計算機網(wǎng)絡(luò)期末打印版

計算機網(wǎng)絡(luò)期末打印版計算機網(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)用層計算機網(wǎng)絡(luò)概述01計算機網(wǎng)絡(luò)是由多臺獨立計算機通過通信設(shè)備和線路連接起來，在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。定義從20世紀60年代ARPANET的誕生到如今的互聯(lián)網(wǎng)時代，計算機網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)、從低速到高速、從有線到無線的多個發(fā)展階段。發(fā)展歷程計算機網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展計算機網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用功能計算機網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理、負載均衡等功能，可以大大提高計算機的效率和便利性。應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域，如電子商務(wù)、在線教育、遠程醫(yī)療、智能制造等，改變了人們的生活方式和工作方式。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不同，計算機網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的不同，可分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點對點網(wǎng)絡(luò)。分類計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有星型、環(huán)型、總線型、樹型和網(wǎng)狀型等。不同的拓撲結(jié)構(gòu)具有不同的特點和適用場景，例如星型結(jié)構(gòu)易于維護和管理，但中心節(jié)點故障會導致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓；網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)具有較高的可靠性和靈活性，但實現(xiàn)和維護成本較高。拓撲結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的分類與拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)02負責傳輸比特流，提供物理連接和電氣特性。物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層負責將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)幀，進行差錯控制和流量控制。負責路由選擇和邏輯地址尋址，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信。030201OSI參考模型傳輸層負責建立、管理和終止會話，進行同步和對話控制。會話層表示層應(yīng)用層01020403提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如文件傳輸、電子郵件等。提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，建立、管理和終止會話。負責數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和加密解密等處理。OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層傳輸層應(yīng)用層TCP/IP參考模型對應(yīng)OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，負責數(shù)據(jù)的傳輸和接收。對應(yīng)OSI的傳輸層，提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。對應(yīng)OSI的網(wǎng)絡(luò)層，負責路由選擇和邏輯地址尋址。對應(yīng)OSI的會話層、表示層和應(yīng)用層，提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。比較OSI模型具有七個層次，劃分更加細致；TCP/IP模型只有四個層次，相對簡單。OSI模型在理論上更加完善，但實際應(yīng)用中TCP/IP模型更為廣泛。聯(lián)系兩種模型都采用了分層的思想，將復雜的網(wǎng)絡(luò)通信問題分解為若干個相對簡單的子問題進行處理。同時，兩種模型在傳輸層和應(yīng)用層的功能上基本相同，都提供了相似的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。兩種模型的比較與聯(lián)系物理層03物理層是計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最低層，它負責在傳輸介質(zhì)上傳輸原始比特流，提供為建立、維護和拆除物理鏈路所需要的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路，數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體，也可以是多個物理媒體連接而成。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接，傳送數(shù)據(jù)，終止物理連接。所謂激活，就是不管有多少物理媒體參與，都要在通信的兩個數(shù)據(jù)終端設(shè)備間連接起來，形成一條通路。物理層協(xié)議是各種物理層標準的集合，它規(guī)定了通信雙方在進行通信時所使用的傳輸介質(zhì)、連接方式、信號的電平、信號的調(diào)制方式等內(nèi)容。物理層的定義物理層的主要功能物理層的協(xié)議物理層的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念01數(shù)據(jù)通信是依照一定的通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息，它可實現(xiàn)計算機與計算機、計算機與終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成02數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由中央計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)、數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備(DCE)、通信線路、數(shù)據(jù)鏈路和協(xié)議等組成。數(shù)據(jù)通信的傳輸方式03數(shù)據(jù)通信的傳輸方式主要有基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸三種。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)中繼器是一種解決信號傳輸過程中由于信號衰減而產(chǎn)生失真和噪聲積累的設(shè)備，它通過對信號進行放大和整形來擴展網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。中繼器集線器是一種特殊的中繼器，它可以提供多端口服務(wù)，將多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接在一起，實現(xiàn)設(shè)備間的共享和通信。集線器調(diào)制解調(diào)器是一種將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號進行傳輸?shù)脑O(shè)備，它在發(fā)送端將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號進行傳輸，在接收端再將模擬信號轉(zhuǎn)換回數(shù)字信號。調(diào)制解調(diào)器物理層設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路層04

數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的定義數(shù)據(jù)鏈路層是OSI七層模型中的第二層，負責在物理層提供的比特流的基礎(chǔ)上，通過建立數(shù)據(jù)鏈路連接，進行可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括鏈路管理、幀同步、差錯控制、流量控制和數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)?。?shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備常見的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備有網(wǎng)卡、網(wǎng)橋和交換機等。幀的定義幀是數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單元，由幀頭、數(shù)據(jù)和幀尾三部分組成。幀的組成幀頭包含發(fā)送方和接收方的地址信息，用于標識數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端；數(shù)據(jù)部分包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息；幀尾包含校驗信息，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯誤。幀的傳輸方式數(shù)據(jù)鏈路層采用面向連接的服務(wù)或無連接的服務(wù)進行幀的傳輸，其中面向連接的服務(wù)通過建立數(shù)據(jù)鏈路連接來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。幀的概念與組成差錯控制方法為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑪?shù)據(jù)鏈路層采用了多種差錯控制方法，如奇偶校驗、循環(huán)冗余檢驗（CRC）等。差錯產(chǎn)生的原因在數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于信道噪聲、干擾等因素的影響，可能會導致數(shù)據(jù)的差錯。差錯控制流程在發(fā)送方，數(shù)據(jù)被添加校驗位后發(fā)送；在接收方，通過對比校驗位來檢測數(shù)據(jù)是否有誤，并進行相應(yīng)的處理。差錯控制方法PPP協(xié)議PPP協(xié)議是點對點協(xié)議，主要用于撥號上網(wǎng)等場景，具有簡單、靈活和可擴展等特點。HDLC協(xié)議HDLC協(xié)議是高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，主要用于廣域網(wǎng)中，具有多種幀類型和可靠的傳輸機制。以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)協(xié)議之一，采用CSMA/CD訪問控制方式和可變長度的幀格式進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層05網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中的第三層，負責在網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)包的傳輸和路由選擇，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信。網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議包括IP協(xié)議、ICMP協(xié)議、IGMP協(xié)議等，其中IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，負責數(shù)據(jù)的傳輸和路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層的基本概念網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層的功能IP地址與子網(wǎng)劃分IP地址是用于標識網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備地址的一種編址方式，由32位二進制數(shù)組成，分為IPv4和IPv6兩種版本。子網(wǎng)劃分的方法子網(wǎng)劃分是將一個大的網(wǎng)絡(luò)劃分為多個小的網(wǎng)絡(luò)，以提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可管理性。常見的子網(wǎng)劃分方法包括等長子網(wǎng)劃分和變長子網(wǎng)劃分。子網(wǎng)掩碼的作用子網(wǎng)掩碼是用于區(qū)分IP地址中網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分的一種掩碼，通過與IP地址進行按位與運算，可以得到網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。IP地址的概念路由選擇算法的分類路由選擇算法可以根據(jù)不同的分類標準進行分類，如靜態(tài)路由算法和動態(tài)路由算法、距離矢量路由算法和鏈路狀態(tài)路由算法等。常見的路由協(xié)議常見的路由協(xié)議包括RIP協(xié)議、OSPF協(xié)議、EIGRP協(xié)議等，它們分別采用不同的路由算法和實現(xiàn)機制，適用于不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和需求。路由選擇算法與路由協(xié)議路由器的功能路由器是網(wǎng)絡(luò)層的核心設(shè)備，負責在不同網(wǎng)絡(luò)之間進行數(shù)據(jù)包的傳輸和路由選擇，同時具有安全控制、流量控制等功能。交換機的功能交換機是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，但在某些情況下也可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的功能，如三層交換機。交換機的主要功能包括數(shù)據(jù)交換、VLAN劃分等。防火墻的功能防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全的重要設(shè)備之一，可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)訪問行為的控制和管理，防止非法訪問和攻擊行為的發(fā)生。010203網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備傳輸層06123提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，為上層應(yīng)用提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層的功能段（Segment），包括TCP段和UDP數(shù)據(jù)報。傳輸層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元用于標識上層應(yīng)用進程，實現(xiàn)多路復用和多路分解。傳輸層端口傳輸層的基本概念TCP協(xié)議的特點面向連接、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP的連接建立與釋放采用三次握手建立連接，四次揮手釋放連接。TCP的可靠傳輸機制通過確認與重傳、流量控制、擁塞控制等機制實現(xiàn)可靠傳輸。TCP的滑動窗口協(xié)議采用滑動窗口協(xié)議進行流量控制和擁塞控制，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。TCP協(xié)議無連接、不可靠的、基于數(shù)據(jù)報的傳輸層通信協(xié)議。UDP協(xié)議的特點包括源端口、目的端口、長度和校驗和等字段。UDP的報文格式適用于實時性要求高、可靠性要求不高的應(yīng)用場景，如音視頻傳輸、實時游戲等。UDP的適用場景UDP協(xié)議03傳輸層設(shè)備的應(yīng)用場景適用于需要實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍?，如企業(yè)網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的連接等。01傳輸層設(shè)備的功能實現(xiàn)傳輸層協(xié)議，提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。02常見的傳輸層設(shè)備網(wǎng)關(guān)（Gateway）、傳輸層交換機（TransportSwitch）等。傳輸層設(shè)備應(yīng)用層07應(yīng)用層的基本概念應(yīng)用層是計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最高層，負責為用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。應(yīng)用層協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進程間通信的規(guī)則和約定，包括消息格式、通信方式和通信過程中的行為等。常見的應(yīng)用層協(xié)議有HTTP、FTP、SMTP、DNS等。01DNS（DomainNameSystem，域名系統(tǒng)）是互聯(lián)網(wǎng)的一項服務(wù)，用于將域名轉(zhuǎn)換為IP地址。02DNS采用層次化的命名方式，將域名空間劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域由一臺或多臺DNS服務(wù)器負責管理。03當用戶訪問某個網(wǎng)站時，瀏覽器會向DNS服務(wù)器發(fā)送域名解析請求，DNS服務(wù)器會返回相應(yīng)的IP地址，從而建立連接。DNS服務(wù)FTP（FileTransferProtocol，文件傳輸協(xié)議）是互聯(lián)網(wǎng)上用于文件傳輸?shù)臉藴蕝f(xié)議之一。FTP服務(wù)允許用戶在遠程主機上上傳和下載文件，支持斷點續(xù)傳和多線程傳輸?shù)裙δ堋TP服務(wù)通常使用兩個端口：21（控制端口）和20（數(shù)據(jù)端口），其中控制端口用于傳輸控制命令，數(shù)據(jù)端口用于傳輸文件數(shù)據(jù)。FTP服務(wù)電子郵件服務(wù)010203電子郵件服務(wù)是互聯(lián)網(wǎng)上最基本、最常用的服務(wù)之一，它允許用戶通過電子郵件客戶端或Web界面發(fā)送和接收電子郵件。電子郵件系統(tǒng)由郵件服務(wù)器、郵件客戶端和郵件傳輸