《計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)》課件

計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)，是通過(guò)通信線路將分散的計(jì)算機(jī)連接在一起，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念，掌握網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等知識(shí)。課程內(nèi)容涵蓋網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等內(nèi)容。學(xué)習(xí)方式理論講解、案例分析、實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合。課程評(píng)價(jià)平時(shí)作業(yè)、期中考試、期末考試綜合評(píng)定。網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置上分散的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，通過(guò)通信線路和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源互用和信息傳遞的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，例如局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的一部分，在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，例如電子商務(wù)、電子政務(wù)、遠(yuǎn)程教育、醫(yī)療保健等。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)通常采用分層模型，將網(wǎng)絡(luò)功能劃分為多個(gè)層次，以實(shí)現(xiàn)不同功能的模塊化設(shè)計(jì)和獨(dú)立開發(fā)。2協(xié)議棧每個(gè)層次都定義了一組協(xié)議，用于管理數(shù)據(jù)在不同層之間的交互和傳遞。3標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化確保了不同廠商的設(shè)備和軟件能夠互操作，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。物理層11.傳輸介質(zhì)物理層使用各種傳輸介質(zhì)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，例如雙絞線、同軸電纜和光纖。22.信號(hào)編碼物理層定義了數(shù)據(jù)在傳輸介質(zhì)上的編碼方式，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或光信號(hào)。33.網(wǎng)絡(luò)接口物理層負(fù)責(zé)連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等。44.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮锢韺佣x了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接方式，例如星型拓?fù)?、總線拓?fù)浜铜h(huán)形拓?fù)?。?shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器是連接計(jì)算機(jī)到網(wǎng)絡(luò)的硬件，它負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)幀封裝成數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀是數(shù)據(jù)鏈路層的基本數(shù)據(jù)單元，它包含源地址、目標(biāo)地址和數(shù)據(jù)。MAC地址MAC地址是網(wǎng)絡(luò)適配器的唯一標(biāo)識(shí)符，它用于在同一網(wǎng)絡(luò)中識(shí)別不同的設(shè)備。媒體訪問(wèn)控制媒體訪問(wèn)控制協(xié)議負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)資源的訪問(wèn)，例如帶寬和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的共享。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)層為上層提供邏輯地址，并實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是IP協(xié)議。IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包的格式，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸層連接管理為應(yīng)用程序提供可靠的連接服務(wù)，例如TCP協(xié)議。數(shù)據(jù)傳輸負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分段、重組和錯(cuò)誤控制。端口號(hào)標(biāo)識(shí)應(yīng)用程序，例如HTTP使用端口80。應(yīng)用層電子郵件應(yīng)用層協(xié)議，例如SMTP，用于發(fā)送和接收電子郵件。萬(wàn)維網(wǎng)HTTP協(xié)議支持萬(wàn)維網(wǎng)，允許用戶瀏覽網(wǎng)頁(yè)和使用在線服務(wù)。文件傳輸FTP協(xié)議用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸文件，例如上傳或下載文件。遠(yuǎn)程訪問(wèn)遠(yuǎn)程桌面協(xié)議允許用戶從一臺(tái)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。IP地址IP地址是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址(InternetProtocolAddress)的縮寫，是分配給每個(gè)連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)符。IP地址用于在網(wǎng)絡(luò)中識(shí)別和定位設(shè)備，并允許設(shè)備相互通信。IPv4地址IPv4地址是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4中的地址，用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。它是32位二進(jìn)制數(shù)，通常用點(diǎn)分十進(jìn)制表示，例如。IPv4地址分為網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分，網(wǎng)絡(luò)號(hào)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)號(hào)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的特定設(shè)備。IPv4地址空間有限，目前已接近耗盡，因此需要使用IPv6地址來(lái)擴(kuò)展互聯(lián)網(wǎng)地址空間。4類IPv4地址分為A、B、C、D、E五類32位IPv4地址由32位二進(jìn)制數(shù)組成2^32地址IPv4地址空間可以容納2^32個(gè)地址IPv6地址IPv4IPv632位地址128位地址地址空間有限地址空間巨大使用點(diǎn)分十進(jìn)制表示使用冒號(hào)分隔的十六進(jìn)制表示用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6路由算法目標(biāo)地址路由算法的核心是找到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包到達(dá)目標(biāo)地址的最佳路徑。路徑選擇算法分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，評(píng)估每條路徑的成本，例如跳數(shù)、帶寬、延遲等。路徑更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不斷變化，路由器會(huì)定期更新路由表，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)變化重新計(jì)算最佳路徑。路徑優(yōu)化路由算法優(yōu)化路徑選擇，提高網(wǎng)絡(luò)效率，避免擁塞，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。路由協(xié)議作用路由協(xié)議幫助網(wǎng)絡(luò)設(shè)備了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，尋找最佳路徑，使數(shù)據(jù)包能夠順利地從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。分類路由協(xié)議分為距離矢量路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，它們?cè)诠ぷ鳈C(jī)制和應(yīng)用場(chǎng)景上各有優(yōu)劣。常見協(xié)議常見的路由協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等，它們?cè)诓煌木W(wǎng)絡(luò)規(guī)模和環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。交換機(jī)交換機(jī)是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)中連接多個(gè)設(shè)備，并根據(jù)MAC地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)的工作原理是基于MAC地址表，它會(huì)記錄連接到它的設(shè)備的MAC地址，并根據(jù)MAC地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)可以提高網(wǎng)絡(luò)性能，減少網(wǎng)絡(luò)沖突，并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全。路由器路由器是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)段。路由器通過(guò)路由表，選擇最佳路徑傳輸數(shù)據(jù)包。路由器具有以下功能：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、安全防護(hù)等。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，連接兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)，并允許它們之間進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)可以是硬件或軟件，并且可以實(shí)現(xiàn)各種協(xié)議，例如TCP/IP和IPX。網(wǎng)關(guān)通常用于連接兩個(gè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)，例如局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)或兩個(gè)具有不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全威脅網(wǎng)絡(luò)安全威脅包括惡意軟件、黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)釣魚等。這些威脅可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)故障、經(jīng)濟(jì)損失和名譽(yù)損害。保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全采取必要的措施來(lái)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，例如安裝防病毒軟件、使用強(qiáng)密碼、定期更新系統(tǒng)和軟件。此外，應(yīng)避免點(diǎn)擊可疑鏈接，謹(jǐn)慎處理電子郵件附件，并注意網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊。網(wǎng)絡(luò)攻擊11.惡意軟件攻擊惡意軟件，例如病毒、蠕蟲和木馬，可以竊取數(shù)據(jù)、破壞系統(tǒng)或使網(wǎng)絡(luò)癱瘓。22.拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過(guò)向目標(biāo)系統(tǒng)發(fā)送大量流量來(lái)使其無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致服務(wù)中斷。33.網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊攻擊者發(fā)送虛假電子郵件或網(wǎng)站來(lái)誘騙用戶提供敏感信息，例如密碼或銀行卡信息。44.社會(huì)工程學(xué)攻擊攻擊者利用心理技巧來(lái)欺騙用戶提供敏感信息或執(zhí)行惡意操作。網(wǎng)絡(luò)防御措施防火墻防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)，它可以阻止來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)的惡意訪問(wèn)，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的安全。加密加密技術(shù)可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無(wú)法理解的代碼，保護(hù)敏感信息在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的安全性。安全審計(jì)定期進(jìn)行安全審計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)潛在的安全漏洞，及時(shí)修復(fù)漏洞，提高網(wǎng)絡(luò)安全防御能力。防病毒軟件防病毒軟件可以檢測(cè)和清除網(wǎng)絡(luò)上的惡意程序，防止病毒入侵，保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全。防火墻網(wǎng)絡(luò)安全屏障防火墻充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)安全屏障，阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)并過(guò)濾進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。規(guī)則和策略防火墻根據(jù)預(yù)定義的規(guī)則和策略檢查網(wǎng)絡(luò)流量，允許符合條件的流量通過(guò)，阻止可疑或惡意流量。硬件和軟件防火墻可以是硬件設(shè)備，軟件應(yīng)用程序或兩者結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)安全重要組成部分防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全的重要組成部分，有助于保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受外部威脅和內(nèi)部攻擊。加密技術(shù)數(shù)據(jù)加密加密技術(shù)用于保護(hù)敏感信息，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。數(shù)據(jù)加密使用算法將明文轉(zhuǎn)換為密文，只有擁有密鑰的人才能解密。常用加密算法對(duì)稱加密算法：使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密。非對(duì)稱加密算法：使用不同的密鑰進(jìn)行加密和解密。網(wǎng)絡(luò)編程1應(yīng)用程序接口(API)提供程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之間的標(biāo)準(zhǔn)化接口。2套接字用于網(wǎng)絡(luò)通信的基本構(gòu)建模塊。3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)囊?guī)則。4網(wǎng)絡(luò)庫(kù)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)編程的工具。網(wǎng)絡(luò)編程是使用編程語(yǔ)言構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的過(guò)程。它涉及使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和API來(lái)創(chuàng)建可以與其他設(shè)備進(jìn)行通信的應(yīng)用程序。套接字編程1網(wǎng)絡(luò)通信套接字編程是一種常用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，為應(yīng)用程序提供了一種靈活的網(wǎng)絡(luò)連接機(jī)制。2數(shù)據(jù)傳輸套接字編程允許程序在不同主機(jī)之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。3協(xié)議支持套接字編程通常支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如TCP/IP、UDP，能夠滿足不同場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)通信需求。4應(yīng)用廣泛套接字編程在各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中廣泛應(yīng)用，例如網(wǎng)絡(luò)游戲、文件傳輸、Web服務(wù)器等。HTTP協(xié)議超文本傳輸協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議，用于在萬(wàn)維網(wǎng)上傳輸網(wǎng)頁(yè)和其他內(nèi)容?？蛻舳?服務(wù)器模型客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求。數(shù)據(jù)傳輸HTTP使用明文傳輸數(shù)據(jù)，不提供加密功能。網(wǎng)絡(luò)連接HTTP協(xié)議建立在TCP協(xié)議之上，使用TCP提供可靠的連接。電子郵件系統(tǒng)郵件服務(wù)器郵件服務(wù)器負(fù)責(zé)接收、發(fā)送和存儲(chǔ)電子郵件。郵件客戶端電子郵件客戶端用于創(chuàng)建、閱讀、發(fā)送和接收電子郵件。電子郵件協(xié)議電子郵件協(xié)議定義了電子郵件在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)囊?guī)則，包括SMTP、POP3和IMAP。云計(jì)算云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，將計(jì)算資源作為服務(wù)提供給用戶。云計(jì)算的主要特點(diǎn)包括：按需付費(fèi)、高可擴(kuò)展性、資源共享、全球覆蓋、低維護(hù)成本等。云計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，例如：企業(yè)應(yīng)用、移動(dòng)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是將各種物理設(shè)備、傳感器、車輛、建筑物等連接到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、分析和控制的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣泛，涵蓋智慧城市、智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)5G網(wǎng)絡(luò)是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，具有高帶寬、低延遲、高可靠性等特點(diǎn)。5G網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括物聯(lián)