计算机网络技术基础第1章

计算机网络技术基础第1章contents目录计算机网络概述网络通信基础网络体系结构局域网技术广域网技术网络管理与安全计算机网络概述01计算机网络是由多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，在相应软件支持下实现数据通信和资源共享的系统。计算机网络经历了从ARPANET到Internet的发展历程，由最初的军事应用逐渐扩展到民用领域，并随着技术的进步不断发展和完善。计算机网络的定义与发展发展历程定义计算机网络由计算机、通信设备、传输介质、网络协议和网络软件等组成。组成计算机网络的结构包括资源子网和通信子网两部分。资源子网负责数据处理和资源共享，通信子网负责数据传输和通信控制。结构计算机网络的组成与结构计算机网络具有数据通信、资源共享、分布式处理、负载均衡等功能。功能计算机网络在各个领域都有广泛的应用，如办公自动化、远程教育、电子商务、智能制造等。同时，随着物联网、云计算、大数据等技术的发展，计算机网络的应用前景将更加广阔。应用计算机网络的功能与应用网络通信基础02通过某种媒体进行的信息传递和交流，目的是传递消息。通信定义通信系统组成通信方式分类信源、信宿、信道、发送设备、接收设备等。单工、半双工和全双工通信。030201通信基本概念数字通信利用数字信号来传递信息的通信方式，如计算机网络通信。模拟信号与数字信号的区别模拟信号是连续变化的物理量，数字信号是离散的二进制代码。模拟通信利用模拟信号来传递信息的通信方式，如电话通信。模拟通信与数字通信并行传输与串行传输并行传输是同时传输多个比特，串行传输是逐位传输比特。同步传输与异步传输同步传输以数据块为单位进行传输，异步传输以字符为单位进行传输。单工、半双工和全双工通信的数据传输方式单工通信只能单向传输数据，半双工通信可以双向交替传输数据，全双工通信可以双向同时传输数据。数据传输方式网络体系结构03物理层01负责传输比特流，提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。数据链路层02在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。网络层03在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。OSI参考模型传输层：该层的任务时根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（也就是源站和目的站）的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传输数据。会话层：不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。表示层：主要包括数据压缩和数据加密。应用层：应用层是OSI参考模型中的最高层，它是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口。OSI参考模型TCPIPUDPICMPTCP/IP协议族传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。用户数据报协议，是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单的不可靠信息传送服务。网络之间互连的协议，是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。Internet控制报文协议，是IP层的协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。典型网络设备介绍交换机交换机是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。路由器路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。服务器服务器指的是网络环境下为客户机提供某种服务的专用计算机.服务器安装有网络操作系统和各种服务器应用系统软件的服务器软件.服务器具有高速CPU运算能力,长时间可靠运行,强大I/O外部数据吞吐能力以及更好的扩展性.局域网技术04局域网定义局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是一种在小范围内实现计算机之间通信的网络，通常覆盖一个建筑物、校园或企业园区等。通常限制在几公里以内。数据传输速率较高，一般为10Mbps至10Gbps。由于传输距离短，信号衰减和干扰较小，误码率较低。网络规模相对较小，管理和维护相对容易。地理范围小低误码率易于管理和维护高速传输局域网概述及特点以太网技术原理：以太网采用带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）机制，实现计算机之间的通信。当计算机要发送数据时，先监听信道是否空闲，如果空闲则发送数据；如果不空闲，则等待一段时间后再尝试发送。在发送数据过程中，如果检测到冲突（即同时有两台计算机发送数据），则立即停止发送，并等待一段随机时间后再次尝试发送。以太网技术原理及标准以太网技术原理及标准使用双绞线作为传输介质，数据传输速率为10Mbps。使用双绞线作为传输介质，数据传输速率为100Mbps。使用双绞线作为传输介质，数据传输速率为1Gbps。使用双绞线作为传输介质，数据传输速率为10Gbps。10BASE-T100BASE-TX1000BASE-T10GBASE-T无线局域网技术原理IEEE802.11gIEEE802.11nIEEE802.11acIEEE802.11bIEEE802.11a无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）利用无线通信技术实现计算机之间的通信。常见的无线局域网标准包括IEEE802.11系列标准，采用无线电磁波作为传输介质，通过无线接入点（AP）与计算机进行通信。使用5GHz频段，数据传输速率可达54Mbps。使用2.4GHz频段，数据传输速率可达11Mbps。使用2.4GHz频段，数据传输速率可达54Mbps。采用MIMO技术，数据传输速率可达600Mbps。使用5GHz频段，数据传输速率可达1Gbps以上。无线局域网技术原理及标准广域网技术05网络结构复杂广域网涉及多种不同的传输媒介、协议和设备，网络结构相对复杂。广域网定义广域网（WideAreaNetwork，WAN）是一种覆盖广阔地理区域的数据通信网络，通常连接多个城市、国家甚至全球范围内的计算机和网络设备。覆盖范围广广域网可以覆盖数百公里甚至数千公里的范围，实现远距离通信。传输速率低由于广域网传输距离远，信号衰减和传输延迟较大，因此传输速率相对较低。广域网概述及特点利用公共电话网络进行数据传输的广域网技术，通过调制解调器将数字信号转换为模拟信号在电话线上传输。公共交换电话网（PSTN）一种数字电话网络国际标准，提供端到端的数字连接，支持语音、数据、图像等多种业务。综合业务数字网（ISDN）一种利用数字信道提供半永久性连接的数据传输网，主要提供中、高速率的数据传输服务。数字数据网（DDN）一种用于连接计算机网络的通信协议，通过在数据链路层使用简化的方法实现高速数据传输。帧中继（FrameRelay）典型广域网技术介绍要点三接入网定义接入网是指将用户设备连接到核心网的网络部分，负责提供用户接入和数据传输服务。要点一要点二接入网技术原理接入网技术包括有线接入和无线接入两种方式。有线接入技术如DSL、CableModem等通过铜线或光纤等有线媒介传输数据；无线接入技术如WLAN、WWAN等则通过无线电波进行数据传输。接入网技术需要解决用户设备的接入认证、数据传输的可靠性和安全性等问题。接入网标准为了保证不同厂商的设备能够互操作，国际标准化组织制定了相应的接入网标准，如ITU-T的G.902、IEEE的802.3ah等。这些标准规定了接入网的体系结构、接口规范、传输协议等方面的内容。要点三接入网技术原理及标准网络管理与安全06网络管理功能网络管理的主要功能包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理和计费管理等。网络管理定义网络管理是指对网络系统进行全面、综合的管理，包括网络设备的配置、网络性能的监测、网络故障的诊断与处理等。网络管理的重要性随着网络规模的扩大和复杂性的增加，网络管理变得越来越重要。有效的网络管理可以提高网络的可用性、可靠性和安全性，降低网络运营成本。网络管理概述及功能常见网络安全威胁与防范策略加强网络安全意识教育，提高用户对网络安全的认识和重视程度，也是防范网络安全威胁的重要措施。网络安全意识教育网络安全威胁是指可能对网络系统造成危害的各种因素，包括病毒、蠕虫、木马、恶意软件、黑客攻击等。常见网络安全威胁为了防范网络安全威胁，可以采取一系列策略，如安装防火墙和入侵检测系统、定期更新操作系统和应用程序补丁、限制不必要的网络服务、使用强密码并定期更换等。防范策略密码学原理密码学是研究如何隐藏信息的科学，包括加密和解密两个过程。加密是将明文信息转换为密文信息的过程，而解密是将密文信息还