(医学影像信息学)4-组网及TCPIP基础

医学影像信息学-组网及TCP/IP基础本课程将带你深入了解计算机网络及TCP/IP协议，掌握网络拓扑结构与规划、网络设备与安全等方面的知识。什么是组网及TCP/IP协议组网是将多台计算机和设备连接在一起以方便数据传输和资源共享的过程。TCP/IP协议是计算机网络中的一种协议集合，包含了许多用于传输数据的协议。这些协议是互联网使用最广泛的协议。交换机用于在计算机之间传输数据信号。路由器可以将数据传输到不同计算机网络之间。网线用于连接计算机和网络设备的传输介质。调制解调器将数字信号转化成模拟信号以便通过传统电话线进行数据传输。TCP/IP协议属于哪个OSI模型层TCP/IP协议属于OSI模型的网络层和传输层。网络层负责数据包的处理和路由选择。传输层负责为应用程序提供可靠的端到端传输服务。组网及TCP/IP协议的主要优点组网和TCP/IP协议的主要优点包括：1资源共享用户可以共享打印机、文件以及其他资源。2高效的数据传输可以快速地传输大量的数据。3更好的网络管理可以更方便地管理和维护网络。网络拓扑结构的分类和概念网络拓扑结构是指计算机网络中设备的物理或者逻辑排布。主要有星型、环型、总线型、网状型等分类。1星型所有计算机都与一个中央设备连接，如交换机。2环型计算机通过网络线互相连接成一个环状，如令牌环。3总线型所有计算机共享一个通信线，如以太网。局域网和广域网的概念及区别局域网（LAN）是指在小范围内建立的计算机网络，如某公司或学校内部的网络。广域网（WAN）是指在更大范围内建立的计算机网络，如全球范围内的互联网。局域网(LAN)适用于覆盖相对较小的局域，传输速度快，通信质量高。广域网(WAN)适用于连接距离较远的站点，如在不同城市或国家间传输数据。TCP协议和UDP协议的区别TCP和UDP都是计算机网络中的传输层协议。TCP是一种为传输可靠数据而设计的协议，而UDP是一种无连接的协议。TCP可靠性高，适用于要求数据传输的完整性和顺序的场景，如文件传输、Web访问等。UDP速度快，适用于实时性要求高的场景，如网游、视频通话等。TCP/IP网络中的地址：IP地址、MAC地址网络中的每个设备都需要有一个唯一的地址才能进行通信。TCP/IP网络中的地址主要分为IP地址和MAC地址。IP地址由32位二进制数表示，分为四段，每段用小数点隔开。MAC地址由48位二进制数表示，全球唯一。IP地址的分类及其特点根据IP地址的特点，可以将其分为A类、B类、C类、D类和E类地址。1A类第一段为网络号，后三段为主机号。适用于大型网络。2B类前两段为网络号，后两段为主机号。适用于中等大小的网络。3C类前三段为网络号，最后一段为主机号。适用于小型网络。如何进行地址规划和子网掩码地址规划是指在组建网络时为各个子网分配IP地址，子网掩码则用于划分子网。子网掩码由32个1或0组成，与IP地址一起使用，可以确定网络号和主机号的范围。地址规划可以将同一网络的计算机分配在同一段IP范围内，以避免冲突和混乱。IP地址的动态分配和静态分配IP地址的分配可以使用静态分配和动态分配两种方式。1静态分配由网络管理员手动指定IP地址分配给计算机设备。2动态分配通过DHCP协议实现，计算机设备可以从DHCP服务器中获取IP地址、子网掩码等信息。网络基础设施和网络设备的分类及功能网络基础设施包括网络接口卡、中央处理器、主板等设备，网络设备包括交换机、路由器、集线器等。网络接口卡用于将计算机连接至网络，提供数据传输的接口。路由器负责将数据包从源地址传输到目标地址。交换机和集线器交换机可自动选择传输路径，达到分拣和管理的目的；集线器仅能将信号广播给所有连接设备。网络传输介质的种类及特点网络传输介质是指计算机网络中传输数据所使用的物理介质，可以是电缆、光纤、无线电波等。双绞线速度较慢，适用于普通家庭网络。同轴电缆速度较快，适用于有线电视等应用场合。光纤速度最快，适用于大型企业或机构的网络。网络设备的连接方式网络设备可以通过多种方式相互连接。1串行连接一个接口只能连接一个设备，速度较慢。2并行连接多个接口同时传输数据，速度较快。3交叉连接将两个网络设备的多个接口连接起来，相互转发数据。网络安全的基础知识网络安全指的是计算机网络中保护系统和数据免受未经授权的访问、使用、公开、破坏、修改、记录或泄漏等威胁的技术和管理措施。身份验证通过用户名称和密码验证用户的合法性。防病毒通过安装杀毒软件等进行病毒检测和消毒。数据加密将数据进行加密处理，以使非法用户无法解开信息。防火墙的原理和分类防火墙是网络安全的重要组成部分，可以监视和控制网络通信进出流量，防止非法访问。1包过滤型基于网络通信过程中所传输数据包的地址、端口信息等进行过滤。2代理型拦截应用层协议和传输层端口，提供代理服务。3集成型将包过滤和代理结合起来的防火墙类型。网络攻击的类型和特点网络攻击可以分为各种类型，如拒绝服务攻击、基于漏洞的攻击、木马、病毒、蠕虫等。DDoS攻击类型最多的攻击之一，使目标资源无法正常访问。钓鱼攻击通过仿冒合法网站等方式骗取用户的敏感信息。恶意软件各种形式的恶意软件，如病毒、蠕虫、木马等。如何进行网络攻击的防范和应对网络攻击的防范和应对需要注意网络设备的安全设定、操作系统的安全补丁等方面，并建立完备的应急响应机制。设备安全设置口令，修改默认密码，定期更新防火墙、杀毒软件等安全软件。操作系统及时更新安全补丁，并关闭不必要的服务或端口等。应急响应针对不同的攻击手段制定应急预案，避免受到大规模攻击。NAT的原理和作用NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址转换）是一种技术，将私有地址转换为公共地址。NAT的原理为内部设备分配私有IP地址，将私有IP地址转换成公共IP地址进行网络通信。NAT应用场景适用于由于IP地址不足而无法全部映射到唯一的公共IP地址的网络环境中。VLAN的原理和作用VLAN(VirtualLocalAreaNetwork，虚拟局域网)是一种新型的局域网技术，可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上的子网。1VLAN的原理将属于不同物理位置的设备逻辑上分组，实现网络数据在逻辑上相互分离，提高网络安全性。2VLAN的作用简化网络管理，在保证安全性的前提下方便对不同用户或设备进行管理；提高网络安全性，防止对交换机等核心设备的攻击。WiFi的原理和作用WiFi是无线网络的一种技术，采用无线电波传输信号，实现计算机设备之间的互联。WiFi的原理通过计算机设备、无线路由器、电缆、宽带调制解调器等设备相互连接实现无线网络。WiFi的作用移动便捷，用户无需连接电缆即可完成网络连接；兼容性强，可以支持多种不同的无线接口标准。TCP连接建立的过程及流程TCP连接建立一般包括三次握手过程。第一次握手客户端发送一个标志位为SYN的数据包到服务器，请求建立连接。第二次握手服务器接收到请求后，返回一个标志为SYN/ACK的数据包给客户端。第三次握手客户端收到服务器的确认信息后，再次向服务器发送确认请求ACK数据包，连接建立。TCP连接维护的过程及流程TCP连接维护包括超时时间、确认、重传等过程。超时时间超过一定时间未接收到数据，断开TCP连接。确认接收方收到数据后，需要发送一个确认信息给发送方，确保数据的完整性。重传在网络传输过程中，数据包因网络延迟等原因丢失，需要重新发送数据。TCP拥塞控制的机制和流程TCP拥塞控制是指保证网络拥塞控制在可以承受的范围内的机制。1慢启动连接初期，发送方将初始发送窗口设置为一个最小值，并随时根据网络状况调整。2拥塞避免发送方根据网络状况调整发送窗口，均匀地分配网络带宽。3拥塞发生当网络发生拥塞时，发送方减小发送窗口并进行重传以避免网络拥塞。TCP流量控制的机制和流程TCP流量控制是指保证发送方发送速率不超过接收方接收速率的机制。滑动窗口发送方计算接收方的接收能力，以动态调整窗口大小。确认机制接收方监测发送方的数据流量，根据自己的接收能力反馈给发