北京大學計算機網絡課程本課程將帶領您深入了解計算機網絡的原理、技術和應用。從網絡分層結構到網絡協議、網絡安全，以及未來的發展趨勢，我們將全面探索網絡世界。網絡分層結構物理層負責數據傳輸的物理介質和信號傳輸。數據鏈路層負責數據幀的封裝和解封裝，以及網絡訪問控制。網絡層負責數據包的路由和轉發。傳輸層負責數據流的傳輸和可靠性控制。物理層基礎1傳輸介質包括雙絞線、同軸電纜、光纖等，用于數據傳輸的物理媒介。2信號編碼將數據轉換為電信號或光信號以便在傳輸介質上傳輸。3物理層接口連接網絡設備與傳輸介質的接口，用于實現信號的收發。數據鏈路層協議以太網局域網中常用的數據鏈路層協議，定義了數據幀的格式和傳輸方式。MAC地址每個網絡接口卡的唯一標識，用于在局域網中識別設備。幀格式定義了數據幀的結構，包括MAC地址、數據類型、數據內容等信息。ARP協議用于將IP地址轉換為MAC地址，實現網絡設備之間的通信。網絡層協議IP地址用于標識網絡設備在互聯網中的唯一地址。IP協議負責數據包的路由和轉發，實現網絡設備之間的通信。子網掩碼用于區分網絡地址和主機地址，實現網絡的劃分。路由協議用于維護網絡拓撲信息，實現數據包的路由選擇。傳輸層協議1TCP協議面向連接的傳輸層協議，提供可靠的數據傳輸服務。2UDP協議無連接的傳輸層協議，提供快速的數據傳輸服務，但不可靠。3端口號用于區分不同的應用程序，實現網絡服務的訪問。應用層協議HTTP協議用于網頁瀏覽，實現客戶端與服務器之間的通信。FTP協議用于文件傳輸，實現文件上傳和下載。SMTP協議用于電子郵件發送，實現電子郵件的傳輸。DNS協議用于域名解析，將域名轉換為IP地址。網絡地址1IP地址用于標識網絡設備的唯一地址。2私有地址用于內部網絡，不能在互聯網中使用。3公有地址用于互聯網，可以訪問外部網絡。4域名用于方便記憶的網絡地址。網絡設備1路由器用于連接不同的網絡，實現數據包的轉發。2交換機用于連接局域網中的設備，實現數據幀的轉發。3網關用于連接不同的網絡，實現不同網絡之間的通信。4防火墻用于保護網絡安全，阻止來自外部的攻擊。路由算法1距離向量算法每個路由器維護一個距離向量，記錄到其他路由器的距離。2鏈路狀態算法每個路由器維護一個網絡拓撲圖，記錄所有路由器的狀態。網絡安全網絡攻擊包括病毒、木馬、蠕蟲、DDoS攻擊等，危害網絡安全。安全措施包括防火墻、入侵檢測系統、安全策略等，保護網絡安全。無線網絡網絡管理性能監控監控網絡流量、帶寬利用率、延遲等指標，確保網絡正常運行。故障診斷定位網絡故障，進行故障排除和恢復網絡服務。安全管理制定安全策略，配置防火墻、入侵檢測系統等安全設備，維護網絡安全。網絡建設挑戰網絡規模隨著互聯網的快速發展，網絡規模不斷擴大，給網絡管理帶來挑戰。網絡安全網絡攻擊不斷升級，給網絡安全帶來巨大挑戰。技術創新網絡技術快速發展，需要不斷學習和更新，跟上時代步伐。未來網絡趨勢15G網絡提供高速率、低延遲、高可靠性的移動通信服務。2云計算將計算資源、存儲資源、網絡資源等集中管理，提供靈活的網絡服務。3物聯網將各種設備連接到網絡，實現萬物互聯。4人工智能利用人工智能技術，優化網絡性能，提高網絡效率。網絡體系結構客戶-服務器模型客戶端向服務器請求服務，服務器提供服務。對等模型網絡中的節點之間平等，相互之間可以發送和接收數據?；旌夏Ｐ徒Y合客戶-服務器模型和對等模型，實現更靈活的網絡服務。網絡拓撲星型拓撲所有節點都連接到一個中心節點，例如集線器或交換機?？偩€型拓撲所有節點都連接到一條公共的總線上，數據廣播到所有節點。環型拓撲所有節點都連接到一個閉合的環上，數據沿著環路傳輸。網狀拓撲每個節點都與多個節點連接，形成一個網絡。網絡接口1物理接口連接網絡設備與傳輸介質的接口，用于實現信號的收發。2邏輯接口網絡設備的軟件接口，用于實現網絡協議的處理。幀格式前導碼用于同步發送端和接收端的時鐘。幀起始符標志數據幀的開始。目的MAC地址接收數據幀的網絡接口卡的地址。源MAC地址發送數據幀的網絡接口卡的地址。ARP協議地址解析協議用于將IP地址轉換為MAC地址，實現網絡設備之間的通信。ARP請求當網絡設備需要發送數據到另一個網絡設備時，首先發送ARP請求，查詢目標設備的MAC地址。ARP響應目標設備收到ARP請求后，會發送ARP響應，告知自己的MAC地址。IP協議1網絡層協議負責數據包的路由和轉發，實現網絡設備之間的通信。2IP地址用于標識網絡設備在互聯網中的唯一地址。3數據報IP協議傳輸的數據單位，包含數據包的源地址、目的地址、數據長度等信息。路由協議RIP協議距離向量路由協議，使用距離向量算法，維護到其他路由器的距離信息。OSPF協議鏈路狀態路由協議，使用鏈路狀態算法，維護網絡拓撲圖。BGP協議邊界網關協議，用于連接不同的自治系統，實現數據包的跨域路由。流控制1滑動窗口發送端維護一個滑動窗口，控制數據傳輸的速率。2流量整形對網絡流量進行整形，控制數據傳輸的速率和模式。3流量監管對網絡流量進行監管，識別和控制異常流量。擁塞控制慢啟動網絡擁塞時，降低數據傳輸速率，避免網絡擁塞加劇?？焖僦貍骶W絡擁塞時，快速重傳丟失的數據包，提高網絡效率。擁塞避免通過數據傳輸速率的調整，避免網絡擁塞的發生。DNS服務域名系統用于將域名轉換為IP地址，實現網絡服務的訪問。域名解析過程客戶端發送域名解析請求到DNS服務器，DNS服務器查找域名對應的IP地址，并返回給客戶端。DNS緩存DNS服務器緩存最近解析的域名和IP地址，提高域名解析效率。HTTP協議1超文本傳輸協議用于網頁瀏覽，實現客戶端與服務器之間的通信。2請求-響應模型客戶端發送請求到服務器，服務器返回響應給客戶端。3狀態碼服務器返回的響應狀態碼，用于指示請求處理的結果。FTP協議文件傳輸協議用于文件傳輸，實現文件上傳和下載。控制連接用于建立連接、發送命令、接收響應。數據連接用于傳輸文件數據。電子郵件協議SMTP協議用于電子郵件發送，實現電子郵件的傳輸。POP3協議用于電子郵件接收，實現電子郵件的下載。IMAP協議用于電子郵件接收，實現電子郵件的管理。網絡編程1套接字編程使用套接字接口進行網絡編程，實現網絡通信。2網絡庫使用網絡庫簡化網絡編程，提供更高層的網絡服務。3網絡框架使用網絡框架構