《網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸》課件

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是一組規(guī)則和約定，用于在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。目的確保不同設(shè)備之間能夠相互識(shí)別和理解數(shù)據(jù)。作用保證網(wǎng)絡(luò)通信的有效性、可靠性和安全性。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)1應(yīng)用層提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的服務(wù)2傳輸層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由4數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的傳輸5物理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的物理傳輸物理層協(xié)議信號(hào)傳輸物理層協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或光信號(hào)，以便在物理介質(zhì)上傳輸。連接方式該層定義了各種網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，如雙絞線、同軸電纜、光纖等，以及相應(yīng)的連接器類型和信號(hào)編碼方案。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議最常用的局域網(wǎng)協(xié)議，用于連接計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，如Wi-Fi，提供移動(dòng)性和便利性。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的路由和傳輸。ICMP協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議，用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接問(wèn)題和發(fā)送錯(cuò)誤信息。ARP協(xié)議地址解析協(xié)議，用于將IP地址轉(zhuǎn)換為物理地址。IP協(xié)議簡(jiǎn)介互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。IP地址每個(gè)設(shè)備都有唯一的IP地址，用于識(shí)別和定位設(shè)備。路由路由器根據(jù)IP地址，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)設(shè)備。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)IP數(shù)據(jù)包由頭部和數(shù)據(jù)部分組成。頭部包含源IP地址、目標(biāo)IP地址、協(xié)議類型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等信息。數(shù)據(jù)部分包含上層協(xié)議的數(shù)據(jù)。路由算法和路由協(xié)議路由算法尋找最佳路徑的算法路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)路由算法的協(xié)議，例如RIP、OSPF等傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議負(fù)責(zé)在端系統(tǒng)之間提供可靠的邏輯連接，并對(duì)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)進(jìn)行分割和重組。傳輸層協(xié)議使用端口號(hào)來(lái)區(qū)分不同的應(yīng)用程序，并根據(jù)端口號(hào)將數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的應(yīng)用程序。傳輸層協(xié)議還負(fù)責(zé)流量控制和擁塞控制，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃?。TCP協(xié)議1可靠性TCP通過(guò)校驗(yàn)和、序列號(hào)和確認(rèn)機(jī)制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?面向連接在數(shù)據(jù)傳輸之前，TCP建立連接，確保雙方準(zhǔn)備就緒才能開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。3流量控制TCP通過(guò)滑動(dòng)窗口機(jī)制控制數(shù)據(jù)傳輸速率，防止接收方過(guò)載。4擁塞控制TCP使用擁塞控制算法動(dòng)態(tài)調(diào)整傳輸速率，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。UDP協(xié)議無(wú)連接UDP是無(wú)連接的協(xié)議，這意味著在數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立連接，數(shù)據(jù)包直接發(fā)送。不可靠UDP不保證數(shù)據(jù)包的順序和完整性，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或亂序情況。效率高UDP的傳輸效率更高，因?yàn)樗鼪](méi)有連接建立和數(shù)據(jù)確認(rèn)過(guò)程。應(yīng)用場(chǎng)景適用于實(shí)時(shí)性要求高、數(shù)據(jù)量小的應(yīng)用，例如視頻通話和網(wǎng)絡(luò)游戲。應(yīng)用層協(xié)議直接與用戶交互應(yīng)用層協(xié)議負(fù)責(zé)用戶應(yīng)用程序之間的通信，提供用戶友好的界面和服務(wù)。提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用層協(xié)議為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供基礎(chǔ)，例如網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電子郵件和文件傳輸。豐富多彩的協(xié)議應(yīng)用層包含多個(gè)協(xié)議，每個(gè)協(xié)議都針對(duì)特定類型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如HTTP、SMTP、FTP等。HTTP協(xié)議超文本傳輸協(xié)議HTTP是用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議。請(qǐng)求-響應(yīng)模型瀏覽器發(fā)送HTTP請(qǐng)求，服務(wù)器返回HTTP響應(yīng)。無(wú)狀態(tài)協(xié)議服務(wù)器不會(huì)記錄每次請(qǐng)求之間的狀態(tài)信息。SMTP協(xié)議郵件服務(wù)器SMTP協(xié)議用于發(fā)送電子郵件，它定義了電子郵件服務(wù)器之間的通信方式。郵件客戶端郵件客戶端（如Outlook或Gmail）使用SMTP協(xié)議將電子郵件發(fā)送到服務(wù)器。郵件收件箱郵件收件箱存儲(chǔ)接收的郵件，用戶可以使用郵件客戶端訪問(wèn)收件箱。FTP協(xié)議文件傳輸協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)之間傳輸文件。支持上傳和下載文件，以及創(chuàng)建、刪除、重命名文件和目錄。FTP協(xié)議安全性較低，建議使用安全協(xié)議SFTP或FTPS。DNS協(xié)議域名解析DNS協(xié)議將域名轉(zhuǎn)換為IP地址，使人們更容易訪問(wèn)網(wǎng)站，而無(wú)需記住復(fù)雜的IP地址。層次結(jié)構(gòu)DNS采用層次結(jié)構(gòu)，根服務(wù)器位于頂層，每個(gè)區(qū)域都有自己的服務(wù)器，方便管理和查找域名。緩存DNS服務(wù)器緩存最近解析的域名，提高解析速度，減少對(duì)根服務(wù)器的請(qǐng)求次數(shù)。網(wǎng)絡(luò)安全概述網(wǎng)絡(luò)安全是指保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)、使用、披露、破壞、修改或中斷。數(shù)據(jù)機(jī)密性確保只有授權(quán)人員才能訪問(wèn)敏感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性保證數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中不會(huì)被篡改。數(shù)據(jù)可用性確保授權(quán)用戶能夠在需要時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御1惡意軟件病毒、木馬和勒索軟件等惡意軟件可能損害系統(tǒng)、竊取數(shù)據(jù)或擾亂正常操作。2拒絕服務(wù)攻擊通過(guò)大量請(qǐng)求淹沒(méi)目標(biāo)服務(wù)器，使合法用戶無(wú)法訪問(wèn)。3網(wǎng)絡(luò)釣魚(yú)欺騙用戶提供敏感信息，例如密碼或信用卡號(hào)。加密技術(shù)對(duì)稱加密使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密。速度快，適合大數(shù)據(jù)量加密。例如：AES、DES。非對(duì)稱加密使用不同的密鑰進(jìn)行加密和解密。安全性高，適合密鑰交換、數(shù)字簽名。例如：RSA、ECC。哈希函數(shù)將任意長(zhǎng)度的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為固定長(zhǎng)度的哈希值，用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性。例如：MD5、SHA-256。密鑰分發(fā)與管理安全分發(fā)確保密鑰的安全分發(fā)是至關(guān)重要的。這可以通過(guò)使用加密技術(shù)、數(shù)字簽名和安全協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。密鑰管理密鑰管理包括密鑰的生成、存儲(chǔ)、使用和撤銷。密鑰管理系統(tǒng)需要確保密鑰的安全性和可控性。密鑰生命周期密鑰的生命周期包括密鑰的創(chuàng)建、使用、備份、恢復(fù)和銷毀等階段。每個(gè)階段都需要嚴(yán)格的管理和控制。數(shù)字簽名身份驗(yàn)證數(shù)字簽名可以驗(yàn)證發(fā)送者的身份，確保信息來(lái)源可靠。完整性保護(hù)數(shù)字簽名可以確保消息在傳輸過(guò)程中沒(méi)有被篡改。不可否認(rèn)性數(shù)字簽名可以防止發(fā)送者否認(rèn)發(fā)送過(guò)消息。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，負(fù)責(zé)連接各種設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，并提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈＝粨Q機(jī)和路由器1交換機(jī)交換機(jī)是連接局域網(wǎng)(LAN)中設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它通過(guò)MAC地址識(shí)別連接的設(shè)備，并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到目標(biāo)設(shè)備。2路由器路由器是連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它通過(guò)IP地址識(shí)別目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。3功能區(qū)別交換機(jī)主要負(fù)責(zé)局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而路由器負(fù)責(zé)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)卡和光纖網(wǎng)卡網(wǎng)卡是連接計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備。光纖光纖是一種以光為媒介傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)，具有高速率、抗干擾等優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)5G技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供了高速率、低延遲和高連接密度的基礎(chǔ)，推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議1MQTTMQTT是一種輕量級(jí)協(xié)議，適用于資源受限的設(shè)備。2CoAPCoAP是一種面向資源的協(xié)議，適用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。3HTTPHTTP是一種通用的協(xié)議，可用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，但可能不適合資源受限的設(shè)備。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)比以前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加復(fù)雜，它包括核心網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)和用戶設(shè)備三個(gè)主要部分。核心網(wǎng)負(fù)責(zé)管理和控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線接入網(wǎng)負(fù)責(zé)連接用戶設(shè)備，用戶設(shè)備負(fù)責(zé)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用了新的技術(shù)，例如網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算和云化，以滿足各種應(yīng)用需求。網(wǎng)絡(luò)切片可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)建獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，以提供更好的服務(wù)質(zhì)量。邊緣計(jì)算可以將數(shù)據(jù)處理和計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)移到靠近用戶的邊緣服務(wù)器，以減少延遲和提高性能。云化可以將網(wǎng)絡(luò)功能部署到云服務(wù)器，以提高可擴(kuò)展性和靈活性。數(shù)據(jù)傳輸速率1000兆字節(jié)每秒傳輸1000兆字節(jié)，約等于1千兆字節(jié)，也稱為1吉字節(jié)。1000000吉字節(jié)每秒傳輸1000吉字節(jié)，約等于1太字節(jié)。傳輸媒體與傳輸速率雙絞線廉價(jià)，易于安裝，但傳輸速率有限。光纖傳輸速率高，抗干擾能力強(qiáng)，但成本高。無(wú)線靈活方便，但傳輸速率受環(huán)境影響，易被干擾。多媒體數(shù)據(jù)傳輸視頻會(huì)議實(shí)時(shí)視頻和音頻的傳輸，支持多人在線會(huì)議和遠(yuǎn)程協(xié)作。直播將