【課件】計算機網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

計算機網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議本課件將深入探討計算機網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的重要性、分類和發(fā)展趨勢。我們將從基礎(chǔ)概念開始，逐步深入各層協(xié)議的細節(jié)。計算機網(wǎng)絡(luò)通信的重要性信息交換促進全球范圍內(nèi)的即時信息交換和共享。業(yè)務(wù)運營支持現(xiàn)代企業(yè)的日常運營和遠程協(xié)作。技術(shù)創(chuàng)新推動新技術(shù)和服務(wù)的開發(fā)，如云計算和物聯(lián)網(wǎng)。社會連接通過社交媒體和通信應(yīng)用連接人們。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的定義規(guī)則集合定義了數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和接收的標準規(guī)則。語言可以看作是計算機之間交流的共同語言。格式規(guī)范指定了數(shù)據(jù)包的格式、大小和傳輸順序。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的分類1應(yīng)用層HTTP,FTP,SMTP2傳輸層TCP,UDP3網(wǎng)絡(luò)層IP,ICMP4數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng),PPP5物理層RS-232,802.11網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI模型1應(yīng)用層為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2表示層數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和加密。3會話層管理會話連接。4傳輸層端到端的數(shù)據(jù)傳輸。5網(wǎng)絡(luò)層路由選擇和尋址。6數(shù)據(jù)鏈路層物理尋址和錯誤檢測。7物理層比特流的傳輸。物理層協(xié)議以太網(wǎng)定義了電纜和連接器的標準。Wi-Fi規(guī)定了無線信號的傳輸方式。光纖使用光信號傳輸數(shù)據(jù)的標準。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議以太網(wǎng)最常用的局域網(wǎng)技術(shù)，定義了幀格式和MAC尋址。PPP點對點協(xié)議，用于建立直接的計算機到計算機連接。HDLC高級數(shù)據(jù)鏈路控制，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，負責數(shù)據(jù)包的尋址和路由。ICMP互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議，用于錯誤報告和診斷。ARP地址解析協(xié)議，將IP地址轉(zhuǎn)換為MAC地址。傳輸層協(xié)議TCP傳輸控制協(xié)議，提供可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸。UDP用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，提供不可靠的、無連接的數(shù)據(jù)傳輸。SCTP流控制傳輸協(xié)議，結(jié)合了TCP和UDP的特性。應(yīng)用層協(xié)議HTTP網(wǎng)頁傳輸協(xié)議。FTP文件傳輸協(xié)議。SMTP電子郵件發(fā)送協(xié)議。DNS域名解析系統(tǒng)。TCP/IP協(xié)議族1應(yīng)用層HTTP,FTP,SMTP,DNS2傳輸層TCP,UDP3網(wǎng)際層IP,ICMP,ARP4網(wǎng)絡(luò)接口層以太網(wǎng),Wi-Fi網(wǎng)際協(xié)議IP尋址為每個設(shè)備分配唯一的IP地址。路由決定數(shù)據(jù)包從源到目的地的最佳路徑。分段將大數(shù)據(jù)包分割成小片段以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)。重組在目的地重新組裝分段的數(shù)據(jù)包。傳輸控制協(xié)議TCP1建立連接三次握手過程。2數(shù)據(jù)傳輸有序、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。3流量控制防止接收方緩沖區(qū)溢出。4擁塞控制避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。5斷開連接四次揮手過程。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP特點無連接不可靠傳輸?shù)脱舆t應(yīng)用場景實時游戲視頻流DNS查詢域名系統(tǒng)DNS域名查詢用戶輸入域名。本地DNS服務(wù)器檢查緩存或向根服務(wù)器查詢。根DNS服務(wù)器提供頂級域名服務(wù)器信息。頂級域名服務(wù)器提供權(quán)威名稱服務(wù)器信息。權(quán)威名稱服務(wù)器返回最終的IP地址。超文本傳輸協(xié)議HTTP請求方法GET,POST,PUT,DELETE等。狀態(tài)碼200OK,404NotFound,500ServerError等。頭部信息包含請求或響應(yīng)的元數(shù)據(jù)。HTTPSHTTP的安全版本，使用SSL/TLS加密。文件傳輸協(xié)議FTP特點獨立的控制和數(shù)據(jù)連接支持斷點續(xù)傳可匿名訪問命令USER:用戶名PASS:密碼LIST:列出文件RETR:下載文件STOR:上傳文件簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP1連接建立客戶端連接到SMTP服務(wù)器。2身份驗證客戶端提供身份憑證。3郵件傳輸客戶端發(fā)送郵件內(nèi)容。4接收確認服務(wù)器確認郵件接收。5連接關(guān)閉客戶端斷開與服務(wù)器的連接。網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議SSL/TLS加密保護數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃矫苄?。完整性確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被篡改。身份驗證驗證通信雙方的身份。無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議802.11802.11a5GHz頻段，最高54Mbps。802.11b2.4GHz頻段，最高11Mbps。802.11g2.4GHz頻段，最高54Mbps。802.11n2.4/5GHz頻段，最高600Mbps。802.11ac5GHz頻段，最高6.9Gbps。藍牙協(xié)議1藍牙5.0更長距離，更快速度。2藍牙4.0LE低功耗技術(shù)。3藍牙3.0+HS高速傳輸。4藍牙2.1+EDR增強數(shù)據(jù)率。物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議MQTT輕量級消息傳輸協(xié)議。CoAP受限應(yīng)用協(xié)議。Zigbee低功耗短距離無線通信協(xié)議。LoRaWAN低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。MQTT協(xié)議特點發(fā)布/訂閱模型輕量級低帶寬消耗支持QoS應(yīng)用場景智能家居工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)即時通訊CoAP協(xié)議特點基于UDP，適用于資源受限設(shè)備。請求方法GET,POST,PUT,DELETE。觀察者模式支持資源狀態(tài)的實時更新。安全性可與DTLS結(jié)合使用。WebSocket協(xié)議1建立連接通過HTTP升級到WebSocket。2雙向通信客戶端和服務(wù)器可以隨時發(fā)送消息。3幀傳輸數(shù)據(jù)以幀的形式傳輸。4心跳機制保持連接活躍。5關(guān)閉連接任一方可以發(fā)起關(guān)閉請求。通信協(xié)議的發(fā)展趨勢更高速度支持更快的數(shù)據(jù)傳輸。低延遲減少通信延遲。安全增強加強數(shù)據(jù)安全和隱私保護。智能化引入人工智能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。5G通信協(xié)議20Gbps峰值數(shù)據(jù)率理論最大下載速度可達20Gbps。1ms超低延遲端到端延遲可低至1毫秒。1M連接密度每平方公里可支持100萬個設(shè)備連接。物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議標準物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的主要通信協(xié)議標準包括ZigBee、Thread、LoRaWAN、NB-IoT和Sigfox等。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN控制平面集中化的網(wǎng)絡(luò)控制器，負責決策和管理。數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備執(zhí)行控制器的指令，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。應(yīng)用平面網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，如負載均衡、安全策略等。容器網(wǎng)絡(luò)通信Docker網(wǎng)絡(luò)支持容器間的網(wǎng)絡(luò)隔離和通信。Kuberne