計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)連接了世界，改變了生活方式。從社交媒體到在線購(gòu)物，網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在。作者：課程概述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念，包括網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)探討常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)，例如電子郵件、文件傳輸、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等。網(wǎng)絡(luò)安全與管理分析網(wǎng)絡(luò)安全威脅和防御措施，以及網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。實(shí)踐技能培養(yǎng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生解決網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置分散的、功能獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)通信線路或無(wú)線鏈路連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。特點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有分布式、共享性、異構(gòu)性、層次結(jié)構(gòu)、資源共享、信息傳遞等特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程1早期網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)60年代，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（ARPA）研發(fā)的阿帕網(wǎng)（ARPANET）是第一個(gè)廣域網(wǎng)，為互聯(lián)網(wǎng)的誕生奠定了基礎(chǔ)。2互聯(lián)網(wǎng)的誕生20世紀(jì)80年代，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（TCP/IP）被廣泛采用，互聯(lián)網(wǎng)開始迅速發(fā)展，全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接不斷擴(kuò)大。3移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代21世紀(jì)初，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展，智能手機(jī)和移動(dòng)設(shè)備的普及，使互聯(lián)網(wǎng)成為人們生活中不可或缺的一部分。4云計(jì)算時(shí)代云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，為互聯(lián)網(wǎng)提供了更強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間，推動(dòng)了各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的創(chuàng)新。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類局域網(wǎng)(LAN)局域網(wǎng)覆蓋范圍小，連接的設(shè)備通常在同一區(qū)域內(nèi)，例如辦公室、學(xué)校或家庭。城域網(wǎng)(MAN)城域網(wǎng)連接一個(gè)城市或地區(qū)內(nèi)的多個(gè)局域網(wǎng)，覆蓋范圍比局域網(wǎng)更大，但比廣域網(wǎng)更小。廣域網(wǎng)(WAN)廣域網(wǎng)連接不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍非常大，例如連接不同國(guó)家的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)無(wú)線局域網(wǎng)利用無(wú)線信號(hào)連接設(shè)備，使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如Wi-Fi。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的物理或邏輯連接方式。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以直觀地反映網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和擴(kuò)展性有很大影響。常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：總線型、星型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀型和混合型。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)傳輸效率、網(wǎng)絡(luò)可靠性、成本等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)是連接計(jì)算機(jī)到網(wǎng)絡(luò)的硬件組件，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收。路由器路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址選擇最佳路徑。交換機(jī)交換機(jī)是連接多個(gè)設(shè)備的硬件，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到正確的目標(biāo)設(shè)備。集線器集線器是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將多個(gè)設(shè)備連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并廣播所有數(shù)據(jù)包。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的軟件組成1網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)資源，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如文件共享、打印共享等。2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)則，例如TCP/IP協(xié)議，保證不同設(shè)備之間能夠互相通信。3網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序是用戶直接使用的軟件，例如瀏覽器、郵件客戶端、聊天軟件等。4網(wǎng)絡(luò)管理軟件網(wǎng)絡(luò)管理軟件用于監(jiān)控和管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如路由器、交換機(jī)等。OSI參考模型分層模型OSI模型將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分成七層，每一層負(fù)責(zé)不同的功能，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托省Ｎ锢韺訑?shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層TCP/IP參考模型網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，提供網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)連接管理功能。傳輸層提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞蛐院屯暾浴?yīng)用層提供用戶應(yīng)用程序接口，支持各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如電子郵件、文件傳輸和網(wǎng)頁(yè)瀏覽。網(wǎng)絡(luò)接口層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的封裝和解封裝，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與物理介質(zhì)之間的通信。物理層概述11.最底層OSI模型中最底層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)。22.電氣信號(hào)定義數(shù)據(jù)在物理介質(zhì)上傳輸?shù)碾姎馓匦裕珉妷骸㈦娏鳌㈩l率等。33.機(jī)械特性定義連接器、線纜的形狀、尺寸和引腳排列方式。44.功能特點(diǎn)物理層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并在物理介質(zhì)上傳輸。物理層的功能和特點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸物理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在物理介質(zhì)上傳輸，如電纜、光纖等。信號(hào)轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或光信號(hào)進(jìn)行傳輸，并進(jìn)行反向轉(zhuǎn)換。接口定義定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的物理連接方式和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。傳輸質(zhì)量物理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和可靠性，包括數(shù)據(jù)速率、誤碼率等。數(shù)據(jù)鏈路層概述數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)幀，包括源地址、目標(biāo)地址和數(shù)據(jù)內(nèi)容。物理連接數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在物理層提供的物理鏈路上建立數(shù)據(jù)傳輸連接。流量控制數(shù)據(jù)鏈路層使用流量控制機(jī)制，確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)鏈路上可靠傳輸。錯(cuò)誤檢測(cè)數(shù)據(jù)鏈路層采用錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，如CRC校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蜏?zhǔn)確性。數(shù)據(jù)鏈路層的功能和特點(diǎn)主要功能數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在相鄰節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)流量控制和錯(cuò)誤檢測(cè)。關(guān)鍵特點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層使用MAC地址來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)鏈路層可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或廣播通信。網(wǎng)絡(luò)層概述網(wǎng)絡(luò)層功能負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議、ICMP協(xié)議、ARP協(xié)議等網(wǎng)絡(luò)層作用實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層的功能和特點(diǎn)數(shù)據(jù)包路由負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址選擇最佳路由路徑。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，以便數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中正確傳輸。流量控制通過(guò)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流量，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，確保數(shù)據(jù)傳輸效率。網(wǎng)絡(luò)管理提供網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理功能，幫助管理員維護(hù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。傳輸層概述傳輸層功能傳輸層提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸，例如：流量控制、擁塞控制和錯(cuò)誤控制。傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞胶透袷剑纾篢CP協(xié)議和UDP協(xié)議。傳輸層作用傳輸層在網(wǎng)絡(luò)層之上、應(yīng)用層之下，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，屏蔽網(wǎng)絡(luò)層細(xì)節(jié)，簡(jiǎn)化應(yīng)用層開發(fā)。傳輸層的功能和特點(diǎn)11.數(shù)據(jù)傳輸傳輸層負(fù)責(zé)將應(yīng)用程序數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸。22.流量控制傳輸層使用流量控制機(jī)制來(lái)防止發(fā)送方發(fā)送過(guò)多的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致接收方無(wú)法處理。33.連接管理傳輸層負(fù)責(zé)建立和維護(hù)應(yīng)用程序之間的連接，確保數(shù)據(jù)可靠地傳輸。44.錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)傳輸層使用校驗(yàn)和等技術(shù)來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤，并進(jìn)行錯(cuò)誤恢復(fù)。應(yīng)用層概述應(yīng)用層應(yīng)用層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最高層，直接與用戶交互。服務(wù)提供提供各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，例如電子郵件、文件傳輸、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等。數(shù)據(jù)交互負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。應(yīng)用層的功能和特點(diǎn)用戶接口應(yīng)用層為用戶提供服務(wù)，例如電子郵件、網(wǎng)頁(yè)瀏覽和文件傳輸。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換應(yīng)用層將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并反之，以便于網(wǎng)絡(luò)傳輸。進(jìn)程間通信應(yīng)用層為不同主機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)程提供通信服務(wù)，例如文件共享和遠(yuǎn)程登錄。安全服務(wù)應(yīng)用層提供安全服務(wù)，例如加密、身份驗(yàn)證和訪問(wèn)控制，以保護(hù)數(shù)據(jù)安全。常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中必不可少的組成部分，它們負(fù)責(zé)連接網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備，并保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸和處理。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括路由器、交換機(jī)、網(wǎng)卡、集線器、防火墻、VPN設(shè)備、無(wú)線路由器等。不同類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著不同的作用，共同構(gòu)成了完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)安全概述11.重要性網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)數(shù)據(jù)完整性、可用性和機(jī)密性。22.威脅包括病毒、惡意軟件、網(wǎng)絡(luò)攻擊等，可造成數(shù)據(jù)泄露、系統(tǒng)崩潰和經(jīng)濟(jì)損失。33.防御采用安全策略、技術(shù)手段和管理措施來(lái)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)防火墻防火墻是一種網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，可以控制網(wǎng)絡(luò)流量，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。它通過(guò)檢查網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的來(lái)源、目標(biāo)和內(nèi)容，決定是否允許數(shù)據(jù)包通過(guò)。防火墻通常用于保護(hù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，防止黑客攻擊和惡意軟件的侵入。入侵檢測(cè)系統(tǒng)入侵檢測(cè)系統(tǒng)(IDS)是一種軟件或硬件，用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)攻擊和可疑活動(dòng)。IDS通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)流量，識(shí)別攻擊模式，并向管理員發(fā)出警報(bào)。入侵防御系統(tǒng)入侵防御系統(tǒng)(IPS)是一種更高級(jí)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)，它可以阻止攻擊。IPS除了檢測(cè)攻擊，還可以采取措施阻止攻擊，例如封鎖攻擊源或阻止惡意流量。安全審計(jì)安全審計(jì)是評(píng)估網(wǎng)絡(luò)安全狀況的過(guò)程，以確定系統(tǒng)是否受到攻擊或是否符合安全策略。安全審計(jì)通常通過(guò)定期掃描系統(tǒng)、分析日志文件和測(cè)試漏洞來(lái)進(jìn)行。局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)（LAN）是將地理位置相對(duì)集中、數(shù)據(jù)傳輸速率較高的計(jì)算機(jī)互連起來(lái)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)特點(diǎn)局域網(wǎng)覆蓋范圍小、傳輸速率高、安全性強(qiáng)、易于管理。局域網(wǎng)組成局域網(wǎng)一般由網(wǎng)絡(luò)適配器、網(wǎng)絡(luò)線纜、集線器、交換機(jī)、路由器等組成。局域網(wǎng)應(yīng)用局域網(wǎng)在企業(yè)、學(xué)校、家庭等場(chǎng)所被廣泛應(yīng)用，例如文件共享、打印共享、視頻會(huì)議等。廣域網(wǎng)技術(shù)覆蓋范圍廣廣域網(wǎng)跨越地理距離，連接不同城市、國(guó)家甚至洲際網(wǎng)絡(luò)。傳輸速率較低廣域網(wǎng)傳輸距離長(zhǎng)，信號(hào)衰減較大，傳輸速率通常低于局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜廣域網(wǎng)通常采用多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如光纖、微波、衛(wèi)星等。應(yīng)用廣泛廣域網(wǎng)廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、政府機(jī)構(gòu)等。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全球互聯(lián)互聯(lián)網(wǎng)將世界各地的計(jì)算機(jī)連接在一起，使信息和資源能夠跨越地理界限進(jìn)行共享。互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了信息交流、商業(yè)活動(dòng)和文化傳播。網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)套接字編程套接字編程是一種常用的網(wǎng)絡(luò)編程方法。它使用套接字來(lái)建立連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)之間的通信。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議熟悉常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如TCP/IP，UDP，HTTP等，是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)。這些協(xié)議定義了數(shù)據(jù)傳輸和通信的規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)庫(kù)使用網(wǎng)絡(luò)庫(kù)可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)編程，例如Python的socket庫(kù)，Java的Netty庫(kù)，它們提供了一套工具和API，幫助開發(fā)者輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。安全性和可靠性網(wǎng)絡(luò)編程需要考慮安全性和可靠性，例如數(shù)據(jù)加密，錯(cuò)誤處理，連接超時(shí)等，確保網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和安全性。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例展示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。許多我們?nèi)粘Ｊ褂玫姆?wù)都基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。例如，電子郵件、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、在線視頻、在線游戲、云計(jì)算等，都是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。這些實(shí)例展示了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不同領(lǐng)域發(fā)揮的重要作用，為我們的生活和工作帶來(lái)了便利。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)5G