計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念課件contents目錄計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述01由若干個(gè)計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備，通過(guò)傳輸媒體和網(wǎng)絡(luò)軟件連接在一起，按照特定的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，20世紀(jì)50年代初，以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，構(gòu)成面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。第一階段計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，20世紀(jì)60年代中期，多個(gè)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信和資源共享。第二階段標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，20世紀(jì)70年代末到80年代初，隨著局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。第三階段互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，20世紀(jì)90年代至今，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到人們生活的方方面面。第四階段計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程根據(jù)覆蓋范圍分類：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類：星型網(wǎng)、總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)。根據(jù)傳輸介質(zhì)分類：有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)02網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)中各層功能和協(xié)議的集合，它定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用程序之間的交互方式。定義目的重要性確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的可靠傳輸，并保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互操作性。體系結(jié)構(gòu)決定了網(wǎng)絡(luò)的性能、功能和擴(kuò)展性，是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。030201網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概念層次OSI模型將網(wǎng)絡(luò)功能劃分為七個(gè)層次，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。特點(diǎn)層次化結(jié)構(gòu)，各層次相對(duì)獨(dú)立，便于標(biāo)準(zhǔn)化和不同廠商的設(shè)備互連。定義OSI（OpenSystemsInterconnection）參考模型是ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）制定的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。OSI參考模型123TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）參考模型是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA）制定的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。定義TCP/IP模型分為四個(gè)層次，分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。層次簡(jiǎn)潔實(shí)用，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)，但不如OSI模型層次分明。特點(diǎn)TCP/IP參考模型比較OSI與TCP/IP模型OSI模型的優(yōu)勢(shì)在于其層次化的結(jié)構(gòu)使得各層相對(duì)獨(dú)立，便于標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。但其復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)也使得實(shí)現(xiàn)和維護(hù)成本較高。TCP/IP模型的優(yōu)勢(shì)在于其簡(jiǎn)潔和實(shí)用性，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)。但其層次較少，某些功能可能在多個(gè)層次中實(shí)現(xiàn)，不利于標(biāo)準(zhǔn)化和維護(hù)。物理層03物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最底層，負(fù)責(zé)傳輸比特流，提供物理連接和通信服務(wù)。物理層的主要任務(wù)是建立、維護(hù)和釋放物理連接，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院陀行?。物理層協(xié)議規(guī)定了傳輸媒體的接口標(biāo)準(zhǔn)，如電纜、光纖等，以及設(shè)備之間的通信規(guī)則。物理層概念數(shù)據(jù)通信是指在物理層上實(shí)現(xiàn)的比特流傳輸，包括信號(hào)編碼、同步、傳輸速率和傳輸媒體等。數(shù)據(jù)通信的基本原理是利用數(shù)字信號(hào)的離散性和傳輸媒體的帶寬，實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)通信技術(shù)包括基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)?，根?jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的技術(shù)。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)傳輸媒體的選擇需要根據(jù)實(shí)際需求和環(huán)境條件進(jìn)行評(píng)估，如傳輸距離、帶寬、成本等。傳輸媒體的性能指標(biāo)包括帶寬、衰減、噪聲等，這些指標(biāo)直接影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。傳輸媒體是物理層中用于傳輸數(shù)據(jù)的媒介，包括同軸電纜、雙絞線、光纖等。傳輸媒體物理層設(shè)備包括網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器、集線器等，用于實(shí)現(xiàn)物理連接和通信服務(wù)。網(wǎng)卡是計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的接口卡，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議轉(zhuǎn)換。調(diào)制解調(diào)器用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或反之，以便在模擬信道上傳輸數(shù)據(jù)。集線器是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于將多個(gè)計(jì)算機(jī)連接到同一網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和通信。01020304物理層設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路層04數(shù)據(jù)鏈路層概念01數(shù)據(jù)鏈路層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的第二層，位于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。02它負(fù)責(zé)在相鄰節(jié)點(diǎn)之間建立、管理和終止數(shù)據(jù)鏈路，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括：封裝成幀、差錯(cuò)控制、流量控制和鏈路管理等。03為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，數(shù)據(jù)鏈路層可以采用信道劃分協(xié)議，將通信信道劃分為多個(gè)子信道，使數(shù)據(jù)可以在多個(gè)子信道上并行傳輸。常見的信道劃分協(xié)議有頻分多路復(fù)用（FDM）、時(shí)分多路復(fù)用（TDM）和波分多路復(fù)用（WDM）等。信道劃分協(xié)議03這些協(xié)議通過(guò)在數(shù)據(jù)中添加額外的校驗(yàn)信息，接收端可以檢測(cè)出數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，并根據(jù)協(xié)議進(jìn)行糾正。01數(shù)據(jù)鏈路層中的差錯(cuò)控制協(xié)議用于檢測(cè)和糾正數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤。02常見的差錯(cuò)控制協(xié)議有奇偶校驗(yàn)、海明碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）等。差錯(cuò)控制協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備包括網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器和交換機(jī)等。網(wǎng)卡是計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的接口卡，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝和解封裝；調(diào)制解調(diào)器用于數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；交換機(jī)則可以實(shí)現(xiàn)多對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)層05010203網(wǎng)絡(luò)層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的第三層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸和路由選擇。它將數(shù)據(jù)從源端系統(tǒng)傳輸?shù)侥康亩讼到y(tǒng)，通過(guò)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)包的格式和傳輸方式，以及路由器如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)層概念010203IP（InternetProtocol）是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的通信。IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包的格式和尋址方式，使得數(shù)據(jù)可以在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中傳輸。IP協(xié)議是無(wú)連接的，意味著發(fā)送方和接收方之間不需要預(yù)先建立連接。IP協(xié)議IP地址IP地址是標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)主機(jī)的唯一標(biāo)識(shí)符。IP地址分為IPv4和IPv6兩種版本，其中IPv4使用32位地址，而IPv6使用128位地址。IP地址分為私有地址和公有地址，私有地址用于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，公有地址用于互聯(lián)網(wǎng)通信。路由協(xié)議01路由協(xié)議用于自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)路由表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的正確轉(zhuǎn)發(fā)。02常見的路由協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等，它們?cè)诓煌膱?chǎng)景下有各自的優(yōu)勢(shì)。03路由協(xié)議通過(guò)交換路由信息來(lái)發(fā)現(xiàn)最佳路徑，并更新路由表，確保數(shù)據(jù)包能夠正確到達(dá)目的地。傳輸層06123傳輸層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的第四層，位于應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層之間，負(fù)責(zé)提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層的主要功能是建立通信會(huì)話，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段和重組，以及提供可靠或不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層協(xié)議通過(guò)端口號(hào)來(lái)識(shí)別應(yīng)用層進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)端到端的通信。傳輸層概念TCP協(xié)議030201TCP（傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層協(xié)議。TCP提供了一種可靠的、有序的和錯(cuò)誤校驗(yàn)的數(shù)據(jù)傳輸方式，通過(guò)確認(rèn)機(jī)制、重傳機(jī)制、流量控制和擁塞控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)。TCP在因特網(wǎng)協(xié)議族中是主要的傳輸協(xié)議之一，提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是一種無(wú)連接的傳輸層協(xié)議，提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。UDP協(xié)議簡(jiǎn)單，開銷小，適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用和流媒體應(yīng)用，如音頻和視頻通信。UDP提供了盡最大努力的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，不保證數(shù)據(jù)的可靠性和順序性，可能會(huì)出現(xiàn)丟包和亂序的情況。010203UDP協(xié)議應(yīng)用層07應(yīng)用層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最高層，直接為用戶提供各種應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用層協(xié)議定義了應(yīng)用程序之間的通信規(guī)則和數(shù)據(jù)交換格式，以確保不同應(yīng)用程序之間的互操作性。它負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，例如文件傳輸、電子郵件、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等。應(yīng)用層概念常見應(yīng)用層協(xié)議SMTPDNS用于電子郵件傳輸。用于域名解析。HTTPFTPDHCP用于網(wǎng)頁(yè)瀏覽和信息檢索。用于文件傳輸。用于動(dòng)態(tài)主機(jī)配置。網(wǎng)