數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2024-01-20匯報人：AA數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議與技術(shù)傳輸層協(xié)議與技術(shù)應(yīng)用層協(xié)議與技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全與管理策略contents目錄CHAPTER數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)01數(shù)據(jù)通信概念及發(fā)展歷程數(shù)據(jù)通信是指通過傳輸媒介，將數(shù)據(jù)從一處傳送到另一處的過程。它涉及到數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和解碼等環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)通信的發(fā)展歷程經(jīng)歷了模擬通信、數(shù)字通信和寬帶通信等階段，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)據(jù)通信的速率、可靠性和安全性都得到了顯著提高。數(shù)據(jù)在多個并行信道上同時傳輸，速率快，但成本高、占用資源多。并行傳輸數(shù)據(jù)在單個信道上按位依次傳輸，成本低、占用資源少，但速率相對較慢。串行傳輸以固定的時鐘頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適用于高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸。同步傳輸以字符為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個字符前都加上起始位，字符后加上停止位，適用于低速、小容量的數(shù)據(jù)傳輸。異步傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式及特點數(shù)據(jù)通信性能指標(biāo)單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常以比特率（bps）表示。傳輸過程中發(fā)生錯誤的比特數(shù)與總比特數(shù)之比，用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。信道能夠傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，受信道帶寬和信噪比等因素影響。數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端所需的時間，包括傳輸時延、處理時延和傳播時延等。傳輸速率誤碼率信道容量時延CHAPTER網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)02計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由一組自主的計算機(jī)互聯(lián)形成的系統(tǒng)，這些計算機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)共享資源。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述及分類局域網(wǎng)是一種在小范圍內(nèi)實現(xiàn)計算機(jī)通信和資源共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。局域網(wǎng)定義包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）等。局域網(wǎng)技術(shù)主要包括網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、路由器等。局域網(wǎng)設(shè)備局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)是一種覆蓋大范圍地理區(qū)域的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通常使用公共通信設(shè)施進(jìn)行連接。廣域網(wǎng)定義包括X.25分組交換網(wǎng)、幀中繼（FrameRelay）、異步傳輸模式（ATM）等。廣域網(wǎng)技術(shù)主要包括路由器、調(diào)制解調(diào)器（Modem）等。廣域網(wǎng)設(shè)備廣域網(wǎng)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)定義互聯(lián)網(wǎng)是由全球范圍內(nèi)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連接形成的巨大網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的資源共享和信息交流?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)包括TCP/IP協(xié)議族、HTTP協(xié)議、SMTP協(xié)議、FTP協(xié)議等?；ヂ?lián)網(wǎng)設(shè)備主要包括路由器、服務(wù)器、客戶端設(shè)備等。CHAPTER數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與技術(shù)03在接收方實現(xiàn)位流中幀的識別，即能從位流中區(qū)分出幀的起始與終止。幀同步用于使接收方確定接收到的幀在傳輸過程中是否遭受到破壞（差錯）。差錯控制限制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流量，使其發(fā)送速率不致超過接收方所能承受的能力。流量控制數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立、維持和釋放過程。鏈路管理數(shù)據(jù)鏈路層功能與服務(wù)點對點協(xié)議（PPP）一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法，一個用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP，一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCPs。PPP幀格式標(biāo)志字段F、地址字段A、控制字段C、協(xié)議字段、信息字段、填充字段、幀檢驗序列FCS。PPP工作過程建立連接階段（LCP進(jìn)行協(xié)商）、鑒別階段（可選）、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議階段（NCP進(jìn)行協(xié)商）、數(shù)據(jù)傳輸階段。PPP組成以太網(wǎng)幀格式MAC地址、MAC幀的發(fā)送和接收過程。以太網(wǎng)MAC層以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)的工作原理、交換機(jī)的三種交換方式（直通式交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換、碎片隔離式交換）。前導(dǎo)碼、幀起始定界符SFD、目的地址DA、源地址SA、類型/長度字段、數(shù)據(jù)字段、填充字段PAD、幀檢驗序列FCS。以太網(wǎng)協(xié)議（Ethernet）CHAPTER網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議與技術(shù)04網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將上層協(xié)議的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，并通過路由選擇將其傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)。數(shù)據(jù)包傳輸根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法，選擇最佳路徑將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)。路由選擇通過一系列機(jī)制避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，確保數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。擁塞控制網(wǎng)絡(luò)層功能與服務(wù)123互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸和路由選擇。IP協(xié)議IPv4地址由32位二進(jìn)制數(shù)表示，通常采用點分十進(jìn)制表示法。IPv4地址空間有限，已經(jīng)面臨枯竭。IPv4地址結(jié)構(gòu)IPv6地址由128位二進(jìn)制數(shù)表示，采用冒號十六進(jìn)制表示法。IPv6具有更大的地址空間和更高的安全性。IPv6地址結(jié)構(gòu)IP協(xié)議及IPv4/IPv6地址結(jié)構(gòu)常見的路由選擇算法包括最短路徑算法、洪泛算法、距離矢量算法等，用于確定數(shù)據(jù)包從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)的最佳路徑。路由選擇算法靜態(tài)路由協(xié)議需要手動配置路由信息，適用于小型網(wǎng)絡(luò)或特定場景。靜態(tài)路由協(xié)議動態(tài)路由協(xié)議能夠自動學(xué)習(xí)和更新路由信息，常見的動態(tài)路由協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等。這些協(xié)議通過交換路由信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動化配置和優(yōu)化。動態(tài)路由協(xié)議路由選擇算法與路由協(xié)議CHAPTER傳輸層協(xié)議與技術(shù)05確保數(shù)據(jù)在發(fā)送端和接收端之間可靠、有序地傳輸。提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)多路復(fù)用與分用流量控制與擁塞控制錯誤檢測與糾正在同一主機(jī)上支持多個應(yīng)用程序同時通信，實現(xiàn)多路復(fù)用與分用。防止發(fā)送方過快地發(fā)送數(shù)據(jù)，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。通過校驗和等機(jī)制檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯誤，并進(jìn)行糾正。傳輸層功能與服務(wù)TCP協(xié)議原理及應(yīng)用TCP協(xié)議概述TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP連接建立與釋放通過三次握手建立連接，四次揮手釋放連接，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴CP數(shù)據(jù)傳輸采用滑動窗口機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)流量控制與擁塞控制。TCP應(yīng)用廣泛應(yīng)用于需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍埃鏦eb瀏覽、電子郵件、文件傳輸?shù)?。UDP應(yīng)用適用于對實時性要求較高、可以容忍少量數(shù)據(jù)丟失的場景，如實時音視頻傳輸、在線游戲等。UDP協(xié)議概述UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是一種無連接的、不可靠的、基于數(shù)據(jù)報的傳輸層通信協(xié)議。UDP數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送方將數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)報，直接發(fā)送給接收方，無需建立連接。接收方收到數(shù)據(jù)報后，根據(jù)端口號將數(shù)據(jù)交付給對應(yīng)的應(yīng)用程序。UDP特點傳輸速度快、開銷小、實時性強(qiáng)，但不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。UDP協(xié)議原理及應(yīng)用CHAPTER應(yīng)用層協(xié)議與技術(shù)06應(yīng)用層是用戶與網(wǎng)絡(luò)交互的接口，提供圖形化界面或命令行界面，方便用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作和管理。提供用戶界面應(yīng)用層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)可傳輸?shù)母袷?，如文本、圖像、音頻、視頻等，并進(jìn)行必要的編碼和壓縮。數(shù)據(jù)表示與編碼應(yīng)用層管理著用戶之間的會話，包括建立、維護(hù)和終止會話，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和同步。會話管理應(yīng)用層提供加密、認(rèn)證和授權(quán)等安全服務(wù)，保護(hù)用戶數(shù)據(jù)和隱私不受未經(jīng)授權(quán)的訪問和攻擊。安全服務(wù)應(yīng)用層功能與服務(wù)HTTP協(xié)議原理HTTP（HypertextTransferProtocol）是一種無狀態(tài)的請求/響應(yīng)協(xié)議，用于Web瀏覽器和服務(wù)器之間的通信。它使用TCP作為傳輸層協(xié)議，通過請求方法和URL來指定操作類型和資源位置，實現(xiàn)Web頁面的瀏覽和數(shù)據(jù)傳輸。HTTPS協(xié)議原理HTTPS（HTTPoverSSL/TLS）是在HTTP協(xié)議基礎(chǔ)上增加了SSL/TLS加密層，通過對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和身份認(rèn)證，提供更安全的Web通信服務(wù)。HTTP/HTTPS應(yīng)用HTTP和HTTPS協(xié)議廣泛應(yīng)用于Web瀏覽、電子商務(wù)、在線支付、社交網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。HTTP/HTTPS協(xié)議原理及應(yīng)用DNS（DomainNameSystem）：DNS是一種分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于將用戶可讀的域名轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可讀的IP地址，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的定位和訪問。DNS協(xié)議定義了域名的層次結(jié)構(gòu)、命名規(guī)則、查詢和更新等操作。DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol）：DHCP是一種動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議，用于自動給網(wǎng)絡(luò)上的計算機(jī)分配IP地址和其他網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（如子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等）。DHCP協(xié)議簡化了網(wǎng)絡(luò)管理，提高了IP地址的利用率。FTP（FileTransferProtocol）：FTP是一種文件傳輸協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行文件的上傳和下載。FTP協(xié)議支持多種文件類型和傳輸模式，提供用戶名和密碼認(rèn)證機(jī)制，確保文件傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。DNS/DHCP/FTP等常見應(yīng)用層協(xié)議介紹CHAPTER網(wǎng)絡(luò)安全與管理策略07惡意軟件、釣魚攻擊、DDoS攻擊、SQL注入等。定期更新軟件和操作系統(tǒng)、使用強(qiáng)密碼和多因素身份驗證、限制不必要的網(wǎng)絡(luò)訪問、安裝防病毒軟件等。網(wǎng)絡(luò)安全威脅與防范措施防范措施常見的網(wǎng)絡(luò)安全威脅通過設(shè)置規(guī)則來控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸，阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。