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1、计算机硬件及网络北京邮电大学计算机网络课件第一章：数据链路层 制作人：制作者ppt时间：2024年X月目录第第1 1章章 数据链路层数据链路层第第2 2章章 数据链路层基础数据链路层基础第第3 3章章 以太网以太网第第4 4章章 局域网技术局域网技术第第5 5章章 网络安全网络安全第第6 6章章 网络性能优化网络性能优化第第7 7章章 数据链路层数据链路层 0101第1章 数据链路层 计算机网络概述计算机网络概述计算机网络是通过通信设计算机网络是通过通信设备将地理位置分散的多台备将地理位置分散的多台计算机连接在一起，实现计算机连接在一起，实现信息交换和资源共享的系信息交换和资源共享的系统。根据
2、使用范围和功能，统。根据使用范围和功能，计算机网络可分为局域网、计算机网络可分为局域网、城域网、广域网等不同类城域网、广域网等不同类型。计算机网络被广泛应型。计算机网络被广泛应用于远程通信、网上商务、用于远程通信、网上商务、远程医疗等众多领域。远程医疗等众多领域。网络的发展历程ARPANET的诞生早期的网络发展TCP/IP协议的普及互联网的出现4G时代的到来移动互联网的兴起 五层网络模型五层网络模型物理层、数据链路层、网络层、物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层传输层、应用层每一层负责不同的功能每一层负责不同的功能传传输输控控制制协协议议TCPTCP的的特点特点面向连接、可靠传输、流量控
3、面向连接、可靠传输、流量控制、拥塞控制制、拥塞控制TCPTCP是一种面向字节流的传输是一种面向字节流的传输协议协议 网络体系结构网络的边缘与核心网络的边缘与核心边缘部分包括用户接入网络，边缘部分包括用户接入网络，核心部分为主干网核心部分为主干网用户接入网络可采用以太网、用户接入网络可采用以太网、Wi-FiWi-Fi等技术等技术光纤、双绞线等有线传输介质0103传输速率、传输距离、抗干扰能力等传输介质的选择标准02无线电波、红外线等无线传输介质计算机网络的应用计算机网络广泛应用于电子邮件、文件传输、远程访问等方面。它极大地方便了人们的日常生活和工作，成为信息时代的重要工具。随着技术的不断发展，计
4、算机网络的应用领域会不断拓展，为人们带来更多便利。0202第2章 数据链路层基础 数据链路层的功数据链路层的功能能数据链路层是数据链路层是OSIOSI模型中模型中的第二层，主要负责数据的第二层，主要负责数据的传输和控制，确保数据的传输和控制，确保数据的可靠性和安全性。数据的可靠性和安全性。数据链路层的实现方式包括点链路层的实现方式包括点对点和广播形式，不同的对点和广播形式，不同的实现方式决定了数据链路实现方式决定了数据链路层协议的选择。常见的数层协议的选择。常见的数据链路层协议有以太网、据链路层协议有以太网、令牌环网等。令牌环网等。数据链路层的协议控制设备对媒体的访问媒体访问控制协议MAC负责
5、数据的逻辑传输逻辑链路控制协议LLC常见的局域网协议以太网协议 包括帧头、帧数据和帧尾数据帧的结构0103数据帧的发送和接收流程数据帧的传输02确保帧开始和结束的准确性帧同步循环冗余检测循环冗余检测CRCCRC多项式除法计算校验和多项式除法计算校验和常用于以太网数据校验常用于以太网数据校验常见的差错检测方法常见的差错检测方法奇偶校验奇偶校验海明码等海明码等 数据链路层的差错检测差错检测的原理差错检测的原理基于校验和的原理基于校验和的原理检测传输过程中的错误检测传输过程中的错误总结数据链路层是计算机网络中非常重要的一层，负责数据的传输和控制。了解数据链路层的功能、协议和封装方法，对于理解计算机网
6、络的通信过程具有重要意义。同时，差错检测是数据链路层中的关键技术，保障了数据传输的准确性和完整性。0303第3章 以太网 以太网的发展历以太网的发展历程程以太网是一种局域网技术，以太网是一种局域网技术，起源于起源于2020世纪世纪7070年代。随年代。随着技术的发展，以太网逐着技术的发展，以太网逐渐标准化，并不断演进，渐标准化，并不断演进，成为现代网络的基础之一。成为现代网络的基础之一。以太网的物理层包括双绞线、光纤等传输介质常见速率有10Mbps、100Mbps、1Gbps等速率如RJ45接口、光口接口等接口类型 以太网的数据帧格式包括帧头、目的地址、源地址、数据等字段帧的结构包括数据长度、
7、校验和等帧的字段根据帧的字段顺序组装成完整的数据帧帧的封装 以太网的地址解析协议ARP用于将IP地址映射到MAC地址ARP的作用通过广播方式解析IP地址ARP的工作原理包括请求包和应答包ARP的数据包格式 以太网的标准化以太网标准化由IEEE负责，包括802.3、802.11等标准，确保不同厂商生产的设备可以互联互通。标准化使得网络设备更加兼容和通用。0404第四章 局域网技术 局域网的定义与特点局域网是指在一个地理范围较小的范围内，由相互连接的计算机组成的网络系统。局域网的特点包括传输速度快、安全性高、成本低等优点。局域网的应用范围广泛，例如家庭网络、企业内部网络等。以太网局域网基于以太网技
8、术组网方式星型、总线型、环型等拓扑结构交换机、网桥、网卡等设备 便捷、灵活、无需布线特点0103加密机制、访问控制安全性02基于无线传输技术组网方式虚拟局域网的实现虚拟局域网的实现通过交换机配置实现通过交换机配置实现网络设备间通信隔离网络设备间通信隔离提高网络性能提高网络性能VLANVLAN技技术术的的应应用用案案例例企业内部网络划分企业内部网络划分部门内部通信隔离部门内部通信隔离资源共享与安全隔离资源共享与安全隔离 局域网的拓展技术VLANVLAN技术技术虚拟局域网的划分虚拟局域网的划分跨交换机的跨交换机的VLANVLAN划分划分VLANVLAN标记技术标记技术局域网技术应用局域网技术应用场
9、景场景局域网技术广泛应用于各局域网技术广泛应用于各个领域，包括企业内部通个领域，包括企业内部通信、校园网络、医院信息信、校园网络、医院信息化等。通过局域网技术，化等。通过局域网技术，实现设备之间的快速数据实现设备之间的快速数据传输与资源共享，提高办传输与资源共享，提高办公效率和信息安全性。公效率和信息安全性。0505第5章 网络安全 网络攻击与防范网络攻击与防范网络攻击类型有很多种，网络攻击类型有很多种，如如DDoSDDoS攻击、恶意软件、攻击、恶意软件、社交工程等。网络安全对社交工程等。网络安全对个人和组织都至关重要，个人和组织都至关重要，保护隐私和重要信息。网保护隐私和重要信息。网络防御的
10、策略包括入侵检络防御的策略包括入侵检测系统、防火墙等技术手测系统、防火墙等技术手段。段。防火墙技术网络安全基础设施防火墙的定义网络分层结构防火墙的分类数据包过滤防火墙的工作原理 对对称称加加密密与与非非对对称称加密加密加密和解密使用相同密钥加密和解密使用相同密钥加密和解密使用不同密钥加密和解密使用不同密钥数字证书的作用数字证书的作用身份验证身份验证数据完整性验证数据完整性验证公钥基础设施公钥基础设施密钥分发密钥分发证书管理证书管理加密技术加密技术的原理加密技术的原理数据转换数据转换密钥管理密钥管理网络安全管理网络安全管理网络安全管理包括安全策网络安全管理包括安全策略的制定、安全漏洞的管略的制定
11、、安全漏洞的管理以及安全事件的响应机理以及安全事件的响应机制。制定合理安全策略可制。制定合理安全策略可以有效防范各类安全风险，以有效防范各类安全风险，管理安全漏洞和及时响应管理安全漏洞和及时响应安全事件是网络安全管理安全事件是网络安全管理的重要环节。的重要环节。0606第6章 网络性能优化 网络性能监测网络性能监测网络性能监测是评估网络网络性能监测是评估网络性能的重要手段。通过监性能的重要手段。通过监测网络延迟、带宽利用率测网络延迟、带宽利用率等指标，可以全面了解网等指标，可以全面了解网络运行情况。常用的网络络运行情况。常用的网络性能监测工具有性能监测工具有WiresharkWireshark
12、、PingPlotterPingPlotter等。网络性能优化是确保等。网络性能优化是确保网络高效运行的关键，通网络高效运行的关键，通过监测和分析网络性能，过监测和分析网络性能，及时发现问题并采取相应及时发现问题并采取相应措施，保证网络稳定性和措施，保证网络稳定性和性能表现。性能表现。带宽管理理解网络带宽的使用和分配带宽管理概念动态分配、静态分配等策略带宽分配策略常用工具如NetFlow、iperf带宽管理工具应用 保障关键数据传输质量服务质量定义0103视频会议、实时通信等场景QoS技术应用场景02差异化服务、流量控制等技术QoS技术实现方式负载均衡实现方式负载均衡实现方式硬件负载均衡器硬件
13、负载均衡器软件负载均衡器软件负载均衡器负载均衡优势负载均衡优势提高性能提高性能提高可靠性提高可靠性负载均衡局限性负载均衡局限性单点故障风险单点故障风险配置复杂性配置复杂性负载均衡技术负载均衡原理负载均衡原理根据不同算法分发请求根据不同算法分发请求保证服务器负载均衡保证服务器负载均衡网络性能优化总结通过网络性能监测、带宽管理、QoS技术和负载均衡技术的应用，可以提升网络性能，保障数据传输的稳定性和可靠性。网络管理员应该根据具体情况选择适合的优化策略，持续监测和改进网络性能，提升用户体验和工作效率。0707第7章 数据链路层 计算机网络的发展历程数据链路层作为计算机网络中的重要一环，其发展历程至关
14、重要。从最初的以太网技术到现在的高速局域网，数据链路层的演进推动了整个网络技术的发展。不断探索创新，数据链路层技术在不断完善中引领着网络通信的未来。网络技术的未来发展方向高速、低延迟5G网络连接世界物联网智能化应用人工智能安全可靠区块链技术感谢您的阅读和关注谢谢！0103 02希望这份课件对您有所帮助祝您学习愉快！网络延迟网络延迟传统网络传统网络5G5G网络网络物联网物联网安全性能安全性能VPNVPN技术技术区块链技术区块链技术网络隐私保护网络隐私保护应用领域应用领域工业控制工业控制智能家居智能家居智慧城市智慧城市数据链路层发展趋势对比传输速度传输速度以太网以太网高速局域网高速局域网光纤网络光纤网络网络技术的未来网络技术的未来随着科技的不断发展，网随着科技的不断发展，网络技术也在不断演进。未络技术也在不断演进。未来的网络将更加智能、高来的网络将更加智能、高效、安全，将贯穿我们生效、安全，将贯穿我们生活的方方面面，让交流变活的方方面面，让交流变得更加便捷、快速。得更加便捷、快速。再会！