【大學課件】本科網絡課程講義：LAN

本科網絡課程講義：LANLAN簡介局域網定義局域網（LAN）是指在有限的地理區(qū)域內，將多臺計算機和其他網絡設備連接起來的網絡。核心特點LAN通常由用戶私有，共享帶寬，信息傳輸速度快，成本低，易于管理。LAN的特點高帶寬LAN支持高數(shù)據傳輸速率，適合大文件傳輸和高帶寬應用程序。低延遲LAN網絡的距離較短，延遲較低，適用于實時通信和游戲。易于管理LAN網絡通常由單個管理員管理，方便集中控制和維護。LAN的組成計算機計算機是LAN的核心，負責數(shù)據處理、存儲和傳輸。網絡介質網絡介質用于連接計算機，傳輸數(shù)據信號。常見的網絡介質有雙絞線、同軸電纜和光纖。網絡設備網絡設備用于連接計算機，管理網絡流量。常見的網絡設備有集線器、交換機和路由器。數(shù)據鏈路層1幀數(shù)據鏈路層將數(shù)據封裝成幀2MAC地址用于識別網絡設備3流量控制防止網絡擁塞4錯誤檢測確保數(shù)據傳輸?shù)目煽啃晕锢韺觽鬏斀橘|物理層主要負責數(shù)據在網絡中的傳輸，使用雙絞線、同軸電纜或光纖作為介質。信號編碼物理層將數(shù)字信號轉換為模擬信號，通過傳輸介質進行傳輸。接口規(guī)范物理層定義了網絡設備之間連接的接口標準，如RJ-45接口。MAC層1數(shù)據幀MAC層負責將數(shù)據封裝成幀并發(fā)送到網絡中。2地址解析MAC地址用于識別網絡中的設備，每個設備都有一個唯一的MAC地址。3沖突檢測MAC層使用CSMA/CD協(xié)議來檢測網絡中的沖突并解決沖突。ARP協(xié)議地址解析協(xié)議ARP協(xié)議用于將IP地址轉換為MAC地址，以便數(shù)據包能夠在網絡中正確路由。工作原理當設備需要發(fā)送數(shù)據包到另一個設備時，它會首先檢查本地ARP緩存。如果緩存中沒有目標設備的MAC地址，則會廣播ARP請求。交換機交換機是一種網絡設備，可以連接多個網絡設備，并根據MAC地址轉發(fā)數(shù)據包。交換機可以有效地隔離網絡流量，提高網絡性能。交換機通過建立MAC地址表來實現(xiàn)數(shù)據包轉發(fā)。當一個設備發(fā)送數(shù)據包時，交換機首先檢查MAC地址表，如果存在目標MAC地址，則直接將數(shù)據包轉發(fā)到目標設備，否則將數(shù)據包廣播到所有連接的設備。交換機的工作原理1幀轉發(fā)交換機根據MAC地址轉發(fā)數(shù)據幀。2地址學習交換機通過接收數(shù)據幀學習MAC地址與端口的對應關系。3數(shù)據幀過濾交換機只將數(shù)據幀轉發(fā)到目標端口，避免廣播數(shù)據。路由表1存儲網絡信息路由表存儲著網絡中不同網絡的地址信息，以及到達這些網絡的最佳路徑。2數(shù)據包轉發(fā)依據路由器根據路由表中存儲的信息，決定數(shù)據包的轉發(fā)路徑。3動態(tài)更新機制路由表會根據網絡狀況的變化進行動態(tài)更新，確保數(shù)據包的最佳傳輸路徑。路由器路由器是網絡中連接不同網絡的設備，負責轉發(fā)數(shù)據包。它通過路由表來判斷數(shù)據包的目的地，并選擇最佳路徑進行轉發(fā)。路由器可以連接不同的網絡類型，例如局域網(LAN)、廣域網(WAN)和互聯(lián)網。它可以用來隔離網絡、控制網絡流量和提供安全保障。路由器的功能路由選擇選擇最佳路徑轉發(fā)數(shù)據包。網絡安全過濾不安全流量，保護網絡安全。網絡連接連接不同網絡，實現(xiàn)網絡互通。TCP/IP協(xié)議簇1網絡通信基礎TCP/IP是現(xiàn)代互聯(lián)網的核心協(xié)議集，它定義了數(shù)據如何在網絡中傳輸。2分層結構TCP/IP協(xié)議簇被劃分為多個層，每一層負責特定的功能，例如數(shù)據傳輸、尋址和路由。3廣泛應用TCP/IP協(xié)議簇被廣泛用于各種網絡環(huán)境，從個人電腦到大型數(shù)據中心。IP地址IP地址互聯(lián)網協(xié)議地址（InternetProtocolAddress）,是一個由數(shù)字組成的標識符，用于在互聯(lián)網上識別和定位網絡設備。類型IPv4IPv6子網劃分1地址空間分配子網劃分將一個大的網絡地址空間劃分為更小的子網，以便更好地管理和分配網絡資源。2提高效率通過將網絡分成更小的子網，可以減少網絡廣播域，提高網絡效率。3安全性增強子網劃分可以隔離不同的網絡流量，增強網絡安全性。DHCP協(xié)議自動分配IPDHCP協(xié)議自動分配IP地址，簡化網絡配置。動態(tài)分配IPIP地址可以動態(tài)分配，提高地址利用率。管理IP地址DHCP服務器管理IP地址池，方便網絡管理。DNS解析域名系統(tǒng)域名系統(tǒng)（DNS）是互聯(lián)網的一項關鍵服務，用于將易于記憶的域名轉換為計算機可識別的IP地址。DNS服務器DNS服務器存儲域名與IP地址的映射關系，并負責將域名解析為IP地址。解析過程當用戶訪問網站時，瀏覽器會向DNS服務器發(fā)送域名解析請求，服務器根據映射關系返回對應的IP地址，然后瀏覽器才能與服務器建立連接。網絡安全數(shù)據保密保護敏感信息，防止未經授權的訪問和使用。數(shù)據完整性確保數(shù)據不被篡改或破壞，保持數(shù)據的準確性和可靠性。系統(tǒng)可用性確保網絡和系統(tǒng)正常運行，提供可靠的服務和訪問。防火墻防火墻是一項重要的安全措施，用于保護網絡免受來自外部的惡意攻擊和未經授權的訪問。它通過檢查進出網絡的網絡流量，并阻止與已定義規(guī)則不符的流量來實現(xiàn)這一目的。防火墻可以是硬件設備、軟件應用程序，或兩者結合。網絡攻擊類型拒絕服務攻擊通過大量請求或數(shù)據包使目標服務器或網絡資源無法正常響應合法用戶的請求。信息竊取通過各種手段獲取目標系統(tǒng)或用戶的敏感信息，如密碼、個人資料等。惡意軟件攻擊利用病毒、蠕蟲、木馬等惡意軟件來破壞系統(tǒng)、竊取數(shù)據或控制目標系統(tǒng)。網絡釣魚通過偽造郵件、短信或網站誘騙用戶提供敏感信息或點擊惡意鏈接。病毒與蠕蟲病毒病毒是一種能夠自我復制的惡意程序，它可以通過各種方式傳播，例如電子郵件附件、可執(zhí)行文件等。蠕蟲蠕蟲是一種能夠自我傳播的惡意程序，它不需要用戶干預即可在網絡上自行復制和傳播，往往會利用網絡漏洞來進行傳播。入侵檢測系統(tǒng)實時監(jiān)控入侵檢測系統(tǒng)實時分析網絡流量，識別可疑活動，并發(fā)出警報。安全分析安全分析師利用入侵檢測系統(tǒng)收集的數(shù)據，調查潛在威脅并采取防御措施。網絡安全入侵檢測系統(tǒng)是網絡安全防御的重要組成部分，保護網絡免受惡意攻擊。無線網絡無線網絡（WLAN）是使用無線電波進行數(shù)據傳輸?shù)木W絡，它不需要物理電纜連接設備。WLAN提供了更高的靈活性、移動性和易于部署的優(yōu)勢，使人們可以在各種環(huán)境中輕松地連接到網絡。WLAN通常使用無線路由器作為中心設備，連接到互聯(lián)網并向周圍的無線設備提供網絡訪問。無線設備，如筆記本電腦、智能手機和平板電腦，可以使用無線網卡接收無線路由器發(fā)出的無線信號。WLAN體系結構無線接入點(AP)連接無線設備到網絡的橋梁，負責無線信號的接收和發(fā)射。無線客戶端支持無線網絡的設備，例如筆記本電腦、手機等。無線路由器集成AP功能的路由器，可以同時提供無線接入和網絡連接。無線網絡的安全問題身份驗證弱密碼或未加密的網絡容易受到未經授權的訪問。數(shù)據加密未加密的數(shù)據傳輸可以被截獲和竊取。惡意軟件無線網絡容易受到惡意軟件攻擊，如病毒和蠕蟲。虛擬局域網隔離網絡流量VLAN可以將網絡流量隔離到不同的邏輯組，即使它們物理上位于同一個網絡中。提高網絡效率通過隔離流量，可以提高網絡性能，減少廣播域的范圍，從而降低網絡擁塞。簡化網絡管理VLAN使得管理大型網絡更容易，可以根據部門、功能或其他標準對網絡進行邏輯劃分。VLAN概念虛擬局域網將一個物理網絡分割成多個邏輯網絡，使不同VLAN之間相互隔離。增強安全性隔離不同部門或用戶組的網絡流量，防止敏感信息泄露。提高靈活性方便管理，可以根據需要創(chuàng)建和修改VLAN，滿足不同應用需求。VLAN的工作原理1標記將設備劃分到不同的VLAN2隔離不同VLAN之間的通信被阻止3轉發(fā)僅允許相同VLAN中的設備通信網絡管理性能監(jiān)控通過監(jiān)控網絡流量、設備狀態(tài)和用戶行為來識別潛