2024版计算机网络基础PPT课件

计算机网络基础PPT课件
•计算机网络概述
•物理层与数据链路层
•网络层与IP协议目录
•传输层与应用层
•网络安全与管理
•无线网络与移动计算
01计算机网络概述
计算机网络的定义与发展
定义
计算机网络是由多台独立计算机通过通信设备和线路连接起来，在软件支持下实现资源共享和数据通信的系统。

发展历程
从20世纪60年代的ARPANET到如今的Internet，计算机网络经历了从局域网到广域网、从低速到高速、从单一数据通信到多媒体通信的发展历程。

计算机网络的分类与拓扑结构
分类
根据网络覆盖范围可分为局域网
（LAN）、城域网（MAN）和广
域网（WAN）；根据传输介质可
分为有线网和无线网。

拓扑结构
常见的计算机网络拓扑结构有星型、
环型、总线型、树型和网状型等。

不同拓扑结构具有不同的特点和适
用场景。

计算机网络协议与体系结构
协议
计算机网络协议是计算机之间通信时必须遵循的规则和约定，
包括TCP/IP、HTTP、FTP等。

体系结构
计算机网络的体系结构是指网络系统的层次结构和各层功能的
划分。

常见的网络体系结构有OSI七层模型和TCP/IP四层模型。

各层之间通过协议进行通信，实现数据的传输和交换。

02
物理层与数据链路层
物理层基本概念
物理层是计算机网络体系结构中的最底层，负责传输比特流。

物理层的主要任务是透明地传送比特流，为数据链路层提供数据传输服务。

双绞线
由两根互相绝缘的铜导线绞合而成，
用于传输模拟信号或数字信号。

同轴电缆
由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。

光纤
利用光导纤维传输光脉冲进行通信，具有传输频带宽、通信容量大、抗电磁干扰等优点。

无线通信
通过电磁波在自由空间的传播实现通信，包括微波通信、卫星通信等。

HDLC（高级数据链路控制）
面向比特的同步数据链路控制协议，适用于点到点或多点连接。

PPP（点对点协议）
在串行通信线路上支持TCP/IP协议族的数据链路层协议，广泛应用于宽带接入领域。

03
集线器（Hub ）
多端口的中继器，将多个局域网段连接成一个大的局域网。

01
网卡（网络适配器）
计算机与网络相连的接口电路，负责将计算机内部数据转换为适合在网络上传输的格式。

02
中继器（Repeater ）
用于扩展局域网段长度的设备，对信号进行放大和整形以延长传输距离。

以太网技术原理
采用基带传输技术，使用曼彻斯特编码方式对发送的数据进行编码。

采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）访问控制方法，避免数据冲突。

•以太网帧结构包括前导码、帧起始定界符、目的地址、源地址、类型/长度字段、数据字段和帧校验序列等部分。

10BASE-T
使用双绞线作为传输介质，在星型拓扑结构中实现10Mbps的传输速率。

100BASE-TX
使用两对双绞线作为传输介质，在星型拓扑结构中实现100Mbps的传输速率。

千兆以太网（Gigabit Ethernet）
使用光纤或双绞线作为传输介质，在星型或环型拓扑结构中实现1Gbps的传输速率。

03网络层与IP协议
网络层定义
路由选择
分组转发
拥塞控制
网络层基本概念与功能
01
02
03
04
位于传输层和数据链路层之间，负责将分组从源主机经选定的路由传送到目的主机。

根据分组的目的地址和当前网络状态，选择最佳路径将分组
传送到目的主机。

将分组从输入链路转发到输出链路，实现分组在路由器之间
的传递。

当网络出现拥塞时，采取相应措施缓解拥塞，保证网络的稳
定性和可靠性。

•IP协议概述：IP协议是TCP/IP协议族中的核心协议之一，负责在主机和路由器之间传递数据报。

无连接服务
IP协议不建立连接，每个数据报独立传输，不保证数据报的可靠传输。

尽最大努力交付
路由器尽最大努力将数据报传送到目的主机，但不保证数据报一定能够到达。

版本号
标识IP协议的版本，目前常用的是IPv4和IPv6。

首部长度
标识IP报文首部的长度，以4字节为单位。

1 2 3标识IP报文的总长度，包括首部和数据部分。

总长度
用于IP分片的相关字段，实现数据报的分片与重组。

标识、标志、片偏移
数据报在网络中的生存时间，每经过一个路由器减1，为0时丢弃该数据报。

生存时间（TTL）
标识上层协议类型，如TCP 、UDP 等。

协议
首部检验和
源地址和目的地址
检验IP 报文首部的正确性。

标识数据报的源主机地址和目的主机地址。

03
02
01
路由算法概述
01
路由算法是网络层的核心技术之一，用于确定分组从源主机到目的主机
的最佳路径。

静态路由算法
02
由管理员手动配置路由信息，适用于简单网络环境。

距离矢量路由算法（DVA）
03
基于Bellman-Ford算法，每个路由器将自己知道的最佳路径信息发送
给邻居路由器。

链路状态路由算法（LSA）
基于Dijkstra算法，每个路由器收集网络中所
有链路的状态信息，计算最短路径树。

路由表生成
路由器根据路由算法计算得到的最佳路径信息生成路由表。

路由表包含目的网络地址、下一跳地址和出口接口等信息。

当分组到达路由器时，路由器根据分组的目的地址查找路由表，确定下一跳地址和出口接口，将分
组转发到相应的链路上。

04传输层与应用层
传输层基本概念
传输层是计算机网络体系结构中负责数据通信的一层，主要任务是为上层应用提供可靠、高效的数据传输服务。

端到端连接建立与管理负责建立、维护和终止端到端的连接。

传输层功能传输层具有以下主要功能流量控制与拥塞控制
防止发送方过快地发送数据，确保网络资源的合理利用。

数据分段与重组
将上层应用数据分割成适合网络传输的小段，并在接收端进行重组。

错误检测与恢复
检测数据传输过程中的错误，并进行相应的恢复操作。

传输层基本概念与功能
TCP/UDP协议原理及应用
TCP协议原理
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

TCP在通信过程中管理数据段的排序、流量控制、错误控制等，保证数据能够可靠地到达目标。

UDP协议原理
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的、不可靠的传输层协议。

UDP在发送数据时无需建
立连接，而是直接发送数据报，因此具有较低的开销和延迟。

TCP与UDP的应用
TCP和UDP各有优缺点，适用于不同的应用场景。

一般来说，需要可靠传输的应用（如文件传输、电子
邮件等）使用TCP协议，而可以容忍一定数据丢失的应用（如实时音视频通信、在线游戏等）使用UDP
常见应用层协议及工作原理
•HTTP协议：HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）是互联
网上应用最为广泛的一种网络协议。

它允许将超文本标记语言（HTML）文档
从Web服务器传送到客户端的浏览器。

HTTP协议工作在应用层，基于TCP连接
进行通信。

•DNS协议：DNS（Domain Name System，域名系统）是用于将域名解析为
IP地址的分布式数据库系统。

DNS协议工作在应用层，使用UDP进行通信。

当
用户在浏览器中输入网址时，DNS服务器会将网址解析为对应的IP地址，以便
计算机能够找到并访问目标网站。

•FTP协议：FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）是用于在网络上进行
文件传输的标准协议。

FTP协议工作在应用层，基于TCP连接进行通信。

它支持
文件的上传和下载，以及文件的删除、重命名等操作。

•SMTP/POP3/IMAP协议：SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件
传输协议）、POP3（Post Office Protocol 3，邮局协议第三版）和IMAP
（Internet Mail Access Protocol，Internet邮件访问协议）是用于电子邮件
传输和管理的协议。

这些协议工作在应用层，基于TCP连接进行通信，分别负
责邮件的发送、接收和管理等功能。

05网络安全与管理
网络安全基本概念及威胁类型
网络安全定义
保护计算机网络系统免受破坏、更改、泄露，确保网络系统的正常运行，网络服务不中
断。

威胁类型
恶意软件、钓鱼攻击、拒绝服务攻击、身份盗窃、数据泄露等。

通过过滤网络数据包，阻止未经授权的访问
和数据泄露。

防火墙技术
监控网络流量和用户行为，检测异常活动并及时报警。

入侵检测系统（IDS ）
对数据进行加密处理，确保数据在传输和存
储过程中的安全性。

加密技术
验证用户身份，控制用户对网络资源的访问权限。

身份认证和访问控制
常见网络安全技术及应用
网络管理定义网络管理工具
网络管理功能常见网络管理应用
网络管理基本概念及工具介绍
对计算机网络进行规划、设计、配置、监控和维护的过程。

配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和计费管理等。

网络管理系统（NMS）、简单网络管理协议（SNMP）、远程监控（RMON）等。

网络设备配置与监控、网络故障诊断与排除、网络性能优化等。

06
无线网络与移动计算
无线网络基本概念及类型划分
无线网络定义
通过无线通信技术实现数据传输的网络系统。

无线网络类型
根据覆盖范围可分为广域网（WWAN）、城域网（WMAN）、
局域网（WLAN）和个人区域网（WPAN）。

无线网络标准
包括IEEE 802.11系列标准（如802.11a/b/g/n/ac/ax等）以及
其他专有标准。

无线局域网技术原理及应用
无线局域网技术原理
基于IEEE 802.11系列标准，通过无线接入点（AP）与客户端设备（如笔记本电脑、智能手机等）进行通信，实现数据传输和资源共享。

无线局域网组成
包括无线接入点、客户端设备、传输介质（如空气）和网络管理软件等。

无线局域网应用
广泛应用于企业、学校、家庭等场景，提供灵活、便捷的网络接入方式。

移动计算技术原理及应用
移动计算技术原理
基于移动通信技术，通过移动设备（如智能手机、平板电脑等）实现数据处理和信息服务。

移动计算技术组成
包括移动设备、移动通信网络、移动应用软件和
移动数据库等。

移动计算技术应用
应用于移动办公、移动商务、移动学习等领域，
提高人们的工作效率和生活便利性。

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