計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與技術(shù)演講人：日期:CONTENTS目錄01網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)02分層模型解析03數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)04網(wǎng)絡(luò)安全與管理05網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化06新興技術(shù)發(fā)展01網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)基本組成要素網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通信鏈路網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)中的各類設(shè)備，如計算機(jī)、打印機(jī)、路由器等，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。節(jié)點(diǎn)之間的連接通道，可以是物理鏈路如雙絞線、光纖等，也可以是無線鏈路如衛(wèi)星通信、無線電波等。規(guī)定網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷?、方式和相關(guān)控制信息的規(guī)范，確保網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)能夠正確通信。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與通信鏈路之間的連接部件，負(fù)責(zé)將節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為適合在鏈路上傳輸?shù)母袷健Ｍ負(fù)浣Y(jié)構(gòu)分類總線型拓?fù)渌泄?jié)點(diǎn)通過一條公共的通信線路連接，優(yōu)點(diǎn)是易于安裝和布線，缺點(diǎn)是容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突和碰撞。星型拓?fù)渌泄?jié)點(diǎn)都連接到一個中央節(jié)點(diǎn)上，優(yōu)點(diǎn)是易于管理和擴(kuò)展，缺點(diǎn)是中央節(jié)點(diǎn)故障會影響整個網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型拓?fù)涔?jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)通信連接成一個閉合環(huán)路，優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸具有確定性和規(guī)律性，缺點(diǎn)是環(huán)路中任一節(jié)點(diǎn)故障都會影響整個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)狀拓?fù)涔?jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，沒有固定的形狀和規(guī)律，優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)可靠性高、容錯性強(qiáng)，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以管理和維護(hù)。協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)體系國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出的開放系統(tǒng)互連參考模型，將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為7層，每層都有特定的功能和協(xié)議。OSI參考模型互聯(lián)網(wǎng)上使用最廣泛的協(xié)議族，包括傳輸控制協(xié)議（TCP）和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）等，實(shí)現(xiàn)了不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連互通。如HTTP、HTML、URL等，這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范使得互聯(lián)網(wǎng)上的信息能夠被廣泛地共享和訪問。TCP/IP協(xié)議族針對局域網(wǎng)和城域網(wǎng)制定的一系列標(biāo)準(zhǔn)，包括以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等，為網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件的互操作性提供了保障。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)01020403互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范02分層模型解析負(fù)責(zé)傳輸比特流，涉及電纜、集線器和中繼器等硬件設(shè)備。物理層負(fù)責(zé)路徑選擇和邏輯地址尋址，如IP協(xié)議。提供數(shù)據(jù)幀的傳輸和差錯校驗，包括以太網(wǎng)、Wi-Fi等通信協(xié)議。010302OSI參考模型層級功能提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)完整性，如TCP/UDP協(xié)議。涉及用戶交互、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及具體應(yīng)用服務(wù)，如HTTP、FTP等。0405傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層會話層、表示層和應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)原理6px6px6px對應(yīng)OSI數(shù)據(jù)鏈路層，涉及網(wǎng)絡(luò)接入和幀的傳輸。鏈路層TCP協(xié)議提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，UDP協(xié)議則提供無連接服務(wù)。傳輸層IP協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包尋址和路由，ICMP和IGMP協(xié)議輔助網(wǎng)絡(luò)管理。網(wǎng)絡(luò)層010302包含HTTP、FTP、SMTP等協(xié)議，直接支持用戶應(yīng)用。應(yīng)用層04兩種模型對比分析層數(shù)差異OSI模型有7層，TCP/IP協(xié)議棧只有4層。01協(xié)議差異TCP/IP協(xié)議棧更關(guān)注實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信，而OSI模型更關(guān)注理論研究。02靈活性TCP/IP協(xié)議棧在應(yīng)用層協(xié)議方面更加靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。03標(biāo)準(zhǔn)化OSI模型提供了一個理想的網(wǎng)絡(luò)框架，有助于標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。0403數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)物理層傳輸介質(zhì)類型雙絞線雙絞線是一種綜合布線工程中最常用的傳輸介質(zhì)，由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成，可減少信號干擾，提高傳輸質(zhì)量。同軸電纜光纖同軸電纜由內(nèi)向外分為四層，中心是導(dǎo)體，用于傳輸信號；第二層是絕緣層，防止信號向外輻射；第三層是網(wǎng)狀導(dǎo)電層，既作為信號的回流路徑，又增強(qiáng)電纜的機(jī)械強(qiáng)度；第四層是外層絕緣層，起保護(hù)作用。同軸電纜的抗干擾能力強(qiáng)，適用于較長距離的傳輸。光纖傳輸利用光的全反射原理，將光信號在光纖內(nèi)傳輸。光纖傳輸具有傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的主要傳輸介質(zhì)之一。123數(shù)據(jù)交換方式選擇線路交換是通過建立物理連接來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的一種方式。在通信雙方之間建立一條專用的物理通路，通信過程中始終占用該通路，直到通信結(jié)束。線路交換適用于大量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸，但會造成線路資源的浪費(fèi)。線路交換報文交換是以報文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N交換方式。每個報文都攜帶有目標(biāo)地址和所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，交換機(jī)根據(jù)目標(biāo)地址將報文轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出線路上。報文交換不需要建立專用的物理連接，線路利用率高，但實(shí)時性差。報文交換分組交換是將數(shù)據(jù)拆分成多個小數(shù)據(jù)包（分組），每個分組都攜帶有目標(biāo)地址和序列號等信息，交換機(jī)根據(jù)目標(biāo)地址將分組轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出線路上。分組交換具有線路利用率高、實(shí)時性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中廣泛采用的一種數(shù)據(jù)交換方式。分組交換差錯控制與流量控制差錯控制是指在數(shù)據(jù)傳輸過程中，通過增加冗余信息來發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤的一種技術(shù)。常用的差錯控制方法包括奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗（CRC）和海明碼等。差錯控制可以有效地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，但會增加額外的傳輸開銷。差錯控制流量控制是指通過控制發(fā)送方的發(fā)送速率，使接收方能夠及時接收并處理數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。常見的流量控制方法包括停止-等待協(xié)議、滑動窗口協(xié)議和令牌桶算法等。流量控制可以避免因發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)過快而導(dǎo)致接收方處理不及的情況發(fā)生，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。流量控制04網(wǎng)絡(luò)安全與管理常見安全威脅類型包括惡意軟件、病毒、蠕蟲、特洛伊木馬、勒索軟件等。網(wǎng)絡(luò)攻擊冒充合法用戶或系統(tǒng)，進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的訪問和操作。身份假冒通過非法手段獲取敏感信息，如密碼、信用卡信息、個人隱私等。數(shù)據(jù)竊取010302通過偽造網(wǎng)站或郵件等手段，誘騙用戶泄露敏感信息。網(wǎng)絡(luò)釣魚04加密與認(rèn)證技術(shù)加密技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的保密性。01認(rèn)證技術(shù)通過數(shù)字證書、密碼等方式，確認(rèn)用戶或系統(tǒng)的身份，防止身份假冒。02數(shù)字簽名用于驗證信息的完整性和真實(shí)性，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中未被篡改。03防火墻與入侵檢測通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)訪問規(guī)則，控制進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，防止非法訪問。防火墻技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)活動進(jìn)行監(jiān)控和分析，及時發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)可疑行為。入侵檢測技術(shù)制定并執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)安全策略，定期進(jìn)行安全漏洞掃描和風(fēng)險評估。安全策略管理05網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量(QoS)保障通過設(shè)定不同優(yōu)先級，為不同流量提供不同的服務(wù)質(zhì)量，如帶寬、延遲和抖動等。優(yōu)先級策略流量整形服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控采用流量整形技術(shù)，如流量限制、流量排隊和流量調(diào)度等，以保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。通過實(shí)時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，如吞吐量、延遲和丟包率等，以及時發(fā)現(xiàn)和解決服務(wù)質(zhì)量問題。擁塞控制策略擁塞解除通過采取主動隊列管理、丟棄策略等方式，緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)性能。03通過檢測網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，及時采取相應(yīng)措施，如增加網(wǎng)絡(luò)容量、調(diào)整流量等。02擁塞檢測擁塞避免通過預(yù)防策略避免網(wǎng)絡(luò)過載，如采用慢啟動、擁塞避免算法等。01負(fù)載均衡機(jī)制服務(wù)器端負(fù)載均衡通過在服務(wù)器之間分配請求，以平衡負(fù)載，提高服務(wù)器資源利用率和響應(yīng)速度。01鏈路負(fù)載均衡通過在多條鏈路之間分配流量，以充分利用鏈路帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。02本地負(fù)載均衡通過在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分配流量，以減輕某些節(jié)點(diǎn)或鏈路的壓力，提高網(wǎng)絡(luò)性能。0306新興技術(shù)發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)特性高帶寬、低延遲、大容量連接，為邊緣計算提供強(qiáng)大支持。邊緣計算原理在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高響應(yīng)速度。應(yīng)用場景自動駕駛、智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療等需要實(shí)時數(shù)據(jù)處理和超低延遲的領(lǐng)域。挑戰(zhàn)與解決方案數(shù)據(jù)同步、網(wǎng)絡(luò)安全、資源調(diào)度等問題，需通過技術(shù)創(chuàng)新和策略調(diào)整加以解決。5G與邊緣計算融合物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域通過傳感器、智能設(shè)備等實(shí)現(xiàn)物物相連，構(gòu)建智能化、自動化的世界。大規(guī)模、異構(gòu)性、安全性等挑戰(zhàn)，需采用特殊的技術(shù)和策略應(yīng)對。RFID、傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計算等，為物聯(lián)網(wǎng)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。智能家居、智慧城市、環(huán)境監(jiān)測等，物聯(lián)網(wǎng)正逐漸改變?nèi)藗兊纳罘绞健＼浖x網(wǎng)絡(luò)(SDN)S