計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第1章

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第1章contents目錄計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理與安全計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多臺(tái)地理上分散的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，在相應(yīng)軟件支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從ARPANET到Internet的發(fā)展歷程，由最初的軍事應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到民用領(lǐng)域，并隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷發(fā)展和完善。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展發(fā)展歷程定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)軟件等組成。組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)包括資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩部分。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和資源共享，通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和通信控制。結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理、負(fù)載均衡等功能。功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如辦公自動(dòng)化、遠(yuǎn)程教育、電子商務(wù)、智能制造等。同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景將更加廣闊。應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)02通過(guò)某種媒體進(jìn)行的信息傳遞和交流，目的是傳遞消息。通信定義通信系統(tǒng)組成通信方式分類(lèi)信源、信宿、信道、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備等。單工、半雙工和全雙工通信。030201通信基本概念數(shù)字通信利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信方式，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別模擬信號(hào)是連續(xù)變化的物理量，數(shù)字信號(hào)是離散的二進(jìn)制代碼。模擬通信利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信方式，如電話通信。模擬通信與數(shù)字通信并行傳輸與串行傳輸并行傳輸是同時(shí)傳輸多個(gè)比特，串行傳輸是逐位傳輸比特。同步傳輸與異步傳輸同步傳輸以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，異步傳輸以字符為單位進(jìn)行傳輸。單工、半雙工和全雙工通信的數(shù)據(jù)傳輸方式單工通信只能單向傳輸數(shù)據(jù)，半雙工通信可以雙向交替?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，全雙工通信可以雙向同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸方式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)03物理層01負(fù)責(zé)傳輸比特流，提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。數(shù)據(jù)鏈路層02在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過(guò)差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀在信道上無(wú)差錯(cuò)的傳輸，并進(jìn)行各電路上的動(dòng)作系列。網(wǎng)絡(luò)層03在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可能會(huì)經(jīng)過(guò)很多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過(guò)很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)及時(shí)傳送。OSI參考模型傳輸層：該層的任務(wù)時(shí)根據(jù)通信子網(wǎng)的特性最佳的利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠和經(jīng)濟(jì)的方式，為兩個(gè)端系統(tǒng)（也就是源站和目的站）的會(huì)話層之間，提供建立、維護(hù)和取消傳輸連接的功能，負(fù)責(zé)可靠地傳輸數(shù)據(jù)。會(huì)話層：不參與具體的傳輸，它提供包括訪問(wèn)驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。表示層：主要包括數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)加密。應(yīng)用層：應(yīng)用層是OSI參考模型中的最高層，它是計(jì)算機(jī)用戶(hù)，以及各種應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口。OSI參考模型TCPIPUDPICMPTCP/IP協(xié)議族傳輸控制協(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。用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，是一種無(wú)連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡(jiǎn)單的不可靠信息傳送服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議，是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的協(xié)議。Internet控制報(bào)文協(xié)議，是IP層的協(xié)議，用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息。典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備介紹交換機(jī)交換機(jī)是一種用于電（光）信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。路由器路由器是連接兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)間起網(wǎng)關(guān)的作用，是讀取每一個(gè)數(shù)據(jù)包中的地址然后決定如何傳送的專(zhuān)用智能性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。服務(wù)器服務(wù)器指的是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為客戶(hù)機(jī)提供某種服務(wù)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī).服務(wù)器安裝有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和各種服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)軟件的服務(wù)器軟件.服務(wù)器具有高速CPU運(yùn)算能力,長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行,強(qiáng)大I/O外部數(shù)據(jù)吞吐能力以及更好的擴(kuò)展性.局域網(wǎng)技術(shù)04局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是一種在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間通信的網(wǎng)絡(luò)，通常覆蓋一個(gè)建筑物、校園或企業(yè)園區(qū)等。通常限制在幾公里以?xún)?nèi)。數(shù)據(jù)傳輸速率較高，一般為10Mbps至10Gbps。由于傳輸距離短，信號(hào)衰減和干擾較小，誤碼率較低。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對(duì)較小，管理和維護(hù)相對(duì)容易。地理范圍小低誤碼率易于管理和維護(hù)高速傳輸局域網(wǎng)概述及特點(diǎn)以太網(wǎng)技術(shù)原理：以太網(wǎng)采用帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CD）機(jī)制，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信。當(dāng)計(jì)算機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先監(jiān)聽(tīng)信道是否空閑，如果空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)；如果不空閑，則等待一段時(shí)間后再?lài)L試發(fā)送。在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中，如果檢測(cè)到?jīng)_突（即同時(shí)有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)），則立即停止發(fā)送，并等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次嘗試發(fā)送。以太網(wǎng)技術(shù)原理及標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)原理及標(biāo)準(zhǔn)使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps。使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，數(shù)據(jù)傳輸速率為1Gbps。使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Gbps。10BASE-T100BASE-TX1000BASE-T10GBASE-T無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)原理IEEE802.11gIEEE802.11nIEEE802.11acIEEE802.11bIEEE802.11a無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）利用無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信。常見(jiàn)的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，采用無(wú)線電磁波作為傳輸介質(zhì)，通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)（AP）與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。使用5GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbps。使用2.4GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)11Mbps。使用2.4GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbps。采用MIMO技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)600Mbps。使用5GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Gbps以上。無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)原理及標(biāo)準(zhǔn)廣域網(wǎng)技術(shù)05網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜廣域網(wǎng)涉及多種不同的傳輸媒介、協(xié)議和設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。廣域網(wǎng)定義廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）是一種覆蓋廣闊地理區(qū)域的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，通常連接多個(gè)城市、國(guó)家甚至全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。覆蓋范圍廣廣域網(wǎng)可以覆蓋數(shù)百公里甚至數(shù)千公里的范圍，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。傳輸速率低由于廣域網(wǎng)傳輸距離遠(yuǎn)，信號(hào)衰減和傳輸延遲較大，因此傳輸速率相對(duì)較低。廣域網(wǎng)概述及特點(diǎn)利用公共電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹V域網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)在電話線上傳輸。公共交換電話網(wǎng)（PSTN）一種數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提供端到端的數(shù)字連接，支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等多種業(yè)務(wù)。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）一種利用數(shù)字信道提供半永久性連接的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，主要提供中、高速率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）一種用于連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，通過(guò)在數(shù)據(jù)鏈路層使用簡(jiǎn)化的方法實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。幀中繼（FrameRelay）典型廣域網(wǎng)技術(shù)介紹要點(diǎn)三接入網(wǎng)定義接入網(wǎng)是指將用戶(hù)設(shè)備連接到核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)部分，負(fù)責(zé)提供用戶(hù)接入和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二接入網(wǎng)技術(shù)原理接入網(wǎng)技術(shù)包括有線接入和無(wú)線接入兩種方式。有線接入技術(shù)如DSL、CableModem等通過(guò)銅線或光纖等有線媒介傳輸數(shù)據(jù)；無(wú)線接入技術(shù)如WLAN、WWAN等則通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。接入網(wǎng)技術(shù)需要解決用戶(hù)設(shè)備的接入認(rèn)證、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩缘葐?wèn)題。接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為了保證不同廠商的設(shè)備能夠互操作，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了相應(yīng)的接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，如ITU-T的G.902、IEEE的802.3ah等。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了接入網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、接口規(guī)范、傳輸協(xié)議等方面的內(nèi)容。要點(diǎn)三接入網(wǎng)技術(shù)原理及標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)管理與安全06網(wǎng)絡(luò)管理功能網(wǎng)絡(luò)管理的主要功能包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理和計(jì)費(fèi)管理等。網(wǎng)絡(luò)管理定義網(wǎng)絡(luò)管理是指對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行全面、綜合的管理，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置、網(wǎng)絡(luò)性能的監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與處理等。網(wǎng)絡(luò)管理的重要性隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜性的增加，網(wǎng)絡(luò)管理變得越來(lái)越重要。有效的網(wǎng)絡(luò)管理可以提高網(wǎng)絡(luò)的可用性、可靠性和安全性，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。網(wǎng)絡(luò)管理概述及功能常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)安全威脅與防范策略加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)教育，提高用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的認(rèn)識(shí)和重視程度，也是防范網(wǎng)絡(luò)安全威脅的重要措施。網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)教育網(wǎng)絡(luò)安全威脅是指可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成危害的各種因素，包括病毒、蠕蟲(chóng)、木馬、惡意軟件、黑客攻擊等。常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)安全威脅為了防范網(wǎng)絡(luò)安全威脅，可以采取一系列策略，如安裝防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)、定期更新操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序補(bǔ)丁、限制不必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、使用強(qiáng)密碼并定期更換等。防范策略密碼學(xué)原理密碼學(xué)是研究如何隱藏信息的科學(xué)，包括加密和解密兩個(gè)過(guò)程。加密是將明文信息轉(zhuǎn)換為密文信息的過(guò)程，而解密是將密文信息還