网络基础教程.ppt

第
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章 网 络 基 础
教
程
计
信道速率的极限值：信道容量
Cmax与通信信道带宽F（单位Hz） 的关系为Cmax=2· F（bps）； 通常：C＝2Flog2N （N为电平的状态个数）
第
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算 奈奎斯特定理：（理想情况 无噪声情况） 机 二进制数据信号的最大数据传输速率 网 络
章 网 络
教 香农定理：：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时， 基 其信道容量为：
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章 网 络 基 础
计 算 机 网 络
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频带传输的定义
章
教程Βιβλιοθήκη 利用模拟信道传输数据信号的方法称为频 网 带传输； 络 调制解调器（modem）是频带传输中最典 基 型的通信设备。
础
计 算 机 网 络
5、网络通信系统设计中要解决的几个基本问题： 第
数据传输类型 模拟通信 数字通信 数据通信方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信 同步方式 同步通信 异步通信 2
第
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章 网 络 基 础
教
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传输数字信号的通信系统称为数字通信系统。
数 字 信 道：支持数字信号的传输 特点：数字信道具有对所有频率的信号都 不衰减，或者都作同等比例衰减的特点。长距离 传输时，数字信号也会有所衰减，因此数字信道 中常采用类似放大器功能的中继器来识别和还原 数字信号。
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章 网
1. 噪声源是信道中噪声(即对信号的干扰)以及分散在通信系统
络 的模型，实际生活中的通信系统大多为双向的，信道可进行 双向传输，信源与信宿合为一体，变换器也合为一体。 教 2. 信道是信号的传输媒体及有关的设备（如中继器等）。通过 基 信道传输到远地的电信号先由接收端的反变换器转换复原成 程 础 原始的信号，再送给接收者（信宿），而后由信宿将其转换 成各种信息。

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3.1.2 网络系统的层次结构
3、通信规则约定 从以上邮政通信过程与网络通信过程分析可知，在一定意 义上，它们两者的信息传递过程有很多相似之处。 （1）邮政通信与网络通信两个系统都是层次结构,可等价 成4层结构的系统。 （2）不同的层次有不同的功能任务,但相邻层的功能动作 密切相关。 （3）在邮政通信系统中,写信人要根据对方熟悉的语言， 确定用哪种语言；在书写信封时，国家不同规定也不同。 （4）计算机网络系统中,必须规定双方之间通信的数据格 式、编码、信号形式；要对发送请求、执行动作及返回应答予 以解释；事件处理顺序和排序。
第3章 网络体系结构与协议
计算机网络经过40年的发展, 使得计算机网络已经 成为一个海量、多样化的复杂系统。计算机网络的 实现需要解决很多复杂的技术问题: 支持多种通信 介质;支持多厂商和异种机互联;支持人机接口等。 本章重点讨论计算机网络体系结构的形成、OSI/RM 与TCP/IP模型、网络地址的形成、域名地址、子网 技术等。 掌握：计算机网络体系结构的基本概念、IP地址、 子网技术、域名地址的使用等。 熟悉：OSI/RM参考模型、TCP/IP模型。 了解：OSI/RM与TCP/IP的相同点和不同点。
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3.2.1 OSI/RM的基本概念
2、定义方法 在OSI标准中，采用的是三级抽象： 体系结构（Architecture） 服务定义（Service Definition） 协议规格说明（Protocol Specification） OSI标准可分为三大类型： （1）总体标准：具有总的指导作用； （2）功能标准：为满足特定应用而从基本标准中选择接 口关系和通信规则等方面的汇集。 （3）应用标准：为基本应用定义层与层之间的接口关系 和不同系统之间同层的通信规则。

工作原理
SSL/TLS协议采用公钥密码体制和混合密码体制，通过握手协议协商加密算法和密钥，建 立安全的通信通道。其中涉及数字证书、数字签名等技术，确保通信双方的身份认证和数 据传输的安全性。
应用场景
SSL/TLS协议广泛应用于Web浏览器、电子邮件、即时通讯等网络通信场景，保障用户隐 私和数据安全。例如，在Web浏览器中，HTTPS协议就是基于SSL/TLS协议实现的。
只授予用户完成任务所需的最小权限，避免 权限过度分配。
分离职责
将不同的职责分配给不同的用户或角色，避 免单一用户或角色拥有过多的权限。
定期审查权限
定期审查用户的权限分配情况，确保权限分 配合理且符合业务需求。
记录审计日志
记录用户的操作日志和审计信息，以便在发 生问题时进行追踪和溯源。
06 系统漏洞挖掘与 修复建议
物联网安全挑战
物联网设备的普及给网络安全带 来新的挑战，如设备安全性、数 据隐私保护等。
人工智能在网络安全中的应用
AI技术将助力网络安全防御，提 高检测和响应速度。
持续学习和进阶路径建议
深入学习网络安全技术
建议学习网络安全领域的高级技 术，如渗透测试、代码审计等。
获取专业认证
通过阅读相关书籍、参加技术会 议等方式，持续跟踪网络安全领
重要性
随着互联网的普及和数字化进程的加速，网络安全已成为个 人、企业和国家安全的重要组成部分。网络安全不仅关系到 个人隐私和财产安全，还涉及到企业机密、知识产权和国家 安全等方面。
发展历程及现状
发展历程
网络安全的发展经历了萌芽期、成长期和成熟期三个阶段。萌芽期主要关注计 算机病毒和黑客攻击；成长期开始关注网络犯罪和网络战；成熟期则更加注重 综合防护和主动防御。

1.6 有线传输和无线传输 1.6.1 双绞线 1、非屏蔽双绞线UTP 2、屏蔽双绞线STP 1.6.2 同轴电缆 1.6.3 光纤 1.6.4 无线传输 1、地面微波通信 2、卫星通信 3、红外线和激光通信
图1-17 细同轴电缆 图1-16 非屏蔽双绞线UTP
4、网络软件 网络软件是一种在网络环境下使用和运行或控制和管理 网络工作的计算机软件。 网络系统软件 它是控制和管理网络运行、提供网络通信、分配和管理 共享资源的网络软件。包括网络操作系统、网络通信协议、通 信控制和管理软件。 网络应用软件 为某一应用目的而开发的网络软件。
1.4 计算机网络的拓扑结构
1.1.1 计算机网络的基本概念 “网路”主要包括连接对象、连接介质、连接控制机制 网路”主要包括连接对象、连接介质、连接控制机制 对象 介质 和连接方式与结构四个方面。 和连接方式与结构四个方面。 方式与结构四个方面 对象：各种计算机（大型计算机、工作站、微型计算机 对象：各种计算机（大型计算机、工作站、 等）或其它数据终端设备。 或其它数据终端设备。 介质：通信线路（光纤、电缆、微波、卫星） 介质：通信线路（光纤、电缆、微波、卫星）和通信设 备（路由器、交换机等）。 路由器、交换机等）。 控制机制：网络协议和相关应用软件。 控制机制：网络协议和相关应用软件。 方式与结构：网络的连接架构。 方式与结构：网络的连接架构。
图1-7 环4.3 星型结构 星型结构的每一个结点都由 一条点对点的链路与中心结点（ 公用中心交换设备，如交换机、集 线器等）相连，如图1-8所示。 特点： 结构简单，便于维护，易于 扩充，升级，通信速度快，但成本 高，中心结点负担重。
图1-8 星型拓扑结构
1.4.4 树型结构
计 算 机 网 络 技 术 基 础 教 程

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三 、 LAN 交换转 发
LAN 交换机主要有两种转发方式：
• 存储转发(store-and-forward )
LAN 交换机将整个帧拷贝到入站缓冲区，并由计算机 执行循环冗余校验(CRC)，如果出现CRC错误，或该帧是小帧( 包括CRC小于64字节)/ 大帧(包括CRC小于1518字节)/，则丢 弃该帧，如果帧没有任何错误，LAN交换机在转发或交换时寻 找目的地址，确定外出接口，然后将帧转发到目的地址。
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路由器基本功能、作用(四)
• 地区网：路由器主要作用是网络连接和路由选择， 即连接下层各个基层网络单位－园区网，同时负责 下层网络之间的数据转发。
• 园区网：路由器主要作用是分隔子网，各个子网在 逻辑上独立，而路由器是唯一能够分隔它们的设备 ，它负责子网之间报文转发和广播隔离，同时在边 界上的路由器与上层网络连接。
•最近LAN交换机涉及到OSI的多层，具有处理高带宽 应用得协议。
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二 、VLAN交换工作原理
一、LAN交换机在功能上类似透明桥：
1、当交换机通电时，它们通过分析所有相邻网络的输
入帧源地址获取网络拓扑结构。如交换机从链路1上接收到一个
来自主机A的帧，则该交换机推断可通过网络连接链路1访问主机A。
• 直通(cut-through)
LAN 交换机仅将目的地址(跟在序号后的6个字节)拷贝 到入站缓冲区，然后在交换表中寻找目的地址， 确定外出接 口 ，将帧转发到目的地。直通方式交换一旦读到目的地址并 确定出站接口，就开始转发，因而减少了等待时间。
有些交换可以先将每个端口配置为直通交换方式，当 到达用户定义的出错限制时，将自动改变到存储转发方式。 一旦错率降到限制以下，端口自动转回到直通交换模式。

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5.1 网络安全策略概述
5.1.1 网络安全的威胁
与发来告警信件的国外网络管理相比，我们的网络安全技术、 网络管理能力和水平都有较大差距。如果不是外来告警信件引 发的对网络A和网络B的调查，也许入侵者还会潜伏更长时间， 造成更大损失。
另外，缺乏一个类似CERT的网络安全事件的紧急反应组织， 没有较全局的研究和有力的协调机构，从而使得对安全问题的 处理显得反应缓慢、分散、无组织，互相之间缺乏联系和合作， 对我国的整体网络安全和安全技术研究都有不良影响。目前的 情况是，Internet越来越庞大，关于任何利用网络系统漏洞进 行非法活动的信息越来越多，即使一个对计算机和网络技术了 解不多的人，也可以十分方便地获得网络攻击工具对远程主机 发起攻击；所以建立一个跨部门和行业的全局的计算机和网络 安全事件紧急反应组织是十分必要和有益的。
评价一套网络安全扫描工具的性能主要应考虑下面一些因素。 ● 能够扫描发现的安全漏洞数量和数据库更新速度。 ● 扫描效率以及对目标网络系统的影响。
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5.2 网络安全策略实施
5.2.1 网络安全分析
● 定制模拟攻击方法的灵活性。 ● 扫描程序的易用性、稳定性。 ● 分析报告的形式产品的性能往往取决于开发公司的实力，即
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5.1 网络安全策略概述
5.1.1 网络安全的威胁
3. 网络安全策略是必需的 建立网络的目的在于资源共享和信息交流，这就意味着存在安
全问题。当系统集成商精心设计了一个网络信息系统，并采取 了一系列安全措施后，如设置防火墙、采用加密算法进行密钥 传输、进行用户身份认证等，凭什么认为这样的网络就是“安 全”的呢？曾有过这样的定义：“网络的安全程度定义为该网 络被攻击成功的可能性”。 实际上，通常总是设法保护装有宝贵信息的机器，然而，网络 安全的强度只取决于网络中最弱连接的强弱程度。黑客认识到 了这一点，他们寻找网络中未受保护的机器，诸如不常使用的 打印机或传真机（为了充分利用这些设备，通常是设置成网络 共享的，而且几乎都不需要口令验证），利用它们跳到具有敏 感信息的机器。

算机网络系统的物理实现,网络软件是网络系统中的技术支持。两者相互作用,共同 完成网络功能。
地面站
通讯卫星 地面站
交换机
路由器
服务器
1.2.1 网络硬件的组成
计算机网络硬件系统是由计算机(主机、客户机、终端)、通信处理机(集线器、 交换机、路由器)、通信线路(同轴电缆、双绞线、光纤)、信息变换设备(Modem，
7、易操作性 对计算机网络用户而言,掌握网络使用技术比掌握大型机使用技术简单，实用 性也很强。
1.1.5 计算机网络的应用
计算机网络技术的发展给传统的信息处理工作带来了革命性的变化，同时也给 传统的管理带来了很大的冲击。目前，计算机网络的应用主要体现在以下几个方面：
数字通信
分布式计算
信息查询
计算机网络 的应用
5、均衡负荷 当网络中某台计算机的任务负荷太重时，通过网络和应用程序的控制和管理，将 作业分散到网络中的其它计算机中，由多台计算机共同完成。
1.1.4 计算机网络的特点
1、可靠性 在一个网络系统中，当一台计算机出现故障时，可立即由系统中的另一台计算 机来代替其完成所承担的任务。同样，当网络的一条链路出了故障时可选择其它的 通信链路进行连接。
1.1.5 计算机网络的应用
6、电子商务 广义的电子商务包括各行各业的电子业务、电子政务、电子医务、电子军务、 电子教务、电子公务和电子家务等；狭义的电子商务指人们利用电子化网络化手段 进行商务活动。
7、办公自动化 办公自动化能实现办公活动的科学化、自动化，最大限度提高工作质量、工作 效率和改善工作环境。
1.1.3 计算机网络的主要功能
3、分布处理 把要处理的任务分散到各个计算机上运行，而不是集中在一台大型计算机上。
这样，不仅可以降低软件设计的复杂性，而且还可以大大提高工作效率和降低成本。

第5章 网络互连与Internet
第5章 （因特网）Internet基础 Internet
是由成千上万个 网络互联起来的规模 空前的超级计算机网络
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第5章 网络互连与Internet
5.1 Internet为我们提供什么
5.1.1 丰富信息资源 5.1.2 快捷的通信服务 5.1.3 方便的电子商务
第5章 网络互连与Internet
图5-3 给出了以上三种接入方法的网络结构示意图
第5章 网络互连与Inter终端方式是用户进入Internet最简单的方式， 通过电话拨号进入一个提供Internet服务的联机（On-Line） 服务系统，通过联机服务系统使用Internet服务的方法。 用户使用这种方式需要以下配备： ✓计算机（PC 386以上）； ✓调 制 解 调 器 （ Modem ， 速 率 为 14.4Kbps 、 28.8Kbps 、 33.6Kbps、56Kbps）； ✓电话线； ✓ 标准的通信软件； ✓在所选择的ISP那里申请一个账号。
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第5章 网络互连与Internet
5.2.2 Internet的组成
主干网络
网关 1
网关 2 核心网关 网关n
自治系统 1
自治系统 2
自治系统 n
图5-1 使用自治系统组成Internet的体系结构
第5章 网络互连与Internet
主干网络
自治系统
自治系统
网关
网网 关关
网关
网关
网络
网络
网络
C 类地址 1 1 0
net-id 24 bit
host-id 8 bit
D 类地址B1类1 1地0 址的网络号字多段播 n地e址t-id 为 2 字节

典型广域网技术介绍
电路交换技术
分组交换技术
通过建立和释放物理电路连接来实现数据传 输，包括时分多路复用（TDM）和频分多路 复用（FDM）等方式。
将待传输数据分割成若干个分组，每个分组 独立选择传输路径，实现动态分配传输带宽， 包括数据报和虚电路两种方式。
ATM技术
帧中继技术
基于信元的交换和传输技术，支持多种业务 类型，具有高速、低延迟、面向连接等特点。
为用户提供各种网络服务，如电 子邮件、文件传输等。
传输层 会话层 表示层 应用层
提供端到端的可靠传输服务，确 保数据的完整性和顺序性。
负责数据的格式转换和加密解密 等工作，确保不同系统之间的数 据能够正确传输。
TCP/IP四层模型
网络接口层
对应OSI的物理层和数据链路层， 负责数据的传输和接收。
传输层
以太网应用
广泛应用于局域网建设，支持多种传输 介质（如双绞线、光纤等）和多种速率 （如10Mbps、100Mbps、1Gbps 等）。
无线局域网技术与应用
无线局域网技术
基于IEEE 802.11标准，通过无线方式构建局域网，实现移动设备的无线接入。
无线局域网应用
广泛应用于家庭、办公室、公共场所等场景，提供无线互联网接入服务。同时，也 支持多种安全加密技术，保障数据传输安全。
对应OSI的传输层，提供可靠的 传输服务，确保数据的完整性和 顺序性。主要协议有TCP和UDP。
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网络层
对应OSI的网络层，负责数据包 的路由和转发。
应用层
对应OSI的会话层、表示层和应 用层，为用户提供各种网络服务， 如HTTP、FTP、DNS等。
常见网络协议及功能