計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)概述 【知識(shí)精講精研】 中職高一信息技術(shù)高教版（2021）課件　

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)概述OverviewofBasicKnowledgeofComputerNetworks.2023網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)加密技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與協(xié)議分組交換與電路交換技術(shù)傳輸媒介與信號(hào)傳輸技術(shù)計(jì)算機(jī)通信的基本概念目錄01計(jì)算機(jī)通信的基本概念Basicconceptsofcomputercommunication.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與分類我們可以進(jìn)一步探討計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的具體分類方式。按照地理范圍的不同，可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等幾個(gè)層次。其中，局域網(wǎng)指的是在一個(gè)局限范圍內(nèi)（如企業(yè)、學(xué)校、家庭等）建立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)則擴(kuò)展到城市范圍內(nèi)。廣域網(wǎng)則覆蓋了大范圍的地理區(qū)域，如跨越省市。而互聯(lián)網(wǎng)則是全球范圍內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)。除此之外，根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還可以分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)等多種類型。有線網(wǎng)絡(luò)采用電線、光纜等有線方式進(jìn)行通信，而無線網(wǎng)絡(luò)則通過無線電波進(jìn)行通信。以上分類方式均是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中重要的概念，對(duì)于理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)非常重要。OSI七層模型與TCP/IP協(xié)議1.OSI七層模型的詳細(xì)解析OSI七層模型是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)，它將網(wǎng)絡(luò)通信的各個(gè)層次分成了七個(gè)不同的層次，包括物理層、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。在這個(gè)模型中，每個(gè)層次都具有自己獨(dú)特的功能和特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)調(diào)和高效。2.TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)與應(yīng)用TCP/IP協(xié)議是當(dāng)前最為常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它是Internet的核心協(xié)議之一，被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景中，包括網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)頁瀏覽等。TCP/IP協(xié)議以傳輸控制協(xié)議（TCP）和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)分組和路由等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)通信。同時(shí)，TCP/IP協(xié)議還具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好、安全性高等特點(diǎn)，成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信的主流協(xié)議之一。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳輸介質(zhì)1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式和布局形式。常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀等。其中，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最常用，其特點(diǎn)是中心節(jié)點(diǎn)承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)控制和管理任務(wù)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過中心節(jié)點(diǎn)互相通信，缺點(diǎn)是若中心節(jié)點(diǎn)故障則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將崩潰。而網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則是將每個(gè)節(jié)點(diǎn)與所有其他節(jié)點(diǎn)直接連接，通信效率高，但成本較高。2.傳輸介質(zhì):

傳輸介質(zhì)是信息從一個(gè)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)點(diǎn)時(shí)所經(jīng)過的物理路徑。傳輸介質(zhì)的種類有許多，如導(dǎo)線、光纜、無線電波等。其中導(dǎo)線傳輸介質(zhì)是最常見的，分為雙絞線、同軸電纜和光纖等不同類型，其選擇要根據(jù)實(shí)際情況確定。比如，大型局域網(wǎng)一般選用光纖傳輸介質(zhì)，其帶寬較大，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾性能也好；而小型局域網(wǎng)則可以選用雙絞線或同軸電纜，成本較低。VIEWMORE02傳輸媒介與信號(hào)傳輸技術(shù)Transmissionmediaandsignaltransmissiontechnology.傳輸媒介分類與特點(diǎn)傳輸媒介是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的載體，可以根據(jù)傳輸方式和物理特性進(jìn)行分類。常見的傳輸媒介有雙絞線、同軸電纜、光纖和無線傳輸。其中，雙絞線因?yàn)槌杀镜土?、易于使用而被廣泛應(yīng)用。第一方面，雙絞線的特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速度低。由于雙絞線線的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部線材的電磁場(chǎng)互相抵消，從而相對(duì)于其他傳輸媒介來說，抗干擾能力更強(qiáng)。但是，雙絞線的傳輸速度相對(duì)較慢，適合用于低速數(shù)據(jù)傳輸。第二方面，光纖的特點(diǎn)是傳輸速度快，適合長(zhǎng)距離傳輸。光纖是利用光波進(jìn)行傳輸，其傳輸速度遠(yuǎn)高于其他傳輸媒介，而且不受電磁干擾。因此，光纖適合用于長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸，比如跨越大?；驀?guó)界的網(wǎng)絡(luò)傳輸。但是，光纖的成本較高，對(duì)于一些低速網(wǎng)絡(luò)傳輸并不適用。有線傳輸媒介是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中重要的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)之一，它可以分為兩大類：雙絞線和同軸電纜。針對(duì)這一主題，我們可以從以下兩個(gè)方面來進(jìn)一步介紹。雙絞線是一種多股細(xì)銅線以特定方式纏繞在一起的傳輸介質(zhì)，主要有兩種類型，分別為無屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）。UTP適用于較短的距離傳輸，而STP適用于需要抗干擾性能較高的場(chǎng)合。雙絞線可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，主要應(yīng)用在局域網(wǎng)中。同軸電纜是一種由中心導(dǎo)體、保護(hù)層、絕緣層和外層絕緣層構(gòu)成的傳輸介質(zhì)。同軸電纜適用于傳輸范圍較大的場(chǎng)合，如過長(zhǎng)的局域網(wǎng)或小型廣域網(wǎng)。其優(yōu)勢(shì)在于信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠，抗干擾性能強(qiáng)，適用于高速數(shù)據(jù)傳輸和長(zhǎng)距離傳輸。有線傳輸媒介類型介紹無線傳輸媒介類型介紹1.無線傳輸媒介的基本分類：根據(jù)無線傳輸方式和頻率范圍的不同，可將無線傳輸媒介分為短距離無線傳輸媒介、中距離無線傳輸媒介和長(zhǎng)距離無線傳輸媒介。其中，短距離無線傳輸媒介主要包括NFC、藍(lán)牙、Zigbee等；中距離無線傳輸媒介主要包括Wi-Fi、Li-Fi等；長(zhǎng)距離無線傳輸媒介主要包括GSM、CDMA、LTE等。2.無線傳輸媒介的考量指標(biāo)：在選擇無線傳輸媒介時(shí)，一般需要考慮以下指標(biāo)：帶寬、傳輸速率、傳輸距離、可靠性、安全性、功耗、成本等。不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求會(huì)對(duì)這些指標(biāo)有不同的要求，需要綜合考慮后做出選擇。例如，對(duì)于要求傳輸范圍小、傳輸速率高、功耗低的應(yīng)用場(chǎng)景，可以選擇藍(lán)牙或Zigbee等短距離無線傳輸媒介；對(duì)于要求傳輸范圍廣、可靠性高、成本相對(duì)低的應(yīng)用場(chǎng)景，可以選擇GSM、CDMA等長(zhǎng)距離無線傳輸媒介。03分組交換與電路交換技術(shù)Groupexchangeandcircuitexchangetechnology.1.分組交換的特點(diǎn)分組交換具有以下特點(diǎn)：可以提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，因?yàn)椴徽加谜麄€(gè)傳輸?shù)膸挘豢梢詫?shí)現(xiàn)多用戶共享網(wǎng)絡(luò)資源；每個(gè)分組都可以獨(dú)立的傳輸，因此可以按需傳輸；但是，由于需要進(jìn)行分組傳輸管理，增加了處理時(shí)間，使得傳輸延遲較大，并且容易發(fā)生擁塞問題。分組交換需要使用各種協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，其中最常用的是TCP/IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議是一組規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，定義了計(jì)算機(jī)之間的通信方式和數(shù)據(jù)交換過程。其中，IP協(xié)議主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸，而TCP協(xié)議則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸控制和錯(cuò)誤糾正。2.

分組交換的發(fā)展歷程分組交換技術(shù)的發(fā)展歷程包括兩個(gè)階段：第一階段是X.25等傳統(tǒng)分組交換技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)被淘汰；第二階段是以IP為代表的新一代分組交換技術(shù)，該技術(shù)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，分組交換技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在Internet、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。分組交換基本概念分組交換與電路交換技術(shù)分組交換是一種網(wǎng)絡(luò)通訊方式，其核心思想是將傳輸數(shù)據(jù)拆分成不同的數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸后再將其組合起來。分組交換的優(yōu)點(diǎn)之一是能夠高效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，因?yàn)閿?shù)據(jù)包在傳輸過程中并不需要占用傳輸線路的所有帶寬，而是按需使用。然而，分組交換的缺點(diǎn)之一是容易出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，尤其是在網(wǎng)絡(luò)流量高峰期，因?yàn)楦鱾€(gè)數(shù)據(jù)包相互獨(dú)立，交換機(jī)無法控制數(shù)據(jù)包的速率和優(yōu)先級(jí)。因此，一些特殊的算法和技術(shù)被廣泛應(yīng)用于分組交換中，以確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性，例如擁塞控制、流量控制和分時(shí)分段技術(shù)等。分組交換優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)Advantagesanddisadvantagesofpacketswitching.1.基本原理：分組交換是指將長(zhǎng)報(bào)文分為較短的數(shù)據(jù)包，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥康牡氐倪^程。在分組傳輸過程中，每個(gè)數(shù)據(jù)包被視為一個(gè)獨(dú)立的單元，并在傳輸過程中以不同的路徑發(fā)送到目的地，這種方式避免了傳統(tǒng)電路交換的瓶頸問題，大大增加了網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量和效率。2.常見的分組交換協(xié)議：常用的分組交換協(xié)議有IP協(xié)議和TCP協(xié)議。其中，IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，主要用于路由選擇和數(shù)據(jù)分組傳輸，而TCP協(xié)議是傳輸層的協(xié)議，主要用于可靠的數(shù)據(jù)傳輸控制和錯(cuò)誤重傳機(jī)制。這兩個(gè)協(xié)議一起實(shí)現(xiàn)了分組交換網(wǎng)絡(luò)的基本功能，使得數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中快速、可靠地傳輸。分組交換協(xié)議04網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與協(xié)議NetworkTopologyandProtocols.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要概念，根據(jù)連接方式的不同，可以將其分為多種類型。其中，常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型包括星型、總線型、環(huán)型、網(wǎng)狀型等。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種以中心節(jié)點(diǎn)為核心，輻射式地連接多個(gè)子節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有易于維護(hù)、易于擴(kuò)展、故障隔離等優(yōu)點(diǎn)，然而，在中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種節(jié)點(diǎn)之間相互連接的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與其他任何節(jié)點(diǎn)直接通信。該結(jié)構(gòu)具有高可靠性、高容錯(cuò)性以及高度靈活性等優(yōu)點(diǎn)，但是在擴(kuò)展性和成本方面可能存在問題?？傊?，不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型各具特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，以求最佳的性能和效果。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類與特點(diǎn)1.OSI七層模型是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)模型，它將網(wǎng)絡(luò)通信過程劃分為7個(gè)層次：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，每個(gè)層次具有自己的協(xié)議和功能。2.TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)使用的協(xié)議，它是一組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集合，包含傳輸控制協(xié)議（TCP）、網(wǎng)際協(xié)議（IP）、地址解析協(xié)議（ARP）、域名系統(tǒng)（DNS）等協(xié)議，是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)。3.OSI七層模型與TCP/IP協(xié)議存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層對(duì)應(yīng)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層對(duì)應(yīng)TCP/IP協(xié)議的傳輸層，會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層對(duì)應(yīng)TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用層。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系使得網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更為統(tǒng)一和規(guī)范。OSI七層模型與TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的種類與原理網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，它規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備之間的通信方式和數(shù)據(jù)交換的格式。常見的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有TCP/IP協(xié)議、HTTP協(xié)議、FTP協(xié)議、SMTP協(xié)議和DNS協(xié)議等。其中，TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)中最主要的協(xié)議，它由傳輸控制協(xié)議TCP和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP兩部分組成。TCP主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院土骺刂疲鳬P則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和尋址。此外，HTTP協(xié)議是超文本傳輸協(xié)議，它負(fù)責(zé)Web數(shù)據(jù)的傳送和交換；FTP協(xié)議是文件傳輸協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)文件的上傳和下載；SMTP協(xié)議是簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議，用于電子郵件的傳輸；DNS協(xié)議是域名解析協(xié)議，負(fù)責(zé)將域名解析為IP地址。了解這些常見的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以及它們的原理和功能，對(duì)于提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和管理能力至關(guān)重要。VIEWMORE05網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)加密技術(shù)NetworkSecurityandDataEncryptionTechnology.網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)加密技術(shù)1.傳輸控制協(xié)議（TCP）：TCP是一種面向連接的協(xié)議，主要負(fù)責(zé)傳輸大量數(shù)據(jù)和確保傳輸?shù)目煽啃?。TCP通過三次握手建立連接，并使用滑動(dòng)窗口機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)的流控、傳輸和接收。此外，TCP還提供了擁塞控制、重傳控制等多種機(jī)制，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。2.用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）：UDP是一種無連接的協(xié)議，主要用于傳輸少量數(shù)據(jù)。UDP分組中只包含很少的控制信息，這使其更加輕量級(jí)和高效。但是，UDP并不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，也沒有擁塞控制等機(jī)制，因此在某些情況下可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、亂序等問題。綜上所述，傳輸層協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中重要的一環(huán)，TCP和UDP是其兩個(gè)主要實(shí)現(xiàn)方式。1.數(shù)字證書的基本原理：數(shù)字證書是一種公鑰證書，由證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)（CA）頒發(fā)。數(shù)字證書用于證明某個(gè)公鑰的身份，可以認(rèn)證電子文檔的真實(shí)性和完整性，防止信息篡改和偽造。數(shù)字證書中包含了公鑰、證書持有者的身份信息以及證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的簽名等內(nèi)容，可以通過證書鏈驗(yàn)證其真實(shí)性。2.數(shù)字證書的應(yīng)用場(chǎng)景：數(shù)字證書廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，如SSL/TLS協(xié)議、VPN、電子郵件加密與簽名、數(shù)字版權(quán)保護(hù)等。特別是在電子商務(wù)等領(lǐng)域，數(shù)字證書的重要性更加凸顯。數(shù)字證書的應(yīng)用可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可信度，有效保護(hù)用戶信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性。也稱為公鑰密碼或算法，是一種廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的加密技術(shù)。除了常見的RSA算法外，還有ElGamal、橢圓曲線加密等。1.優(yōu)點(diǎn)：非對(duì)稱加密相對(duì)于對(duì)稱加密有很明顯的優(yōu)點(diǎn)，最大的優(yōu)點(diǎn)是安全性高。傳統(tǒng)對(duì)稱加密因?yàn)椴捎猛粋€(gè)密鑰加密和解密，密鑰泄露導(dǎo)致加密信息也會(huì)被曝光。而非對(duì)稱加密則是通過兩個(gè)密鑰來進(jìn)行加解密操作，公鑰可以公開