計算機網絡技術是現代信息社會的基石，它通過一系列協議、硬件和軟件，將分布在不同地理位置的計算機系統及設備互聯起來，實現數據通信和資源共享。本課件旨在系統性地介紹網絡技術的基礎概念、關鍵組成、主流協議及其應用發展。
一、 計算機網絡概述
計算機網絡的核心目標是實現“互聯”與“共享”。根據覆蓋范圍，網絡可分為局域網（LAN）、城域網（MAN）和廣域網（WAN）。互聯網（Internet）則是全球最大的廣域網。網絡的基本功能包括數據通信、資源共享、分布式處理以及提高系統可靠性與可用性。
二、 網絡體系結構與協議
為了降低網絡設計的復雜性，通常采用分層模型。國際標準化組織（ISO）提出的OSI七層參考模型（物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層）是理論上的經典框架。而實際中廣泛使用的是TCP/IP四層模型（網絡接口層、網際層、傳輸層、應用層）及其相關協議族。
- TCP/IP協議族：包括IP協議（負責尋址和路由）、TCP協議（提供可靠、面向連接的服務）和UDP協議（提供高效、無連接的服務），共同構成了互聯網的通信基礎。
三、 網絡硬件設備與介質
1. 傳輸介質：包括有線介質（如雙絞線、同軸電纜、光纖）和無線介質（如無線電波、微波、紅外線）。
2. 關鍵設備：
- 網卡（NIC）：計算機接入網絡的接口。
- 交換機（Switch）：用于局域網內數據幀的轉發，基于MAC地址工作。
- 路由器（Router）：連接不同網絡，基于IP地址進行路徑選擇和數據包轉發。
- 其他：集線器（Hub，已逐漸淘汰）、調制解調器（Modem）、防火墻（Firewall）等。
四、 局域網技術與以太網
以太網（Ethernet）是目前最主流的局域網技術標準，其核心是CSMA/CD（載波監聽多路訪問/沖突檢測）介質訪問控制方法。從傳統的10Mbps到如今的萬兆（10Gbps）乃至更高速率，以太網技術在持續演進。無線局域網（WLAN）則主要遵循IEEE 802.11系列標準（Wi-Fi）。
五、 IP地址與子網劃分
IP地址是網絡設備在互聯網上的唯一邏輯標識。目前主流的是IPv4地址（如192.168.1.1），采用點分十進制表示。由于IPv4地址耗盡問題，IPv6（采用128位地址，如2001:0db8::1）正在加速部署。子網劃分技術通過借用主機位來創建子網，能有效提高IP地址利用率和網絡管理效率。
六、 網絡服務與應用
應用層協議為終端用戶提供了豐富的網絡服務：
- Web服務：基于HTTP/HTTPS協議。
- 文件傳輸：FTP、TFTP協議。
- 電子郵件：SMTP、POP3、IMAP協議。
- 域名解析：DNS協議，將域名轉換為IP地址。
- 遠程登錄與管理：Telnet、SSH協議。
七、 網絡安全基礎
網絡安全至關重要，主要威脅包括病毒、木馬、黑客攻擊、信息竊聽等。基礎安全技術包括：
- 加密技術：如SSL/TLS，保障數據傳輸安全。
- 防火墻：在內外部網絡之間建立安全屏障。
- 入侵檢測系統（IDS）/入侵防御系統（IPS）。
- 虛擬專用網（VPN）：在公共網絡上建立加密的專用通道。
八、 發展趨勢
網絡技術正朝著更快、更智能、更融合的方向發展：
- 高速化：5G/6G移動通信、400G/800G以太網。
- 虛擬化與軟件定義：軟件定義網絡（SDN）、網絡功能虛擬化（NFV）。
- 智能化：人工智能（AI）在網絡優化、安全防護中的應用。
- 萬物互聯：物聯網（IoT）將網絡邊界擴展到物理世界的各個物體。
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掌握計算機網絡技術的基本原理和核心組件，是理解當今數字化世界運行機制的關鍵。從底層物理連接到頂層應用服務，網絡技術構成了一個復雜而精密的生態系統，并持續驅動著社會與經濟的變革。
