第七章計算機網(wǎng)絡(luò)與Internet

第七章計算機網(wǎng)絡(luò)與Internet目錄CONTENTS計算機網(wǎng)絡(luò)概述Internet基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與TCP/IP局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)管理01計算機網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)是指通過傳輸媒介相互連接的多個自治計算機系統(tǒng)。定義計算機網(wǎng)絡(luò)從20世紀(jì)60年代ARPANET的誕生開始，經(jīng)歷了局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等多個發(fā)展階段，技術(shù)不斷進步，應(yīng)用范圍越來越廣泛。發(fā)展計算機網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展計算機網(wǎng)絡(luò)由硬件（如路由器、交換機、計算機等）和軟件（如操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等）組成。根據(jù)覆蓋范圍和規(guī)模，計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與分類分類組成功能計算機網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)傳輸、資源共享、分布式處理等功能。應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于辦公自動化、電子商務(wù)、遠程教育、在線娛樂等領(lǐng)域，極大地改變了人們的生活和工作方式。計算機網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用02Internet基礎(chǔ)起源Internet起源于20世紀(jì)60年代的ARPANET，最初目的是為了實現(xiàn)計算機之間的通信和資源共享。發(fā)展歷程從ARPANET到NSFNET，再到如今的全球信息網(wǎng)，Internet經(jīng)歷了數(shù)次技術(shù)革新和發(fā)展。影響Internet的發(fā)展極大地推動了全球信息化的進程，改變了人們的生活和工作方式。Internet的起源與發(fā)展TCP/IP協(xié)議是Internet的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和路由。TCP/IP協(xié)議通過域名系統(tǒng)（DNS），用戶可以方便地訪問網(wǎng)站。域名系統(tǒng)超文本傳輸協(xié)議（HTTP）用于在Web瀏覽器和服務(wù)器之間傳輸網(wǎng)頁內(nèi)容。超文本傳輸協(xié)議如SMTP、POP3、FTP等，用于電子郵件、文件傳輸?shù)葢?yīng)用。應(yīng)用層協(xié)議Internet的體系結(jié)構(gòu)通過光纖、DSL等有線方式接入Internet。有線接入無線接入衛(wèi)星接入虛擬專用網(wǎng)絡(luò)包括Wi-Fi、4G/5G移動網(wǎng)絡(luò)等無線方式接入Internet。利用衛(wèi)星信號覆蓋范圍廣的特點，提供遠程接入服務(wù)。通過虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）技術(shù)，可以在公共網(wǎng)絡(luò)上建立加密通道，實現(xiàn)安全接入。Internet的接入方式03計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與TCP/IP計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是一組規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范計算機之間的通信和信息交換。協(xié)議定義計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常按照OSI（OpenSystemsInterconnection）模型進行分層，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。協(xié)議分層計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議確保不同計算機之間能夠可靠、高效地進行通信，實現(xiàn)資源共享、信息傳輸?shù)裙δ?。協(xié)議作用計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述TCP/IP協(xié)議族TCP/IP協(xié)議族是一組用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，包括傳輸控制協(xié)議（TCP）和網(wǎng)際協(xié)議（IP）。TCP/IP分層模型TCP/IP協(xié)議族同樣采用分層結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層（IP）、傳輸層（TCP/UDP）和應(yīng)用層（HTTP、FTP、SMTP等）。TCP/IP特點TCP/IP協(xié)議族具有簡單、靈活、開放和可擴展等特點，已成為當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)通信的主流協(xié)議。TCP/IP協(xié)議族定義FTP協(xié)議用于文件傳輸，實現(xiàn)文件上傳和下載功能。POP3協(xié)議用于接收電子郵件，實現(xiàn)郵件提取功能。SMTP協(xié)議用于發(fā)送電子郵件，實現(xiàn)郵件傳輸功能。HTTP協(xié)議用于Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間的通信，實現(xiàn)網(wǎng)頁瀏覽功能。DNS協(xié)議用于將域名轉(zhuǎn)換為IP地址，實現(xiàn)域名解析功能。常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議04局域網(wǎng)技術(shù)

局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)是一種在有限地理區(qū)域內(nèi)使用的計算機網(wǎng)絡(luò)，通常覆蓋范圍在幾十米到幾公里之間。局域網(wǎng)特點具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mbps-1Gbps），較低的延遲和誤碼率，支持大量設(shè)備連接，便于管理和維護。局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常見的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星型、總線型、環(huán)型和網(wǎng)狀型等。以太網(wǎng)歷史以太網(wǎng)（Ethernet）是由Xerox公司發(fā)明的，后來被DEC和Intel共同標(biāo)準(zhǔn)化，成為局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之一。以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)幀由7個字節(jié)的頭部（包括源和目標(biāo)MAC地址、類型字段等），18-1500字節(jié)的數(shù)據(jù)部分和4字節(jié)的幀校驗序列（FCS）組成。以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)常見的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括10Mbps的以太網(wǎng)（又稱DIX以太網(wǎng)）、100Mbps的快速以太網(wǎng)、1Gbps的千兆以太網(wǎng)和10Gbps的萬兆以太網(wǎng)等。010203以太網(wǎng)技術(shù)無線局域網(wǎng)（WLAN）是一種利用無線通信技術(shù)在有限區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠嬎銠C網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)定義無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)應(yīng)用無線局域網(wǎng)主要采用IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等。無線局域網(wǎng)廣泛應(yīng)用于家庭、辦公室、公共場所等領(lǐng)域，提供無線接入和移動通信服務(wù)。030201無線局域網(wǎng)技術(shù)05廣域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)的主要功能是實現(xiàn)大規(guī)模、遠距離的數(shù)據(jù)傳輸和通信，支持各種類型的服務(wù)和應(yīng)用，如電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、遠程登錄等。廣域網(wǎng)由多個子網(wǎng)組成，通過路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接，實現(xiàn)不同地域之間的通信和資源共享。廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）是一種跨越較大地理范圍的計算機網(wǎng)絡(luò)，通常連接不同地區(qū)或國家的計算機、終端設(shè)備以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。廣域網(wǎng)概述ATM（AsynchronousTransferMode，異步傳輸模式）是一種面向單元的、基于包的交換和多路復(fù)用技術(shù)。ATM采用固定長度的信元作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝?，具有高速傳輸和靈活的帶寬管理特點。ATM支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、視頻等多種業(yè)務(wù)，廣泛應(yīng)用于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)領(lǐng)域，特別是在寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）中得到了廣泛應(yīng)用。ATM技術(shù)123幀中繼（FrameRelay）是一種用于數(shù)據(jù)通信的協(xié)議，它基于X.25協(xié)議，簡化了通信過程，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。幀中繼采用變長幀格式，可以根據(jù)需要動態(tài)分配帶寬，支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸和快速數(shù)據(jù)交換。幀中繼技術(shù)廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)互聯(lián)、遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域，可以提供高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。幀中繼技術(shù)06網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)路由器是連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，能夠根據(jù)IP地址將數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)。路由器交換機是一種基于MAC地址的數(shù)據(jù)交換設(shè)備，能夠根據(jù)MAC地址將數(shù)據(jù)幀從一個端口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個端口。交換機集線器是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能夠?qū)⒍鄠€網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中傳輸。集線器網(wǎng)關(guān)是連接不同類型網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，使不同網(wǎng)絡(luò)之間能夠進行通信。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備概述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接與配置物理連接根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備類型，使用適當(dāng)?shù)木€纜和接口將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接在一起。IP地址配置為每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置唯一的IP地址，以便在網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)識該設(shè)備。路由配置根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸需求，配置路由器的路由表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的正確轉(zhuǎn)發(fā)。交換機配置根據(jù)MAC地址和端口需求，配置交換機的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則和VLAN設(shè)置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的正確轉(zhuǎn)發(fā)。TCP/IP協(xié)議簇是互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，包括TCP、UDP、IP、ICMP等協(xié)議，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸、路由和網(wǎng)絡(luò)控制等功能。TCP/IP協(xié)議簇常見的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用包括電子郵件、Web瀏覽、FTP傳輸、遠程登錄等，為用戶提供了便捷的信息交流和資源共享方式。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用局域網(wǎng)技術(shù)包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI等，實現(xiàn)了同一建筑物或區(qū)域內(nèi)計算機之間的互聯(lián)互通。局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)包括PPP、HDLC、FrameRelay、ATM等，實現(xiàn)了不同地區(qū)或國家之間的計算機互聯(lián)互通。廣域網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)與應(yīng)用07網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)安全是指保護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問、破壞、泄露、篡改等威脅，保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性、完整性和保密性。網(wǎng)絡(luò)安全定義隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出，保護網(wǎng)絡(luò)安全對于國家安全、經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定具有重要意義。網(wǎng)絡(luò)安全重要性常見的網(wǎng)絡(luò)安全威脅包括黑客攻擊、病毒和蠕蟲、木馬和間諜軟件、拒絕服務(wù)攻擊等。網(wǎng)絡(luò)安全威脅網(wǎng)絡(luò)安全概述安全漏洞掃描和評估安全漏洞掃描和評估用于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用存在的安全漏洞，通過掃描和評估網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險并及時修復(fù)。防火墻技術(shù)防火墻是用于阻止未經(jīng)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)通信的系統(tǒng)，通過設(shè)置安全策略，對網(wǎng)絡(luò)流量進行監(jiān)控和過濾，防止惡意攻擊和非法訪問。加密技術(shù)加密技術(shù)用于保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性，通過加密算法將明文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為密文數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)傳輸和存儲時的安全。入侵檢測和防御系統(tǒng)入侵檢測和防御系統(tǒng)用于檢測和防御網(wǎng)絡(luò)攻擊，通過實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常行為和攻擊行為，及時報警并采取相應(yīng)的防御措施。常見的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)管理概述網(wǎng)絡(luò)管理是指對網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件和通信設(shè)備的規(guī)劃、配置、監(jiān)控和維護的過程，以確保網(wǎng)絡(luò)的可用性和性能。網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議常