計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)ppt課件目錄CONTENTS計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物理層技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)傳輸層技術(shù)應(yīng)用層技術(shù)01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多臺(tái)具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)，通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，在軟件的支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。發(fā)展歷程從20世紀(jì)60年代的ARPANET到如今的Internet，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)、從低速到高速、從單一數(shù)據(jù)通信到多媒體通信的發(fā)展歷程。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換。數(shù)據(jù)通信包括硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源的共享。資源共享計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用分布式處理：將一個(gè)大型任務(wù)分解成多個(gè)小任務(wù)，由網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)計(jì)算機(jī)分別處理。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用辦公自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)文件傳輸、電子郵件、視頻會(huì)議等功能。電子商務(wù)進(jìn)行在線購(gòu)物、支付、交易等活動(dòng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、授課、考試等教學(xué)活動(dòng)。遠(yuǎn)程教育如在線游戲、音樂(lè)、電影等。娛樂(lè)休閑計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用按覆蓋范圍分局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）。按傳輸介質(zhì)分有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。所有計(jì)算機(jī)都連接在一條公共傳輸線路上，數(shù)據(jù)在總線上單向或雙向傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)按使用性質(zhì)分計(jì)算機(jī)連接成一個(gè)閉合的環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)中單向或雙向傳輸。環(huán)型結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心，其他節(jié)點(diǎn)與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，數(shù)據(jù)通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸。節(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，沒(méi)有固定的規(guī)律，數(shù)據(jù)可以通過(guò)多條路徑進(jìn)行傳輸。030201計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)02網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。物理層在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過(guò)差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀在信道上無(wú)差錯(cuò)的傳輸，并進(jìn)行各電路上的動(dòng)作系列。數(shù)據(jù)鏈路層OSI七層模型在網(wǎng)絡(luò)層提供端到端的直接通信。網(wǎng)絡(luò)層向用戶提供可靠的端到端的差錯(cuò)和流量控制，保證報(bào)文的正確傳輸。傳輸層組織和協(xié)調(diào)兩個(gè)會(huì)話進(jìn)程之間的通信，并對(duì)數(shù)據(jù)交換進(jìn)行管理。會(huì)話層OSI七層模型OSI七層模型表示層處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式。應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI參考模型中的最高層，它是計(jì)算機(jī)用戶，以及各種應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口。TCP/IP四層模型網(wǎng)絡(luò)接口層：負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給IP層?；ヂ?lián)網(wǎng)層：負(fù)責(zé)相鄰計(jì)算機(jī)之間的通信。其功能包括三方面。一、處理來(lái)自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求，收到請(qǐng)求后，將分組裝入IP數(shù)據(jù)報(bào)，填充報(bào)頭，選擇去往信宿機(jī)的路徑，然后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。二、處理輸入數(shù)據(jù)報(bào)：首先檢查其合法性，然后進(jìn)行尋徑--假如該數(shù)據(jù)報(bào)已到達(dá)信宿機(jī)，則去掉報(bào)頭，將剩下部分交給適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議；假如該數(shù)據(jù)報(bào)尚未到達(dá)信宿，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)。三、處理路徑、流控、擁塞等問(wèn)題。傳輸層：提供應(yīng)用程序間的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠傳輸。為實(shí)現(xiàn)后者，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認(rèn)，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送。應(yīng)用層：向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問(wèn)、遠(yuǎn)程登錄等。遠(yuǎn)程登錄TELNET使用TELNET協(xié)議提供在網(wǎng)絡(luò)其它主機(jī)上注冊(cè)的接口。TELNET會(huì)話提供了基于字符的虛擬終端。文件傳輸訪問(wèn)FTP使用FTP協(xié)議來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)機(jī)器間的文件拷貝功能。五層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層：應(yīng)用層是體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要。這里的進(jìn)程就是指正在運(yùn)行的程序。應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進(jìn)程所需要的信息交換和遠(yuǎn)程操作，而且還要作為應(yīng)用進(jìn)程的用戶代理，來(lái)完成一些為進(jìn)行信息交換所必需的功能。應(yīng)用層直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層把運(yùn)輸層產(chǎn)生的報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)封裝成分組或包進(jìn)行傳送。在TCP/IP體系中，由于網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議，因此分組也叫IP數(shù)據(jù)報(bào)，或簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)。網(wǎng)絡(luò)層的另一個(gè)任務(wù)就是要選擇合適的路由，使源主機(jī)運(yùn)輸層所傳下來(lái)的分組能夠交付到目的主機(jī)。數(shù)據(jù)鏈路層：當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是將在網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀（frame），在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的鏈路上實(shí)現(xiàn)幀的無(wú)差錯(cuò)傳輸以進(jìn)行信息交換。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差錯(cuò)控制以及流量控制信息等）?？刂菩畔⑹菇邮斩四軌蛑酪粋€(gè)幀從哪個(gè)比特開(kāi)始和到哪個(gè)比特結(jié)束，以便接收端能夠正確地接收和檢錯(cuò)?？刂菩畔⑦€使接收端能夠知道接收到的信息是由哪個(gè)發(fā)送端發(fā)送過(guò)來(lái)的。物理層：物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。在物理層上傳送的數(shù)據(jù)單位是比特。傳遞信息所利用的一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜、光纜等，并不在物理層之內(nèi)而是在物理層的下面。因此也有人把物理媒體當(dāng)作第0層。03物理層技術(shù)物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最低層，負(fù)責(zé)建立、管理和釋放物理連接，提供透明的比特流傳輸服務(wù)。物理層的定義物理層的主要功能包括傳輸介質(zhì)管理、數(shù)據(jù)編碼與解碼、比特同步與差錯(cuò)控制等。物理層的功能物理層的標(biāo)準(zhǔn)包括EIA/TIA-232、EIA/TIA-499、V.35、RJ-45等，分別規(guī)定了不同傳輸介質(zhì)和接口的物理特性。物理層的標(biāo)準(zhǔn)物理層基本概念數(shù)據(jù)通信模型包括信源、信宿、信道和協(xié)議等要素，描述了數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端的傳輸過(guò)程。數(shù)據(jù)通信模型信號(hào)與信道數(shù)據(jù)編碼技術(shù)傳輸方式信號(hào)是數(shù)據(jù)的電或光的表現(xiàn)形式，信道是信號(hào)傳輸?shù)耐?，可以分為有線信道和無(wú)線信道。數(shù)據(jù)編碼技術(shù)包括模擬信號(hào)編碼和數(shù)字信號(hào)編碼，用于將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。數(shù)據(jù)傳輸方式包括單工、半雙工和全雙工三種，分別對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)傳輸需求和場(chǎng)景。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)物理層設(shè)備物理層設(shè)備主要包括中繼器、集線器、網(wǎng)卡等，用于實(shí)現(xiàn)物理層的功能和提供網(wǎng)絡(luò)連接。物理層工作方式物理層工作方式包括點(diǎn)到點(diǎn)方式和廣播方式兩種，分別對(duì)應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸需求。物理層接口與標(biāo)準(zhǔn)物理層接口是物理層設(shè)備與傳輸介質(zhì)之間的連接接口，其標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)于確保網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。常見(jiàn)的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)包括Ethernet接口、TokenRing接口、FDDI接口等。物理層設(shè)備與工作方式04數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路層的功能：幀同步、差錯(cuò)控制、流量控制、鏈路管理等。數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機(jī)等。數(shù)據(jù)鏈路層的定義：位于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間，負(fù)責(zé)建立、管理和釋放數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)間的可靠數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層基本概念信號(hào)衰減、噪聲干擾、設(shè)備故障等。差錯(cuò)產(chǎn)生的原因前向糾錯(cuò)（FEC）和自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）。差錯(cuò)控制方法分類發(fā)送端在數(shù)據(jù)幀中加入冗余信息，接收端根據(jù)冗余信息進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)和糾正。前向糾錯(cuò)（FEC）接收端檢測(cè)出差錯(cuò)后，向發(fā)送端發(fā)送請(qǐng)求重傳的信號(hào)，發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀。自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）差錯(cuò)控制方法數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：PPP協(xié)議、HDLC協(xié)議等。HDLC協(xié)議（High-LevelDataLinkControl）：面向比特的同步數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，具有幀同步、差錯(cuò)控制、流量控制等功能。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議及工作方式PPP協(xié)議（Point-to-PointProtocol）：用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，提供多協(xié)議封裝、鏈路配置、身份認(rèn)證等功能。工作方式：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工。單工只允許數(shù)據(jù)單向傳輸；半雙工允許數(shù)據(jù)雙向交替?zhèn)鬏?；全雙工允許數(shù)據(jù)雙向同時(shí)傳輸。05網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)層基本概念網(wǎng)絡(luò)層定義網(wǎng)絡(luò)層是OSI七層模型中的第三層，負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包，提供主機(jī)到主機(jī)之間的通信服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層的主要功能包括路由選擇、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)、擁塞控制等，確保數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)中可靠、高效地傳輸。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP、ICMP、IGMP等，其中IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸和路由選擇。123路由選擇算法是網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的關(guān)鍵，常見(jiàn)的路由選擇算法包括最短路徑算法、洪泛算法、距離矢量算法等。路由選擇算法路由協(xié)議是實(shí)現(xiàn)路由器之間自動(dòng)學(xué)習(xí)和更新路由信息的協(xié)議，常見(jiàn)的路由協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等。路由協(xié)議路由器根據(jù)路由協(xié)議學(xué)習(xí)到的路由信息生成路由表，用于指導(dǎo)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。路由表路由選擇算法與路由協(xié)議IP地址IP地址是網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)，由32位二進(jìn)制數(shù)表示，分為IPv4和IPv6兩種版本。IPv4地址由4個(gè)0-255之間的數(shù)字組成，以點(diǎn)分十進(jìn)制形式表示；IPv6地址由128位二進(jìn)制數(shù)表示，以冒號(hào)十六進(jìn)制形式表示。子網(wǎng)劃分子網(wǎng)劃分是將一個(gè)大的IP網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)小的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)具有相同的網(wǎng)絡(luò)地址和不同的主機(jī)地址。子網(wǎng)劃分可以提高IP地址的利用率和管理效率。子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼用于區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址部分，子網(wǎng)掩碼的長(zhǎng)度決定了子網(wǎng)的規(guī)模和可用的主機(jī)數(shù)量。IP地址與子網(wǎng)劃分方法06傳輸層技術(shù)提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和流量控制。傳輸層功能主要包括TCP和UDP兩種協(xié)議，分別提供面向連接和無(wú)連接的服務(wù)。傳輸層協(xié)議用于標(biāo)識(shí)應(yīng)用程序的進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用和分用。端口號(hào)傳輸層基本概念03應(yīng)用場(chǎng)景適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性要求高的場(chǎng)景，如文件傳輸、電子郵件等。01工作原理TCP通過(guò)三次握手建立連接，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院晚樞蛐?；采用滑?dòng)窗口機(jī)制進(jìn)行流量控制和擁塞控制。02特點(diǎn)面向連接、可靠傳輸、基于字節(jié)流、全雙工通信、支持流量控制和擁塞控制。TCP協(xié)議工作原理及特點(diǎn)工作原理UDP無(wú)需建立連接，直接發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)；不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸和順序性；采用簡(jiǎn)單的首部格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。特點(diǎn)無(wú)連接、不可靠傳輸、基于數(shù)據(jù)報(bào)、簡(jiǎn)單高效、支持一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多的交互通信。應(yīng)用場(chǎng)景適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)景，如音視頻通話、實(shí)時(shí)游戲等。UDP協(xié)議工作原理及特點(diǎn)07應(yīng)用層技術(shù)應(yīng)用層協(xié)議HTTP、FTP、SMTP、DNS等，定義了應(yīng)用程序之間通信和交互的規(guī)則。應(yīng)用層功能支持用戶通過(guò)應(yīng)用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。應(yīng)用層定義位于OSI模型的最上層，負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的接口。應(yīng)用層基本概念DNS域名解析原理及過(guò)程03本地DNS服務(wù)器查詢緩存，若緩存中有記錄則直接返回IP地址；否則向根域名服務(wù)器發(fā)送查詢請(qǐng)求。01DNS解析過(guò)程02用戶在瀏覽器輸入網(wǎng)址，操作系統(tǒng)將域名發(fā)送給本地DNS服務(wù)器。DNS域名解析原理及過(guò)程123根域名服務(wù)器返回頂級(jí)域名服務(wù)器的地址，本地DNS服務(wù)器再向頂級(jí)域名服務(wù)器發(fā)送查詢請(qǐng)求。頂級(jí)域名服務(wù)器返回權(quán)威域名服務(wù)器的地址，本地DNS服務(wù)器再向權(quán)威域名服務(wù)器發(fā)送查詢請(qǐng)求。權(quán)威域名服務(wù)器返回域名的IP地址，本地DNS服務(wù)器將IP地址返回給用戶計(jì)算機(jī)，同時(shí)將解析結(jié)果緩存起來(lái)以便后續(xù)使用。DNS域名解析原理及過(guò)程建立連接客戶端與FTP服務(wù)器建立TCP連接，包括控制連接和數(shù)據(jù)連接。文件傳輸客戶端通過(guò)控制連接向FTP服務(wù)器發(fā)送文