清華大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件

清華大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件匯報(bào)人：文小庫2023-11-11計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議物理層與數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層安全與防火墻技術(shù)應(yīng)用場景與前沿技術(shù)contents目錄01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理軟件的管理下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的通信線路和節(jié)點(diǎn)的布局方式，常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、樹型、環(huán)型、網(wǎng)狀等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信的方式和格式。第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)0120世紀(jì)50年代，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署（ARPA）開始研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)路，并建立了ARPANET，這是世界上第一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)0220世紀(jì)70年代，ARPANET逐漸發(fā)展成為覆蓋全美國的計(jì)算機(jī)網(wǎng)，并開始向全球擴(kuò)展。同時(shí)，許多其他計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)也開始發(fā)展起來。第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)0320世紀(jì)90年代，隨著互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的興起和發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的信息共享和交流，極大地推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類根據(jù)規(guī)模大小分類可以分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）和互聯(lián)網(wǎng)（Internet）。根據(jù)傳輸介質(zhì)分類可以分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。有線網(wǎng)是指傳輸介質(zhì)為光纖、同軸電纜等物理線的網(wǎng)絡(luò)；無線網(wǎng)是指傳輸介質(zhì)為無線電波的網(wǎng)絡(luò)，如WiFi網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)應(yīng)用范圍分類可以分為企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)、政府網(wǎng)等。01020302網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議確保原始數(shù)據(jù)可在各種物理媒體上傳輸，包括電纜、光纖等。物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)等。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收，包括IP、ICMP等協(xié)議。03OSI參考模型0201提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，包括TCP、UDP等協(xié)議。傳輸層負(fù)責(zé)建立和維護(hù)通信會(huì)話，包括RPC、SQL等協(xié)議。會(huì)話層用于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，包括加密、壓縮等協(xié)議。表示層為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括HTTP、FTP等協(xié)議。應(yīng)用層OSI參考模型TCP/IP協(xié)議族ICMP互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議，用于發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告和其他控制信息。ARP地址解析協(xié)議，用于將IP地址轉(zhuǎn)換為物理地址。UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，提供無連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。IP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路由和傳輸。TCP傳輸控制協(xié)議，提供可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。應(yīng)用層協(xié)議超文本傳輸協(xié)議，用于web瀏覽器和服務(wù)器的通信。HTTPFTPSMTPDNS文件傳輸協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸文件。簡單郵件傳輸協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸電子郵件。域名系統(tǒng)，用于將域名解析為IP地址。03物理層與數(shù)據(jù)鏈路層物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的最底層，負(fù)責(zé)傳輸比特流，確保數(shù)據(jù)的原始特征不受影響。物理層的定義物理層主要功能包括機(jī)械特性、電氣特性、信號(hào)特性和過程特性。物理層的功能物理層協(xié)議定義了如何連接設(shè)備、傳輸數(shù)據(jù)以及設(shè)備之間如何通信等。物理層協(xié)議物理層數(shù)據(jù)鏈路層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的第二層，負(fù)責(zé)將比特流組合成幀，以及幀的發(fā)送和接收。數(shù)據(jù)鏈路層（包括MAC地址、以太網(wǎng)等）數(shù)據(jù)鏈路層的定義MAC地址是數(shù)據(jù)鏈路層的地址標(biāo)識(shí)符，用于唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。MAC地址以太網(wǎng)是一種常見的局域網(wǎng)技術(shù)，它使用CSMA/CD協(xié)議來控制數(shù)據(jù)沖突和傳輸。以太網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)是一種短距離的網(wǎng)絡(luò)，通常局限于一個(gè)建筑物或校園內(nèi)，常見的局域網(wǎng)技術(shù)包括以太網(wǎng)和令牌環(huán)。廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)是一種長距離的網(wǎng)絡(luò)，可以連接不同的城市和國家，甚至是全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。常見的廣域網(wǎng)技術(shù)包括光纖通信、衛(wèi)星通信和分組交換等。局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)04網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層網(wǎng)絡(luò)層（包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、路由等）IP地址IP地址是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于標(biāo)識(shí)和尋址每個(gè)節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)符。它分為IPv4和IPv6兩個(gè)版本，其中IPv4使用32位地址，而IPv6使用128位地址。子網(wǎng)掩碼是一種用于確定IP地址的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)部分的有效工具。它是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)字，其中前面的一部分（即前面的幾個(gè)1）用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)部分，后面的部分（即后面的幾個(gè)0）用于標(biāo)識(shí)主機(jī)部分。路由是指在網(wǎng)絡(luò)中從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路徑。它是由一系列的路由器組成的，每個(gè)路由器都根據(jù)路由表決定如何將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。子網(wǎng)掩碼路由TCP是一種面向連接的協(xié)議，它提供了一種可靠的、有序的和錯(cuò)誤校驗(yàn)的數(shù)據(jù)傳輸方式。在TCP中，發(fā)送方和接收方之間需要建立連接，并在傳輸數(shù)據(jù)之后需要釋放連接。TCP（傳輸控制協(xié)議）UDP是一種無連接的協(xié)議，它提供了一種簡單的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式。在UDP中，發(fā)送方和接收方之間不需要建立連接，并且發(fā)送的數(shù)據(jù)包可能會(huì)丟失、重復(fù)或亂序。UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）傳輸層（包括TCP、UDP等）網(wǎng)絡(luò)擁堵網(wǎng)絡(luò)擁堵是由于網(wǎng)絡(luò)流量過大而引起的網(wǎng)絡(luò)性能下降的現(xiàn)象。它可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包延遲、丟棄或錯(cuò)誤，從而影響網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的性能和可靠性。服務(wù)質(zhì)量服務(wù)質(zhì)量是指網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的性能和可靠性。它包括一系列的參數(shù)，如數(shù)據(jù)傳輸速度、延遲、丟包率等。網(wǎng)絡(luò)擁堵與服務(wù)質(zhì)量05安全與防火墻技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全威脅網(wǎng)絡(luò)安全威脅是指可能危害網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的各種因素和行為，如黑客攻擊、病毒感染、惡意軟件等。網(wǎng)絡(luò)安全定義網(wǎng)絡(luò)安全是指保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)免受未經(jīng)授權(quán)的入侵和破壞，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、可用性和可控性。網(wǎng)絡(luò)安全策略網(wǎng)絡(luò)安全策略是指為了保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全而采取的一系列措施和規(guī)定，如訪問控制、加密通信、防火墻等。網(wǎng)絡(luò)安全的基本概念包過濾防火墻包過濾防火墻是最基本的防火墻技術(shù)，它根據(jù)一定的安全策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾和檢查，允許符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包通過，阻止不符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包。代理服務(wù)器代理服務(wù)器是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它能夠代替客戶端與服務(wù)器進(jìn)行通信，對(duì)客戶端的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求進(jìn)行管理和轉(zhuǎn)發(fā)。代理服務(wù)器的安全性較高，能夠有效地保護(hù)客戶端的網(wǎng)絡(luò)隱私和安全。防火墻的配置防火墻的配置是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全的重要環(huán)節(jié)，需要根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和安全需求進(jìn)行合理的配置。配置內(nèi)容包括設(shè)置安全策略、開放端口、限制訪問等。防火墻技術(shù)（包括包過濾、代理服務(wù)器等）VPN（VirtualPrivateNetwork）是一種利用公共網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的私人網(wǎng)絡(luò)，它能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程用戶訪問公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源的安全性和隱私性。VPN技術(shù)常見的VPN協(xié)議有PPTP（Point-to-PointTunnelingProtocol）、L2TP（Layer2TunnelingProtocol）、IPSec（InternetProtocolSecurity）等。這些協(xié)議都提供了加密、認(rèn)證和完整性保護(hù)等功能，以確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。VPN的配置需要考慮多個(gè)方面，如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、認(rèn)證方式、加密算法等。配置過程需要遵循一定的步驟和流程，以確保VPN的正常運(yùn)行和使用。VPN定義VPN協(xié)議VPN的配置06應(yīng)用場景與前沿技術(shù)總結(jié)詞云計(jì)算與大數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的重要應(yīng)用場景，涉及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、SDN等技術(shù)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸性增長，云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件中，涉及云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括但不限于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建、SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的原理與應(yīng)用等。這些技術(shù)為數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和傳輸提供了強(qiáng)有力的支持，推動(dòng)著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。云計(jì)算與大數(shù)據(jù)（包括數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、SDN等）總結(jié)詞物聯(lián)網(wǎng)與智能家居是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的熱門應(yīng)用場景，涉及智能家居網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)安全等問題。詳細(xì)描述隨著人們生活水平的提高，智能家居逐漸普及，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得家居設(shè)備能夠相互連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件中，涉及物聯(lián)網(wǎng)與智能家居的內(nèi)容包括智能家居網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建、物聯(lián)網(wǎng)安全的解決方案等。這些技術(shù)為智能家居的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)保障，推動(dòng)著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)與智能家居（包括智能家居網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)安全等）社交網(wǎng)絡(luò)與新媒體（包括微博、微信等技術(shù)實(shí)現(xiàn)）社交網(wǎng)絡(luò)與新