《计算机网络与实验教程课件》

计算机网络与实验教程课件计算机网络概述定义计算机网络是指将地理位置上分散的计算机系统通过通信线路连接起来，并通过网络协议进行信息交换的系统。它是一种将各种计算机设备、通信设备及其他网络设备连接起来，并通过网络协议进行数据交换的系统。特点计算机网络具有以下特点：资源共享、分布式处理、协同工作、信息传播、全球互联。计算机网络分层体系结构1应用层2表示层3会话层4传输层5网络层6数据链路层7物理层物理层协议传输介质物理层协议负责定义网络中数据传输的物理特性，例如传输介质、信号编码、数据速率等。传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等。信号编码信号编码方式决定了数据在传输介质上的物理表示方式，常用的编码方式有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。数据速率数据速率是指数据在传输介质上传输的速率，单位是bps（比特每秒）。数据链路层协议功能数据链路层负责在两个相邻节点之间可靠地传输数据帧。它包括物理地址寻址、数据帧的封装和解封装、错误检测和纠正、流量控制等功能。协议数据链路层常用的协议包括以太网协议、令牌环协议、FDDI协议等。MAC子层协议物理地址MAC地址是数据链路层用来识别网络设备的物理地址，它由48位二进制数表示，通常以12个十六进制数显示。帧格式MAC子层协议定义了数据帧的格式，包括帧头、数据部分和帧尾。访问控制MAC子层协议负责控制网络设备对共享介质的访问，常用的访问控制方法包括CSMA/CD协议、令牌传递协议等。网络层IP协议IP地址IP地址是网络层用来识别网络设备的逻辑地址，它由32位二进制数表示，通常以4个十进制数显示，例如。路由网络层负责将数据包从源主机路由到目标主机，路由器根据IP地址和路由表进行数据包的转发。数据包封装网络层将数据包封装成IP数据报，包括IP首部和数据部分。路由算法距离向量算法距离向量算法是一种分布式路由算法，每个路由器维护一个距离向量表，该表包含到达其他路由器的距离信息。每个路由器定期将自己的距离向量表发送给邻居路由器，邻居路由器收到后更新自己的距离向量表。链路状态算法链路状态算法是一种集中式路由算法，每个路由器维护一个链路状态数据库，该数据库包含网络中所有链路的连接信息。每个路由器定期将自己的链路状态数据库发送给其他路由器，其他路由器收到后更新自己的链路状态数据库。传输层TCP/UDPTCPTCP（TransmissionControlProtocol）是一种面向连接的可靠传输协议，它提供数据流传输、流量控制、拥塞控制、错误检测和纠正等功能。UDPUDP（UserDatagramProtocol）是一种无连接的不可靠传输协议，它提供简单的报文传输功能，不提供流量控制、拥塞控制、错误检测和纠正等功能。应用层协议1HTTPHTTP（HyperTextTransferProtocol）是一种用于在Web浏览器和Web服务器之间传输超文本的应用层协议。2FTPFTP（FileTransferProtocol）是一种用于在计算机之间传输文件的应用层协议。3SMTPSMTP（SimpleMailTransferProtocol）是一种用于发送电子邮件的应用层协议。4DNSDNS（DomainNameSystem）是一种用于将域名解析为IP地址的应用层协议。网络安全概述1数据机密性确保数据不被未授权访问或泄露。2数据完整性确保数据不被篡改或破坏。3数据可用性确保数据能够在需要时被访问。传输介质同轴电缆同轴电缆是一种由中心导体、绝缘层、屏蔽层和外套层组成的传输介质，具有较高的传输速率和抗干扰能力，适用于较短距离的传输。双绞线双绞线由两根相互缠绕的绝缘导线组成，具有较低的传输速率，但价格低廉，使用广泛。光纤光纤是一种以光信号为传输介质的传输线，具有传输速率高、抗干扰能力强、损耗低等优点，适用于长距离传输。网络拓扑结构网络设备分类主机主机是网络中进行信息处理和存储的主要设备，包括计算机、服务器、移动设备等。网络设备网络设备用于连接网络中的各种设备，并完成数据转发、路由、安全等功能，包括集线器、交换机、路由器、防火墙、网关等。远程登录与文件传输远程登录远程登录是指用户通过网络连接到远程计算机，使用远程计算机的资源，常用的远程登录协议包括Telnet、SSH等。文件传输文件传输是指用户通过网络在计算机之间传输文件，常用的文件传输协议包括FTP、SFTP等。网络地址转换NAT概念网络地址转换（NAT）是指将私有网络中的IP地址转换为公有网络中的IP地址，以便私有网络中的设备能够访问互联网。作用NAT可以节省公网IP地址资源，提高网络安全性，减少网络攻击风险。网络接口配置1IP地址配置为网络接口分配一个唯一的IP地址。2子网掩码配置配置子网掩码，用来区分网络地址和主机地址。3网关配置配置默认网关地址，用于访问其他网络。4DNS服务器配置配置DNS服务器地址，用于域名解析。交换机的配置与管理端口配置配置交换机端口的属性，例如速度、双工模式、VLAN等。VLAN配置配置VLAN，将交换机端口划分到不同的虚拟局域网中，以隔离网络流量。安全配置配置交换机的安全策略，例如端口安全、MAC地址绑定等。路由器的配置与管理路由配置配置路由器路由表，指定数据包的转发路径。NAT配置配置NAT，将私有网络中的IP地址转换为公有网络中的IP地址。安全配置配置路由器的安全策略，例如访问控制列表ACL、防火墙等。动态路由协议配置1RIPRIP（RoutingInformationProtocol）是一种简单的距离向量路由协议，它使用跳数作为距离指标。2OSPFOSPF（OpenShortestPathFirst）是一种链路状态路由协议，它使用链路成本作为距离指标。3BGPBGP（BorderGatewayProtocol）是一种外部网关协议，用于在不同的自治系统之间交换路由信息。网络性能分析工具使用WiresharkWireshark是一款功能强大的网络协议分析工具，可以捕获和分析网络数据包，帮助用户诊断网络问题。pingping命令用于测试网络连接是否正常，可以判断网络延迟和数据包丢失率。traceroutetraceroute命令用于追踪数据包在网络中的路径，帮助用户了解数据包的路由路径。TCP/UDP套接字编程套接字概念套接字是网络应用程序之间进行通信的接口，它提供了一种抽象的通信方式，屏蔽了底层网络协议的细节。编程步骤TCP/UDP套接字编程通常包括创建套接字、绑定地址、监听连接、接收连接、发送和接收数据、关闭套接字等步骤。网络编程案例分析聊天程序利用TCP或UDP协议实现用户之间的文本或语音聊天。文件传输程序利用TCP或UDP协议实现文件在不同计算机之间的传输。网络游戏利用TCP或UDP协议实现多个玩家之间的交互和游戏数据传输。防火墙的配置与管理1访问控制策略配置防火墙的访问控制策略，允许或阻止特定网络流量的访问。2安全规则配置配置防火墙的安全规则，例如端口过滤、地址过滤等。3日志记录和监控配置防火墙的日志记录和监控功能，记录网络流量和安全事件，以便进行分析和排查。虚拟局域网VLAN概念VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）是指将物理上的局域网逻辑地划分成多个虚拟局域网，每个VLAN中的设备可以相互通信，而不同VLAN中的设备不能直接通信。作用VLAN可以提高网络安全性、隔离网络流量、简化网络管理。无线局域网配置无线接入点配置无线接入点，提供无线网络连接。无线安全配置无线网络的安全策略，例如WEP、WPA、WPA2等。无线网络管理管理无线网络，例如设置无线网络名称、密码、信道等。网络安全防护措施1密码管理使用强密码，定期修改密码，避免使用相同密码。2安全软件安装杀毒软件、防火墙等安全软件，保护计算机免受恶意攻击。3网络安全意识提高网络安全意识，避免点击可疑链接，不要随意打开陌生邮件附件。网络攻击与防御技术拒绝服务攻击攻击者通过发送大量请求，使目标服务器无法正常响应合法用户的请求。钓鱼攻击攻击者通过伪造网站或邮件，诱骗用户泄露敏感信息。恶意软件攻击攻击者通过传播恶意软件，窃取用户数据或控制用户计算机。网络诊断工具使用网络分析仪用于分析网络流量，帮助用户诊断网络故障。网络扫描器用于扫描网络中的设备和服务，帮助用户了解网络拓扑结构。网络性能测试工具用于测试网络连接速度、延迟和数据包丢失率。网络隔离与访问控制隔离技术将网络划分成不同的安全区域，限制不同区域之间的数据交换。访问控制控制用户或设备对网络资源的访问权限，例如访问时间、访问内容、访问方式等。网络服务质量QoS带宽管理控制网络带宽的使用，保证关键业务的带宽需求。延迟控制控制数据包的延迟，保证实时应用的性能。丢包控制减少数据包的丢失，提高网络可靠性。云计算网络基础架构虚拟化技术利用虚拟化技术，将物理服务器虚拟化为多个虚拟机，提高服务器资源利用率。软件定义网络利用软件定义网络技术，实现网络资源的灵活配置和管理。云存储提供大规模的存储服务，用户可以根据需求随时扩展存储空间。软件定义网络SDN概念SDN（SoftwareDefinedNetworking）是一种网络架构，它将网络控制平面与数据平面分离，通过软件进行集中控制，实现网络资源的灵活配置和管理。优点SDN具有灵活、可编程、可扩展、易于管理等优点。物联网网络架构1感知层负责收集和感知来自物理世界的各种数据。2网络层负责将来自感知层的各种数据传输到云端。3应用层负责处理和分析来自网络层的数据，并提供各种应用服务。5G网络技术特点1高带宽5G网络的带宽比4G网络高得多，可以提供更快的网络连接速度。2低延迟5G网络的延迟更低，可以提供更流畅的实时应用体验。3高可靠性5G网络的可靠性更高，可以提供更稳定、更可靠的网络连接。区块链网络原理分布式账本区块链是一种分布式的账本技术，它将数据存储在多个节点上，每个节点都保存一份完整的账本数据。共识机制区块链使用共识机制来确保网络中所有节点对数据的一致性，常用的共识机制包括工作量证明、权益证明等。加密技术区块链使用加密技术来保护数据安全，确保数据不被篡改或破坏。人工智能与网络融合智能路由使用人工智能技术，根据网络流量和用户需求动态调整路由路径，优化网络性能。智能安全使用人工智能技术，识别网络攻击行为，并及时采取防御措施。智能运