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计算机网络工程张卫课件

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目录

01

网络工程基础

02

网络协议与标准

03

网络拓扑结构

04

网络设备与技术

05

网络设计与实施

06

网络工程案例分析

网络工程基础

章节副标题

01

计算机网络定义

计算机网络是由多个计算机设备通过通信线路连接，实现资源共享和信息交换的系统。

计算机网络的概念

计算机网络的主要功能包括数据通信、资源共享、分布式处理和提高系统的可靠性。

网络的功能

根据覆盖范围和规模，计算机网络分为局域网、城域网、广域网等不同类型。

网络的分类

01

02

03

网络工程目标

设计网络时，确保数据包能快速、准确地在不同设备间传输，减少延迟和丢包。

实现高效的数据传输

网络架构应具备良好的可扩展性，以适应未来技术升级和用户数量增长的需求。

支持可扩展性

通过防火墙、加密技术等手段，保护网络不受外部攻击和内部信息泄露的威胁。

保障网络安全

基本组成结构

包括路由器、交换机、集线器等，它们是构建网络的物理基础，确保数据传输。

网络硬件设备

定义了网络设备间通信的规则，如TCP/IP协议，是网络通信的软件基础。

网络协议

描述了网络中各节点的连接方式，常见的有星型、总线型、环型等拓扑结构。

网络拓扑结构

网络协议与标准

章节副标题

02

协议的作用

协议定义了数据包的格式和传输规则，确保信息在不同设备间准确无误地传递。

01

确保数据传输的准确性

通过标准化的协议，不同制造商的设备和软件能够无缝协作，实现跨平台通信。

02

促进不同系统间的互操作性

网络协议中包含管理信息，帮助网络管理员监控和维护网络的稳定运行。

03

提供网络管理的依据

常见网络协议

01

TCP协议确保数据包正确顺序传输和可靠交付，广泛用于互联网数据传输。

02

UDP提供了一种无连接的网络通信方式，适用于对实时性要求高的应用，如视频会议。

03

IP协议负责将数据包从源地址传输到目标地址，是互联网通信的基础。

04

HTTP是用于从服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，是万维网的基础。

05

SMTP用于发送电子邮件，定义了邮件服务器之间以及邮件客户端与服务器之间的通信规则。

传输控制协议（TCP）

用户数据报协议（UDP）

互联网协议（IP）

超文本传输协议（HTTP）

简单邮件传输协议（SMTP）

标准化组织

ITU负责制定全球电信标准，如国际电话和数据通信协议，确保不同国家间通信的兼容性。

国际电信联盟（ITU）

01

IETF是制定互联网标准的组织，负责开发和推广互联网协议，如TCP/IP，确保互联网的互操作性。

互联网工程任务组（IETF）

02

IEEE通过其802委员会制定局域网和城域网的标准，如著名的IEEE802.3以太网标准。

电气和电子工程师协会（IEEE）

03

网络拓扑结构

章节副标题

03

物理拓扑分类

星型拓扑中，所有节点都直接连接到一个中心节点，如家庭网络中常见的路由器连接。

星型拓扑

01

在总线拓扑中，所有节点共享一条通信线路，例如早期的以太网使用同轴电缆连接各台计算机。

总线拓扑

02

环形拓扑中，节点形成一个闭合环路，数据单向传输，如令牌环网络。

环形拓扑

03

网状拓扑中，节点之间有多个连接路径，提高了网络的可靠性和容错能力，例如互联网的骨干网络。

网状拓扑

04

逻辑拓扑概念

逻辑拓扑关注数据传输方式，如星型、环型；物理拓扑则指实际连接方式，如电缆布局。

逻辑拓扑与物理拓扑的区别

逻辑星型拓扑中，所有节点通过中心节点交换数据，逻辑上看似星型，物理上可为任意形状。

逻辑星型拓扑

在逻辑环型拓扑中，数据以单向环路形式传输，令牌传递控制数据访问，如FDDI网络。

逻辑环型拓扑

逻辑总线拓扑中，所有节点共享同一通信信道，数据以广播方式发送，如以太网。

逻辑总线拓扑

拓扑设计原则

最小化延迟原则

设计网络拓扑时，应尽量减少节点间的跳数，以降低数据传输的延迟，提高网络效率。

01

02

可扩展性原则

网络拓扑设计应考虑未来可能的扩展，确保在增加新节点或服务时，网络结构能够灵活调整。

03

容错性原则

设计时应考虑冗余路径和备份设备，以确保网络在部分组件故障时仍能保持运行，提高网络的可靠性。

网络设备与技术

章节副标题

04

网络设备功能

交换机通过MAC地址表实现数据包的快速转发，确保网络通信的高效和稳定。

数据交换功能

防火墙通过设置安全策略，监控和过滤进出网络的数据流，保护网络不受外部威胁。

防火墙安全功能

路由器根据网络协议和算法选择最佳路径，连接不同网络，实现数据包的正确传递。

路由选择功能

交换与路由技术

交换机通过MAC地址表转发数据帧，实现局域网内设备间的高效通信。

交换机的工作原理

路由器连接不同网络，通过路由表决定数据包的最佳传输路径，实现网