計算機網(wǎng)絡(luò)原理本課程將深入探討計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，涵蓋網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議、安全等方面，為同學(xué)們提供全面而深入的網(wǎng)絡(luò)原理學(xué)習(xí)體驗。課程概述課程目標(biāo)理解計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念和工作原理，掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。課程內(nèi)容從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概念、OSI模型和TCP/IP協(xié)議族到物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議，以及網(wǎng)絡(luò)安全和未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢。計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展簡史1從早期分組交換網(wǎng)絡(luò)到互聯(lián)網(wǎng)的誕生，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)歷了巨大的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，應(yīng)用范圍也不斷擴展。2移動互聯(lián)網(wǎng)的興起，帶來了全新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)模式，改變了人們的生活方式。3物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的出現(xiàn)，推動著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向更高速、更智能、更安全的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概念網(wǎng)絡(luò)由多個節(jié)點和連接這些節(jié)點的通信鏈路組成的系統(tǒng)。協(xié)議用于規(guī)范網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中節(jié)點和鏈路的物理或邏輯連接方式。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供的各種功能和應(yīng)用，例如電子郵件、文件傳輸、網(wǎng)頁瀏覽等。OSI參考模型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TCP/IP協(xié)議族1應(yīng)用層2傳輸層3網(wǎng)絡(luò)層4數(shù)據(jù)鏈路層5物理層物理層基礎(chǔ)傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖等。物理接口RJ-45、BNC、SC等。信號編碼曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等。網(wǎng)絡(luò)接口卡連接計算機和網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備。數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)幀格式數(shù)據(jù)鏈路層封裝的數(shù)據(jù)單元。介質(zhì)訪問控制解決多個節(jié)點共享同一傳輸介質(zhì)的沖突問題。錯誤檢測使用校驗和、CRC等方法檢測傳輸過程中的錯誤。局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)特點覆蓋范圍較小、傳輸速率高、安全性高、易于管理。常見類型以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等。以太網(wǎng)基礎(chǔ)10Base-T雙絞線傳輸。100FastEthernet快速以太網(wǎng)。1000GigabitEthernet千兆以太網(wǎng)。1000010GigabitEthernet萬兆以太網(wǎng)。交換機工作原理學(xué)習(xí)MAC地址交換機通過學(xué)習(xí)MAC地址建立MAC地址表。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀根據(jù)MAC地址表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀到目標(biāo)端口。沖突域分割交換機將網(wǎng)絡(luò)分割成多個沖突域，減少沖突發(fā)生。網(wǎng)絡(luò)層基礎(chǔ)路由器連接不同網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。IP協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的地址和路由。ICMP協(xié)議負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層錯誤報告和控制。IP地址與子網(wǎng)劃分IPv4地址32位二進制地址，例如。子網(wǎng)掩碼用于區(qū)分網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。子網(wǎng)劃分將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個子網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)效率。路由算法1距離向量算法每個路由器維護一個距離向量表，記錄到其他路由器的距離。2鏈路狀態(tài)算法每個路由器維護一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，記錄網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點和鏈路的連接情況。路由器工作原理1接收數(shù)據(jù)包并解析IP地址。2根據(jù)路由表查找最佳路徑。3轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到下一跳路由器。傳輸層基礎(chǔ)端口號用于區(qū)分不同應(yīng)用程序的通信。流量控制控制數(shù)據(jù)傳輸速率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞。錯誤控制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。TCP協(xié)議面向連接建立連接后才能傳輸數(shù)據(jù)?？煽總鬏斒褂么_認(rèn)機制和重傳機制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。流量控制控制?shù)據(jù)傳輸速率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞。UDP協(xié)議無連接不需要建立連接就可以傳輸數(shù)據(jù)。不可靠傳輸不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，速度快。?yīng)用場景實時視頻、語音傳輸、游戲等。應(yīng)用層基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸?shù)?。?yīng)用協(xié)議HTTP、SMTP、FTP等。HTTP協(xié)議超文本傳輸協(xié)議用于在Web服務(wù)器和客戶端之間傳輸網(wǎng)頁等信息。請求和響應(yīng)客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器返回響應(yīng)。無狀態(tài)協(xié)議每次請求都是獨立的，服務(wù)器不會記錄之前的請求。DNS系統(tǒng)域名解析將域名轉(zhuǎn)換為IP地址。層次結(jié)構(gòu)域名系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)，方便管理和維護。緩存機制提高域名解析速度。電子郵件協(xié)議SMTP簡單郵件傳輸協(xié)議，用于發(fā)送電子郵件。POP3郵局協(xié)議版本3，用于接收電子郵件。IMAP互聯(lián)網(wǎng)郵件訪問協(xié)議，用于訪問電子郵件。文件傳輸協(xié)議FTP文件傳輸協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)中傳輸文件。TFTP簡單文件傳輸協(xié)議，簡化FTP操作。SFTP安全文件傳輸協(xié)議，提供加密保護。網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)1保密性2完整性3可用性密碼學(xué)基礎(chǔ)對稱加密加密和解密使用同一個密鑰。非對稱加密使用兩個密鑰，一個用于加密，另一個用于解密。哈希函數(shù)將任意長度的輸入轉(zhuǎn)換為固定長度的輸出。網(wǎng)絡(luò)攻擊類型1拒絕服務(wù)攻擊2惡意代碼攻擊3數(shù)據(jù)竊取攻擊4網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽攻擊入侵檢測與防御防火墻阻止來自外部網(wǎng)絡(luò)的入侵。入侵檢測系統(tǒng)檢測網(wǎng)絡(luò)中的異常行為。反病毒軟件檢測和清除病毒。網(wǎng)絡(luò)安全策略1訪問控制控制用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)限。2數(shù)據(jù)加密保護數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?漏洞管理及時修復(fù)網(wǎng)絡(luò)漏洞。4安全審計定期檢查網(wǎng)絡(luò)安全狀況。未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢5G網(wǎng)絡(luò)高速率、