計算機網(wǎng)絡的工作原理

REPORTCATALOGDATEANALYSISSUMMARYRESUME計算機網(wǎng)絡的工作原理演講人：日期：目錄CONTENTSREPORT計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層應用層01計算機網(wǎng)絡概述REPORT計算機網(wǎng)絡的定義計算機網(wǎng)絡是由多臺地理上分散的、具有獨立功能的計算機通過通信設備和線路連接起來，在相應軟件支持下實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡是計算機技術與通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會的基礎設施，其發(fā)展水平已成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度的重要標志之一。123局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）按地理范圍分類星型網(wǎng)絡、環(huán)型網(wǎng)絡、總線型網(wǎng)絡、樹型網(wǎng)絡、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡按拓撲結(jié)構(gòu)分類有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡按傳輸介質(zhì)分類計算機網(wǎng)絡的分類第二季度第一季度第四季度第三季度第一代計算機網(wǎng)絡第二代計算機網(wǎng)絡第三代計算機網(wǎng)絡第四代計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷程面向終端的計算機網(wǎng)絡，以單個計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)，構(gòu)成面向終端的計算機通信網(wǎng)。多個主計算機通過通信線路互聯(lián)起來，為用戶提供服務。興起于60年代后期，典型代表是美國國防部高級研究計劃局協(xié)助開發(fā)的ARPANET。具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)并遵循國際標準的開放式和標準化的網(wǎng)絡，興起于20世紀80年代后期。ISO于1984年頒布了OSIRM，該模型成為計算機網(wǎng)絡的標準框架。從20世紀90年代開始，以ATM技術為代表，采用高速網(wǎng)絡技術，綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN，寬帶多媒體網(wǎng)絡等。02計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)REPORT負責傳輸比特流，提供物理媒介接口和電氣特性等。物理層負責將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)幀，以及幀的發(fā)送和接收等。數(shù)據(jù)鏈路層負責將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址，包括路由選擇和邏輯地址尋址等。網(wǎng)絡層OSI七層模型提供端到端的通信服務，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如TCP協(xié)議。傳輸層會話層表示層應用層負責建立、管理和終止會話，同步對話雙方的數(shù)據(jù)。負責數(shù)據(jù)的表示、轉(zhuǎn)換和加密等，以確保數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)間的兼容性。提供應用程序使用的網(wǎng)絡服務，如HTTP、FTP等協(xié)議。OSI七層模型網(wǎng)絡接口層網(wǎng)絡層傳輸層應用層TCP/IP四層模型對應于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。提供端到端的通信服務，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如TCP和UDP協(xié)議。對應于OSI的網(wǎng)絡層，負責將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址。提供應用程序使用的網(wǎng)絡服務，如HTTP、FTP、SMTP等協(xié)議。物理層傳輸比特流，提供物理媒介接口和電氣特性等。將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)幀，以及幀的發(fā)送和接收等。將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址，包括路由選擇和邏輯地址尋址等。提供端到端的通信服務，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如TCP和UDP協(xié)議。提供應用程序使用的網(wǎng)絡服務，包括各種應用層協(xié)議如HTTP、FTP等。此外，該層還負責處理網(wǎng)絡應用的相關問題，如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密等。數(shù)據(jù)鏈路層傳輸層應用層網(wǎng)絡層五層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)03物理層REPORT物理層的主要功能為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路；傳輸數(shù)據(jù)，物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實體，為數(shù)據(jù)傳送服務。物理層的服務確保原始的數(shù)據(jù)可在各種物理媒體上傳輸。物理層的定義物理層是計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中的最底層，負責建立、管理和釋放物理連接，實現(xiàn)比特流的透明傳輸。物理層的基本概念包括信源、信宿、信道、發(fā)送設備、接收設備等部分。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型模擬信號是連續(xù)的，數(shù)字信號是不連續(xù)的。模擬信號與數(shù)字信號調(diào)制是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程，解調(diào)是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程。調(diào)制與解調(diào)帶寬是指信道中能夠傳送信號的最大頻率范圍，數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)通信基礎知識ABCD物理層設備中繼器用于在兩個網(wǎng)絡實體之間按位傳遞信息，以延長網(wǎng)絡的距離。網(wǎng)卡網(wǎng)絡接口卡（NIC）是計算機與局域網(wǎng)相互連接的接口，用于將計算機接入局域網(wǎng)。集線器是一種多端口的中繼器，可將多個雙絞線或同軸電纜連接的設備連接在一起。調(diào)制解調(diào)器用于在模擬信道上進行數(shù)字信號的傳輸，實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號之間的轉(zhuǎn)換。04數(shù)據(jù)鏈路層REPORT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上，通過建立數(shù)據(jù)鏈路連接，實現(xiàn)相鄰節(jié)點間的可靠數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括鏈路管理、幀同步、流量控制、差錯控制等，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的定義幀的定義幀是數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單位，由幀頭、數(shù)據(jù)和幀尾三部分組成。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)的來源和目的地；數(shù)據(jù)部分包含要傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)；幀尾包含校驗信息，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯誤。幀的組成幀的組成包括起始符、地址字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段和結(jié)束符等。起始符用于標識幀的開始，地址字段用于標識發(fā)送方和接收方的地址，控制字段用于表示幀的類型和功能，數(shù)據(jù)字段用于傳輸實際數(shù)據(jù)，結(jié)束符用于標識幀的結(jié)束。幀的概念及組成差錯控制的基本概念：差錯控制是指在數(shù)據(jù)傳輸過程中，通過采用一定的技術和方法，檢測和糾正數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。常見的差錯控制方法：常見的差錯控制方法包括奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗（CRC）、海明碼等。奇偶校驗通過在數(shù)據(jù)中添加一個校驗位，使得數(shù)據(jù)中1的個數(shù)為偶數(shù)（偶校驗）或奇數(shù)（奇校驗），以檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中的單比特錯誤；循環(huán)冗余校驗通過發(fā)送方和接收方約定一個生成多項式，對數(shù)據(jù)進行多項式除法運算并添加余數(shù)作為校驗碼，接收方通過同樣的生成多項式對數(shù)據(jù)進行校驗，以檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯誤；海明碼通過在數(shù)據(jù)中添加多個校驗位，利用異或運算實現(xiàn)多位錯誤的檢測和糾正。差錯控制方法05網(wǎng)絡層REPORT網(wǎng)絡層的作用網(wǎng)絡層是計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中的第三層，主要負責數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡之間的通信。網(wǎng)絡層的設備路由器是網(wǎng)絡層的主要設備，用于連接不同的網(wǎng)絡，并根據(jù)路由表將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標網(wǎng)絡。網(wǎng)絡層的協(xié)議網(wǎng)絡層的主要協(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)絡層的核心協(xié)議。網(wǎng)絡層的基本概念IP協(xié)議是網(wǎng)絡層的核心協(xié)議，負責在因特網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)報，實現(xiàn)不同主機之間的通信。IP協(xié)議的作用IP地址是IP協(xié)議中用于標識主機身份的一種地址，由32位二進制數(shù)組成，分為A、B、C、D、E五類地址。IP地址IP數(shù)據(jù)報是IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的基本單位，由報頭和數(shù)據(jù)兩部分組成，其中報頭包含了目標地址、源地址等控制信息。IP數(shù)據(jù)報IP協(xié)議路由選擇協(xié)議的作用01路由選擇協(xié)議是網(wǎng)絡層中用于確定數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)路徑的一種協(xié)議，通過路由算法選擇最佳路徑，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速、準確傳輸。靜態(tài)路由02靜態(tài)路由是由管理員手動配置的路由信息，適用于簡單、穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境。動態(tài)路由03動態(tài)路由是通過路由選擇協(xié)議自動學習和更新路由信息，適用于復雜、多變的網(wǎng)絡環(huán)境。常見的動態(tài)路由選擇協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等。路由選擇協(xié)議06傳輸層REPORT傳輸層是計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中的一個重要層次，它負責向兩個主機中進程之間的通信提供服務。傳輸層的主要功能包括尋址與端口復用、連接控制、流量控制、差錯控制等。傳輸層的功能傳輸層主要有兩個協(xié)議，分別是傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）。TCP協(xié)議提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，而UDP協(xié)議則提供無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。傳輸層協(xié)議傳輸層的基本概念TCP協(xié)議TCP協(xié)議的特點TCP協(xié)議是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。它在通信過程中管理數(shù)據(jù)段的順序和流量控制，以避免網(wǎng)絡擁塞和數(shù)據(jù)丟失。TCP協(xié)議的工作過程TCP協(xié)議通過三次握手建立連接，然后通過確認機制、重傳機制、滑動窗口等機制保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，最后通過四次揮手釋放連接。UDP協(xié)議是一種無連接的、不可靠的、基于數(shù)據(jù)報的傳輸層通信協(xié)議。它不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，但具有資源消耗小、處理速度快的優(yōu)點。UDP協(xié)議的特點由于UDP協(xié)議不需要建立連接和進行確認等操作，因此適用于一些實時性要求高、可以容忍數(shù)據(jù)丟失的應用場景，如音視頻通話、實時游戲等。UDP協(xié)議的應用場景UDP協(xié)議07應用層REPORT03常見的應用層協(xié)議有HTTP、FTP、SMTP、DNS等。01應用層是計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中的最高層，負責為用戶提供各種網(wǎng)絡服務。02應用層協(xié)議定義了網(wǎng)絡應用進程間通信的規(guī)則和約定，包括消息格式、通信流程等。應用層的基本概念DNS系統(tǒng)DNS（DomainNameSystem，域名系統(tǒng)）是用于實現(xiàn)網(wǎng)絡設備名稱到IP地址映射的網(wǎng)絡服務。DNS采用層次化的命名方式，將網(wǎng)絡設備的名稱劃分為多個層次，便于管理和記憶。DNS服務器分為根域名服務器、頂級域名服務器和權(quán)威域名服務器，它們共同完成域名解析過程。FTP（FileTr