計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教材第十四章目錄計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述物理層與數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)安全局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多臺(tái)獨(dú)立自主的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)互聯(lián)，在通信軟件支持下實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間信息交換和資源共享的系統(tǒng)。從20世紀(jì)60年代的ARPANET開(kāi)始，經(jīng)歷了分組交換網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展階段，形成了今天的全球互聯(lián)網(wǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展發(fā)展歷程定義根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）；根據(jù)傳輸技術(shù)可分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。分類常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、環(huán)型、總線型、樹(shù)型和網(wǎng)狀型等。不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有不同的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)之間通信的規(guī)則和約定，包括語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序三個(gè)要素。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有TCP/IP、HTTP、FTP等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)和各層協(xié)議的集合。OSI七層模型（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層）和TCP/IP四層模型（網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層）是兩種典型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)02物理層與數(shù)據(jù)鏈路層物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最底層，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體的接口有關(guān)的一些特性，如機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和過(guò)程特性。物理層的基本概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實(shí)際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖和無(wú)線傳輸介質(zhì)等。傳輸介質(zhì)物理層的基本概念與傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的第二層，介于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的比特流的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立數(shù)據(jù)鏈路連接，采用差錯(cuò)控制、流量控制等方法，將有差錯(cuò)的物理線路變?yōu)闊o(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括鏈路管理、幀同步、差錯(cuò)控制、流量控制和尋址等。其中，鏈路管理負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放；幀同步負(fù)責(zé)識(shí)別幀的起始和終止；差錯(cuò)控制負(fù)責(zé)檢測(cè)并糾正傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤；流量控制負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)傳輸速率，以防止接收方來(lái)不及處理而丟失數(shù)據(jù)；尋址負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)鏈路層中識(shí)別不同的設(shè)備。數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念與功能HDLC協(xié)議01HDLC（High-LevelDataLinkControl，高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）協(xié)議是一種面向比特的同步數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，采用零比特插入/刪除技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸。PPP協(xié)議02PPP（Point-to-PointProtocol，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）是為在同等單元之間傳輸數(shù)據(jù)包這樣的簡(jiǎn)單鏈路設(shè)計(jì)的鏈路層協(xié)議。這種鏈路提供全雙工操作，并按照順序傳遞數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)協(xié)議03以太網(wǎng)協(xié)議定義了在局域網(wǎng)中傳輸數(shù)據(jù)的規(guī)范，包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范。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)制來(lái)解決多用戶競(jìng)爭(zhēng)信道的問(wèn)題。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議03網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層網(wǎng)絡(luò)層是OSI七層模型中的第三層，負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包，提供路由選擇和邏輯地址尋址等功能。網(wǎng)絡(luò)層的基本概念根據(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)包從源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。路由選擇通過(guò)IP地址等邏輯地址對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行標(biāo)識(shí)和尋址。邏輯地址尋址在傳輸過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)層可能需要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分段，并在接收端進(jìn)行重組，以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)鏈路的傳輸能力。數(shù)據(jù)包的分段與重組網(wǎng)絡(luò)層的基本概念與功能IP協(xié)議ICMP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸IP數(shù)據(jù)包，提供無(wú)連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。ARP協(xié)議用于將32位的IP地址解析為MAC地址，以實(shí)現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)的通信。ICMP協(xié)議用于在IP主機(jī)和路由器之間傳遞控制消息，如網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)、超時(shí)等。RARP協(xié)議用于將MAC地址解析為IP地址，常用于無(wú)盤工作站等場(chǎng)景。會(huì)話管理傳輸層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會(huì)話，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。傳輸層的基本概念傳輸層是OSI七層模型中的第四層，負(fù)責(zé)提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，建立、管理和終止會(huì)話。數(shù)據(jù)分段與重組在傳輸過(guò)程中，傳輸層可能需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，并在接收端進(jìn)行重組，以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的處理能力。錯(cuò)誤控制傳輸層通過(guò)確認(rèn)機(jī)制、超時(shí)重傳等機(jī)制實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤控制，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。流量控制傳輸層通過(guò)滑動(dòng)窗口等機(jī)制實(shí)現(xiàn)流量控制，防止發(fā)送方過(guò)快地發(fā)送數(shù)據(jù)而導(dǎo)致接收方來(lái)不及處理。傳輸層的基本概念與功能04應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用層的基本概念應(yīng)用層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最高層，負(fù)責(zé)為用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用程序接口。它通過(guò)應(yīng)用層協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信和數(shù)據(jù)交換。應(yīng)用層的主要功能包括以下幾個(gè)方面應(yīng)用層通過(guò)圖形化界面或命令行界面為用戶提供與網(wǎng)絡(luò)交互的接口，使得用戶可以方便地使用各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。應(yīng)用層為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供支持，如電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄等。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?，并在接收端將?shù)據(jù)還原為原始格式。應(yīng)用層的功能支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換提供用戶界面應(yīng)用層的基本概念與功能要點(diǎn)三HTTP協(xié)議HTTP（HypertextTransferProtocol，超文本傳輸協(xié)議）是一種用于WWW（WorldWideWeb，萬(wàn)維網(wǎng)）的協(xié)議，它規(guī)定了瀏覽器和服務(wù)器之間的通信規(guī)則。HTTP協(xié)議支持請(qǐng)求/響應(yīng)模型，客戶端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器返回響應(yīng)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二FTP協(xié)議FTP（FileTransferProtocol，文件傳輸協(xié)議）是一種用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸文件的協(xié)議。它支持上傳和下載文件，并提供了用戶身份驗(yàn)證和目錄瀏覽等功能。SMTP協(xié)議SMTP（SimpleMailTransferProtocol，簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議）是一種用于發(fā)送電子郵件的協(xié)議。它規(guī)定了郵件服務(wù)器之間的通信規(guī)則，支持郵件的發(fā)送、接收和轉(zhuǎn)發(fā)等操作。要點(diǎn)三常見(jiàn)的應(yīng)用層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)安全的基本概念網(wǎng)絡(luò)安全是指保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)、攻擊或破壞的能力。網(wǎng)絡(luò)安全的目標(biāo)是確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的機(jī)密性、完整性和可用性。加密技術(shù)采用加密算法對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的機(jī)密性和完整性。網(wǎng)絡(luò)安全的防范措施為了保障網(wǎng)絡(luò)安全，可以采取以下防范措施身份驗(yàn)證技術(shù)通過(guò)用戶名和密碼等方式驗(yàn)證用戶身份，防止未經(jīng)授權(quán)的用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源。防火墻技術(shù)通過(guò)配置防火墻規(guī)則，限制外部網(wǎng)絡(luò)對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和攻擊。漏洞掃描與修復(fù)定期對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行漏洞掃描和修復(fù)工作，及時(shí)消除潛在的安全隱患。網(wǎng)絡(luò)安全的基本概念與防范措施05局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是一種在有限地理范圍內(nèi)（如同一建筑物、校園或工業(yè)園區(qū)內(nèi)）實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與各種外部設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)之間以及計(jì)算機(jī)與Internet之間的互連和通信的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)包括：高數(shù)據(jù)傳輸速率（通常為10Mbps~10Gbps）、短距離通信（通常在幾公里以內(nèi)）、低成本、易于管理和維護(hù)等。局域網(wǎng)的基本概念與特點(diǎn)以太網(wǎng)（Ethernet）以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，它采用基帶傳輸方式，通過(guò)雙絞線或光纖等介質(zhì)連接計(jì)算機(jī)和設(shè)備，具有高速、可靠、靈活和易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing）令牌環(huán)網(wǎng)是一種基于令牌的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，它通過(guò)傳遞一個(gè)特殊的令牌來(lái)控制對(duì)共享資源的訪問(wèn)，具有傳輸延時(shí)確定、高可靠性和良好的實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)。光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）FDDI是一種基于光纖傳輸?shù)沫h(huán)形網(wǎng)絡(luò)，它采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，具有高速、高可靠性、長(zhǎng)距離傳輸和容錯(cuò)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的局域網(wǎng)技術(shù)無(wú)線局域網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)包括：無(wú)需布線、靈活性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)和易于管理等。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線局域網(wǎng)的傳輸速率和安全性也在不斷提高。無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是一種利用無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間和計(jì)算機(jī)與Internet之間的互連和通信的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。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)（如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等），它們定義了物理層和媒體訪問(wèn)控制層（MAC層）的規(guī)范，提供了不同的傳輸速率、頻段和調(diào)制方式等特性。無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)06廣域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)的基本概念與特點(diǎn)廣域網(wǎng)（WideAreaNetwor…覆蓋地理范圍廣泛，連接多個(gè)城市、國(guó)家甚至全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。覆蓋范圍廣可跨越多個(gè)地區(qū)和國(guó)家，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。傳輸速率低由于傳輸距離遠(yuǎn)，信號(hào)衰減和傳輸時(shí)延較大，導(dǎo)致傳輸速率相對(duì)較低。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜涉及多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理較為復(fù)雜。0102公用電話交換網(wǎng)（PST…利用公共電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，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)進(jìn)行傳輸。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISD…提供端到端的數(shù)字連接，支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等多種業(yè)務(wù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）采用數(shù)字信道直接傳輸數(shù)據(jù)，具有高可靠性、低時(shí)延和高速率等特點(diǎn)。幀中繼（FrameR…一種面向連接的快速分組交換技術(shù)，適用于突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸。ATM（Asynchr…一種面向連接的、基于信元的快速分組交換技術(shù)，提供多種服務(wù)質(zhì)量保證。030405常見(jiàn)的廣域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)接入技術(shù)DSL（DigitalSubscrib…利用普通電話線提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，包括ADSL、VDSL等不同類型。電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）利用有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)共享帶寬實(shí)現(xiàn)高速接入。以太網(wǎng)接入將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于廣域網(wǎng)接入，通過(guò)光纖等傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)高速、遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。無(wú)線接入利用無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)接入，包括蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等不同方式。07網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)網(wǎng)絡(luò)管理的定義網(wǎng)絡(luò)管理是指通過(guò)一系列技術(shù)手段和工具，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)視、控制、配置和故障排除，以確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和高效性能。網(wǎng)絡(luò)管理的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可用性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)提供靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足用戶需求。網(wǎng)絡(luò)管理的基本概念與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）NMS是一種集中式的網(wǎng)絡(luò)管理工具，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控。SNMP是一種基于TCP/IP協(xié)議族的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間交換管理信息。RMON是一種遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)診斷工具包括ping、traceroute、netstat等，用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)故障。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）遠(yuǎn)程監(jiān)控（RMON