計算機網(wǎng)絡(luò)與實驗教程課件計算機網(wǎng)絡(luò)概述定義計算機網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置上分散的計算機系統(tǒng)通過通信線路連接起來，并通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行信息交換的系統(tǒng)。它是一種將各種計算機設(shè)備、通信設(shè)備及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，并通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)。特點計算機網(wǎng)絡(luò)具有以下特點：資源共享、分布式處理、協(xié)同工作、信息傳播、全球互聯(lián)。計算機網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)1應(yīng)用層2表示層3會話層4傳輸層5網(wǎng)絡(luò)層6數(shù)據(jù)鏈路層7物理層物理層協(xié)議傳輸介質(zhì)物理層協(xié)議負責定義網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硖匦裕鐐鬏斀橘|(zhì)、信號編碼、數(shù)據(jù)速率等。傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖等。信號編碼信號編碼方式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)在傳輸介質(zhì)上的物理表示方式，常用的編碼方式有曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等。數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率是指數(shù)據(jù)在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)乃俾剩瑔挝皇莃ps（比特每秒）。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議功能數(shù)據(jù)鏈路層負責在兩個相鄰節(jié)點之間可靠地傳輸數(shù)據(jù)幀。它包括物理地址尋址、數(shù)據(jù)幀的封裝和解封裝、錯誤檢測和糾正、流量控制等功能。協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層常用的協(xié)議包括以太網(wǎng)協(xié)議、令牌環(huán)協(xié)議、FDDI協(xié)議等。MAC子層協(xié)議物理地址MAC地址是數(shù)據(jù)鏈路層用來識別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理地址，它由48位二進制數(shù)表示，通常以12個十六進制數(shù)顯示。幀格式MAC子層協(xié)議定義了數(shù)據(jù)幀的格式，包括幀頭、數(shù)據(jù)部分和幀尾。訪問控制MAC子層協(xié)議負責控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對共享介質(zhì)的訪問，常用的訪問控制方法包括CSMA/CD協(xié)議、令牌傳遞協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議IP地址IP地址是網(wǎng)絡(luò)層用來識別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的邏輯地址，它由32位二進制數(shù)表示，通常以4個十進制數(shù)顯示，例如。路由網(wǎng)絡(luò)層負責將數(shù)據(jù)包從源主機路由到目標主機，路由器根據(jù)IP地址和路由表進行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)包封裝網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)包封裝成IP數(shù)據(jù)報，包括IP首部和數(shù)據(jù)部分。路由算法距離向量算法距離向量算法是一種分布式路由算法，每個路由器維護一個距離向量表，該表包含到達其他路由器的距離信息。每個路由器定期將自己的距離向量表發(fā)送給鄰居路由器，鄰居路由器收到后更新自己的距離向量表。鏈路狀態(tài)算法鏈路狀態(tài)算法是一種集中式路由算法，每個路由器維護一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路的連接信息。每個路由器定期將自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫發(fā)送給其他路由器，其他路由器收到后更新自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。傳輸層TCP/UDPTCPTCP（TransmissionControlProtocol）是一種面向連接的可靠傳輸協(xié)議，它提供數(shù)據(jù)流傳輸、流量控制、擁塞控制、錯誤檢測和糾正等功能。UDPUDP（UserDatagramProtocol）是一種無連接的不可靠傳輸協(xié)議，它提供簡單的報文傳輸功能，不提供流量控制、擁塞控制、錯誤檢測和糾正等功能。應(yīng)用層協(xié)議1HTTPHTTP（HyperTextTransferProtocol）是一種用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸超文本的應(yīng)用層協(xié)議。2FTPFTP（FileTransferProtocol）是一種用于在計算機之間傳輸文件的應(yīng)用層協(xié)議。3SMTPSMTP（SimpleMailTransferProtocol）是一種用于發(fā)送電子郵件的應(yīng)用層協(xié)議。4DNSDNS（DomainNameSystem）是一種用于將域名解析為IP地址的應(yīng)用層協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)安全概述1數(shù)據(jù)機密性確保數(shù)據(jù)不被未授權(quán)訪問或泄露。2數(shù)據(jù)完整性確保數(shù)據(jù)不被篡改或破壞。3數(shù)據(jù)可用性確保數(shù)據(jù)能夠在需要時被訪問。傳輸介質(zhì)同軸電纜同軸電纜是一種由中心導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層和外套層組成的傳輸介質(zhì)，具有較高的傳輸速率和抗干擾能力，適用于較短距離的傳輸。雙絞線雙絞線由兩根相互纏繞的絕緣導(dǎo)線組成，具有較低的傳輸速率，但價格低廉，使用廣泛。光纖光纖是一種以光信號為傳輸介質(zhì)的傳輸線，具有傳輸速率高、抗干擾能力強、損耗低等優(yōu)點，適用于長距離傳輸。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分類主機主機是網(wǎng)絡(luò)中進行信息處理和存儲的主要設(shè)備，包括計算機、服務(wù)器、移動設(shè)備等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于連接網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備，并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、路由、安全等功能，包括集線器、交換機、路由器、防火墻、網(wǎng)關(guān)等。遠程登錄與文件傳輸遠程登錄遠程登錄是指用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接到遠程計算機，使用遠程計算機的資源，常用的遠程登錄協(xié)議包括Telnet、SSH等。文件傳輸文件傳輸是指用戶通過網(wǎng)絡(luò)在計算機之間傳輸文件，常用的文件傳輸協(xié)議包括FTP、SFTP等。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT概念網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）是指將私有網(wǎng)絡(luò)中的IP地址轉(zhuǎn)換為公有網(wǎng)絡(luò)中的IP地址，以便私有網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)。作用NAT可以節(jié)省公網(wǎng)IP地址資源，提高網(wǎng)絡(luò)安全性，減少網(wǎng)絡(luò)攻擊風險。網(wǎng)絡(luò)接口配置1IP地址配置為網(wǎng)絡(luò)接口分配一個唯一的IP地址。2子網(wǎng)掩碼配置配置子網(wǎng)掩碼，用來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。3網(wǎng)關(guān)配置配置默認網(wǎng)關(guān)地址，用于訪問其他網(wǎng)絡(luò)。4DNS服務(wù)器配置配置DNS服務(wù)器地址，用于域名解析。交換機的配置與管理端口配置配置交換機端口的屬性，例如速度、雙工模式、VLAN等。VLAN配置配置VLAN，將交換機端口劃分到不同的虛擬局域網(wǎng)中，以隔離網(wǎng)絡(luò)流量。安全配置配置交換機的安全策略，例如端口安全、MAC地址綁定等。路由器的配置與管理路由配置配置路由器路由表，指定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。NAT配置配置NAT，將私有網(wǎng)絡(luò)中的IP地址轉(zhuǎn)換為公有網(wǎng)絡(luò)中的IP地址。安全配置配置路由器的安全策略，例如訪問控制列表ACL、防火墻等。動態(tài)路由協(xié)議配置1RIPRIP（RoutingInformationProtocol）是一種簡單的距離向量路由協(xié)議，它使用跳數(shù)作為距離指標。2OSPFOSPF（OpenShortestPathFirst）是一種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，它使用鏈路成本作為距離指標。3BGPBGP（BorderGatewayProtocol）是一種外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，用于在不同的自治系統(tǒng)之間交換路由信息。網(wǎng)絡(luò)性能分析工具使用WiresharkWireshark是一款功能強大的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具，可以捕獲和分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，幫助用戶診斷網(wǎng)絡(luò)問題。pingping命令用于測試網(wǎng)絡(luò)連接是否正常，可以判斷網(wǎng)絡(luò)延遲和數(shù)據(jù)包丟失率。traceroutetraceroute命令用于追蹤數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的路徑，幫助用戶了解數(shù)據(jù)包的路由路徑。TCP/UDP套接字編程套接字概念套接字是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序之間進行通信的接口，它提供了一種抽象的通信方式，屏蔽了底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的細節(jié)。編程步驟TCP/UDP套接字編程通常包括創(chuàng)建套接字、綁定地址、監(jiān)聽連接、接收連接、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、關(guān)閉套接字等步驟。網(wǎng)絡(luò)編程案例分析聊天程序利用TCP或UDP協(xié)議實現(xiàn)用戶之間的文本或語音聊天。文件傳輸程序利用TCP或UDP協(xié)議實現(xiàn)文件在不同計算機之間的傳輸。網(wǎng)絡(luò)游戲利用TCP或UDP協(xié)議實現(xiàn)多個玩家之間的交互和游戲數(shù)據(jù)傳輸。防火墻的配置與管理1訪問控制策略配置防火墻的訪問控制策略，允許或阻止特定網(wǎng)絡(luò)流量的訪問。2安全規(guī)則配置配置防火墻的安全規(guī)則，例如端口過濾、地址過濾等。3日志記錄和監(jiān)控配置防火墻的日志記錄和監(jiān)控功能，記錄網(wǎng)絡(luò)流量和安全事件，以便進行分析和排查。虛擬局域網(wǎng)VLAN概念VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）是指將物理上的局域網(wǎng)邏輯地劃分成多個虛擬局域網(wǎng)，每個VLAN中的設(shè)備可以相互通信，而不同VLAN中的設(shè)備不能直接通信。作用VLAN可以提高網(wǎng)絡(luò)安全性、隔離網(wǎng)絡(luò)流量、簡化網(wǎng)絡(luò)管理。無線局域網(wǎng)配置無線接入點配置無線接入點，提供無線網(wǎng)絡(luò)連接。無線安全配置無線網(wǎng)絡(luò)的安全策略，例如WEP、WPA、WPA2等。無線網(wǎng)絡(luò)管理管理無線網(wǎng)絡(luò)，例如設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)名稱、密碼、信道等。網(wǎng)絡(luò)安全防護措施1密碼管理使用強密碼，定期修改密碼，避免使用相同密碼。2安全軟件安裝殺毒軟件、防火墻等安全軟件，保護計算機免受惡意攻擊。3網(wǎng)絡(luò)安全意識提高網(wǎng)絡(luò)安全意識，避免點擊可疑鏈接，不要隨意打開陌生郵件附件。網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御技術(shù)拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過發(fā)送大量請求，使目標服務(wù)器無法正常響應(yīng)合法用戶的請求。釣魚攻擊攻擊者通過偽造網(wǎng)站或郵件，誘騙用戶泄露敏感信息。惡意軟件攻擊攻擊者通過傳播惡意軟件，竊取用戶數(shù)據(jù)或控制用戶計算機。網(wǎng)絡(luò)診斷工具使用網(wǎng)絡(luò)分析儀用于分析網(wǎng)絡(luò)流量，幫助用戶診斷網(wǎng)絡(luò)故障。網(wǎng)絡(luò)掃描器用于掃描網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備和服務(wù)，幫助用戶了解網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)性能測試工具用于測試網(wǎng)絡(luò)連接速度、延遲和數(shù)據(jù)包丟失率。網(wǎng)絡(luò)隔離與訪問控制隔離技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)劃分成不同的安全區(qū)域，限制不同區(qū)域之間的數(shù)據(jù)交換。訪問控制控制用戶或設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)限，例如訪問時間、訪問內(nèi)容、訪問方式等。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量QoS帶寬管理控制網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用，保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的帶寬需求。延遲控制控制數(shù)據(jù)包的延遲，保證實時應(yīng)用的性能。丟包控制減少數(shù)據(jù)包的丟失，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。云計算網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化技術(shù)利用虛擬化技術(shù)，將物理服務(wù)器虛擬化為多個虛擬機，提高服務(wù)器資源利用率。軟件定義網(wǎng)絡(luò)利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活配置和管理。云存儲提供大規(guī)模的存儲服務(wù)，用戶可以根據(jù)需求隨時擴展存儲空間。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN概念SDN（SoftwareDefinedNetworking）是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它將網(wǎng)絡(luò)控制平面與數(shù)據(jù)平面分離，通過軟件進行集中控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活配置和管理。優(yōu)點SDN具有靈活、可編程、可擴展、易于管理等優(yōu)點。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1感知層負責收集和感知來自物理世界的各種數(shù)據(jù)。2網(wǎng)絡(luò)層負責將來自感知層的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫恕?應(yīng)用層負責處理和分析來自網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)，并提供各種應(yīng)用服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點1高帶寬5G網(wǎng)絡(luò)的帶寬比4G網(wǎng)絡(luò)高得多，可以提供更快的網(wǎng)絡(luò)連接速度。2低延遲5G網(wǎng)絡(luò)的延遲更低，可以提供更流暢的實時應(yīng)用體驗。3高可靠性5G網(wǎng)絡(luò)的可靠性更高，可以提供更穩(wěn)定、更可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)原理分布式賬本區(qū)塊鏈是一種分布式的賬本技術(shù)，它將數(shù)據(jù)存儲在多個節(jié)點上，每個節(jié)點都保存一份完整的賬本數(shù)據(jù)。共識機制區(qū)塊鏈使用共識機制來確保網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點對數(shù)據(jù)的一致性，常用的共識機制包括工作量證明、權(quán)益證明等。加密技術(shù)區(qū)塊鏈使用加密技術(shù)來保護數(shù)據(jù)安全，確保數(shù)據(jù)不被篡改或破壞。人工智能與網(wǎng)絡(luò)融合智能路由使用人工智能技術(shù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和用戶需求動態(tài)調(diào)整路由路徑，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。智能安全使用人工智能技術(shù)，識別網(wǎng)絡(luò)攻擊行為，并及時采取防御措施。智能運