输层使用校验和等技术来检测数据传输过程中的错误，并进行错误恢复。应用层概述应用层应用层是计算机网络体系结构的最高层，直接与用户交互。服务提供提供各种网络应用服务，例如电子邮件、文件传输、网页浏览等。数据交互负责与用户进行数据交互，并将用户数据转换为网络数据。应用层的功能和特点用户接口应用层为用户提供服务，例如电子邮件、网页浏览和文件传输。数据格式转换应用层将用户数据转换成网络数据，并反之，以便于网络传输。进程间通信应用层为不同主机上的应用进程提供通信服务，例如文件共享和远程登录。安全服务应用层提供安全服务，例如加密、身份验证和访问控制，以保护数据安全。常见网络设备网络设备是计算机网络中必不可少的组成部分，它们负责连接网络中的各种设备，并保证数据在网络中的传输和处理。常见的网络设备包括路由器、交换机、网卡、集线器、防火墙、VPN设备、无线路由器等。不同类型的网络设备在网络中发挥着不同的作用，共同构成了完整的网络系统。网络安全概述11.重要性网络安全保护数据完整性、可用性和机密性。22.威胁包括病毒、恶意软件、网络攻击等，可造成数据泄露、系统崩溃和经济损失。33.防御采用安全策略、技术手段和管理措施来保护网络安全。网络安全技术防火墙防火墙是一种网络安全设备，可以控制网络流量，防止未经授权的访问。它通过检查网络数据包的来源、目标和内容，决定是否允许数据包通过。防火墙通常用于保护企业网络，防止黑客攻击和恶意软件的侵入。入侵检测系统入侵检测系统(IDS)是一种软件或硬件，用于检测网络攻击和可疑活动。IDS通过分析网络流量，识别攻击模式，并向管理员发出警报。入侵防御系统入侵防御系统(IPS)是一种更高级的入侵检测系统，它可以阻止攻击。IPS除了检测攻击，还可以采取措施阻止攻击，例如封锁攻击源或阻止恶意流量。安全审计安全审计是评估网络安全状况的过程，以确定系统是否受到攻击或是否符合安全策略。安全审计通常通过定期扫描系统、分析日志文件和测试漏洞来进行。局域网技术局域网概述局域网（LAN）是将地理位置相对集中、数据传输速率较高的计算机互连起来的一个网络。局域网特点局域网覆盖范围小、传输速率高、安全性强、易于管理。局域网组成局域网一般由网络适配器、网络线缆、集线器、交换机、路由器等组成。局域网应用局域网在企业、学校、家庭等场所被广泛应用，例如文件共享、打印共享、视频会议等。广域网技术覆盖范围广广域网跨越地理距离，连接不同城市、国家甚至洲际网络。传输速率较低广域网传输距离长，信号衰减较大，传输速率通常低于局域网。网络结构复杂广域网通常采用多种网络技术，如光纤、微波、卫星等。应用广泛广域网广泛应用于互联网、企业网络、政府机构等。互联网技术全球互联互联网将世界各地的计算机连接在一起，使信息和资源能够跨越地理界限进行共享。互联网促进了信息交流、商业活动和文化传播。网络编程基础套接字编程套接字编程是一种常用的网络编程方法。它使用套接字来建立连接并进行数据交换，实现不同主机之间的通信。网络协议熟悉常见的网络协议，例如TCP/IP，UDP，HTTP等，是进行网络编程的基础。这些协议定义了数据传输和通信的规则。网络库使用网络库可以简化网络编程，例如Python的socket库，Java的Netty库，它们提供了一套工具和API，帮助开发者轻松实现网络功能。安全性和可靠性网络编程需要考虑安全性和可靠性，例如数据加密，错误处理，连接超时等，确保网络通信的稳定性和安全性。网络应用实例网络应用实例展示计算机网络技术的实际应用。许多我们日常使用的服务都基于网络技术。例如，电子邮件、网页浏览、在线视频、在线游戏、云计算等，都是网络技术的应用。这些实例展示了网络技术在不同领域发挥的重要作用，为我们的生活和工作带来了便利。网络技术发展趋势5G