計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第2章：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第2章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議目錄CONTENTS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述OSI參考模型TCP/IP協(xié)議族網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具實(shí)踐操作：構(gòu)建簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)01網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)和各層協(xié)議的集合，它規(guī)定了通信計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換的一系列規(guī)則。定義網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的主要功能是確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)可靠、高效的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享。功能定義與功能OSI七層模型TCP/IP四層模型分層模型的優(yōu)勢(shì)分層模型的局限性網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層模型包括網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。包括物理層、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。各層之間的接口定義不夠明確，可能導(dǎo)致不同廠商實(shí)現(xiàn)互操作時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題分解為多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，便于獨(dú)立研究和設(shè)計(jì)。靈活性各層獨(dú)立工作，某一層的改變不會(huì)影響其他層。模塊化便于開(kāi)發(fā)和維護(hù)，降低了復(fù)雜性。分層模型的優(yōu)勢(shì)與局限性標(biāo)準(zhǔn)化：各層的功能和接口可以標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)不同廠商設(shè)備的互操作性。分層模型的優(yōu)勢(shì)與局限性接口開(kāi)銷(xiāo)上下文依賴(lài)兼容性問(wèn)題分層模型的優(yōu)勢(shì)與局限性各層之間需要開(kāi)銷(xiāo)來(lái)處理接口，可能導(dǎo)致效率降低。各層之間的交互依賴(lài)于上下文信息，增加了復(fù)雜性。不同廠商實(shí)現(xiàn)不同層次時(shí)可能存在兼容性問(wèn)題，導(dǎo)致互操作性受限。02OSI參考模型OSI參考模型（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel）是一個(gè)用于描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)框架。它由七個(gè)層次組成，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。每一層都有特定的功能和職責(zé)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與相鄰層進(jìn)行通信。模型概述03物理層協(xié)議規(guī)定了傳輸媒體的物理特性，如線纜規(guī)格、傳輸速率和信號(hào)編碼等。01物理層負(fù)責(zé)傳輸比特流，即0和1的電信號(hào)或光信號(hào)。02它定義了電氣、機(jī)械和定時(shí)接口的規(guī)范，以便在各種物理媒體上建立、維持和拆除物理連接。物理層數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將比特流組合成幀，并對(duì)幀進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和流量控制。它定義了數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，用于控制數(shù)據(jù)如何在物理層上進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議包括邏輯鏈路控制（LLC）和介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）等子層。數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址，并在必要時(shí)進(jìn)行路由選擇和流量控制。它處理數(shù)據(jù)包的封裝、尋址和轉(zhuǎn)發(fā)，以確保數(shù)據(jù)能夠可靠地傳輸?shù)侥繕?biāo)。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP（InternetProtocol）和ICMP（InternetControlMessageProtocol）等。傳輸層01傳輸層負(fù)責(zé)建立和維護(hù)端到端的通信連接，并提供可靠或不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。02它提供了應(yīng)用程序之間的通信接口，并處理數(shù)據(jù)分段、重組、錯(cuò)誤檢測(cè)和流量控制等問(wèn)題。傳輸層協(xié)議包括TCP（TransmissionControlProtocol）和UDP（UserDatagramProtocol）。03會(huì)話層01會(huì)話層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會(huì)話，并同步通信雙方的對(duì)話。02它提供了對(duì)話控制、對(duì)話管理和數(shù)據(jù)交換等功能，以確保雙方能夠正確地理解和響應(yīng)彼此的消息。03會(huì)話層協(xié)議包括RPC（RemoteProcedureCall）和SQL（StructuredQueryLanguage）等。表示層030201表示層負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼，以確保發(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)格式一致。它處理數(shù)據(jù)壓縮、加密和解密等任務(wù)，以確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性。表示層協(xié)議包括MIME（MultipurposeInternetMailExtensions）和TLS（TransportLayerSecurity）等。它定義了應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)之間的接口，并提供了一些通用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如遠(yuǎn)程登錄和文件傳輸?shù)?。?yīng)用層協(xié)議包括HTTP（HypertextTransferProtocol）、FTP（FileTransferProtocol）和SMTP（SimpleMailTransferProtocol）等。應(yīng)用層是OSI參考模型的最頂層，負(fù)責(zé)提供各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如電子郵件、文件傳輸和萬(wàn)維網(wǎng)等。應(yīng)用層03TCP/IP協(xié)議族TCP/IP協(xié)議族是互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，由多個(gè)協(xié)議組成，用于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中不同計(jì)算機(jī)之間的通信。TCP/IP協(xié)議族分為四個(gè)層次：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層。TCP/IP協(xié)議族的特點(diǎn)是開(kāi)放性和互聯(lián)性，使得不同硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)上的計(jì)算機(jī)能夠相互通信。TCP/IP協(xié)議族概述IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)。IP協(xié)議通過(guò)IP地址標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)，并使用路由機(jī)制將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址。IP協(xié)議提供無(wú)連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。IP協(xié)議01020304TCP（傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。TCP通過(guò)建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)、確認(rèn)接收和釋放連接等步驟實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。UDP（用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是一種無(wú)連接的協(xié)議，提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。UDP主要用于實(shí)時(shí)應(yīng)用，如音頻和視頻流，因?yàn)樗軌蚩焖賯鬏敂?shù)據(jù)，而不需要確認(rèn)機(jī)制。TCP和UDP協(xié)議常用應(yīng)用層協(xié)議（HTTP、FTP、SMTP等）FTP（文件傳輸協(xié)議）用于在計(jì)算機(jī)之間傳輸文件。HTTP（超文本傳輸協(xié)議）用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸Web頁(yè)面。POP3（郵局協(xié)議）用于從郵件服務(wù)器接收電子郵件。SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議）用于在郵件服務(wù)器之間傳輸電子郵件。04網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具123Wireshark是一款開(kāi)源的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器，用于捕獲和查看網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。它支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括TCP、UDP、HTTP、FTP等，并提供了豐富的過(guò)濾和搜索功能。Wireshark可以運(yùn)行在多種操作系統(tǒng)上，如Windows、Linux和MacOS。Wireshark工具介紹首先，需要將Wireshark連接到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)上，可以通過(guò)以太網(wǎng)、Wi-Fi等方式連接。然后，選擇要捕獲的數(shù)據(jù)包類(lèi)型和過(guò)濾條件，可以通過(guò)菜單欄中的“Capture”選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)包后，可以在主界面中查看捕獲到的數(shù)據(jù)包列表，并選擇要分析的數(shù)據(jù)包進(jìn)行詳細(xì)查看。010203如何捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包打開(kāi)Wireshark軟件，連接到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。在菜單欄中選擇“Capture”->“Interfaces”，選擇要捕獲的網(wǎng)絡(luò)接口。在彈出的對(duì)話框中，選擇要捕獲的數(shù)據(jù)包類(lèi)型和過(guò)濾條件，點(diǎn)擊“Start”開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)包。在主界面中，可以看到捕獲到的數(shù)據(jù)包列表，選擇要分析的數(shù)據(jù)包，點(diǎn)擊右鍵選擇“Follow”->“TCPStream”或“UDPStream”等選項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)查看。在詳細(xì)查看界面中，可以看到數(shù)據(jù)包的詳細(xì)信息，如源IP地址、目標(biāo)IP地址、端口號(hào)、協(xié)議類(lèi)型等?？梢酝ㄟ^(guò)搜索框或過(guò)濾器對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行篩選和過(guò)濾。0102030405數(shù)據(jù)包分析示例05實(shí)踐操作：構(gòu)建簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)0102030405用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和路由功能。用于連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提供多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換功能。用于連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。用于測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性和配置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。安裝在計(jì)算機(jī)上，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的連接。硬件準(zhǔn)備交換機(jī)路由器網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）網(wǎng)線01020304配置IP地址子網(wǎng)掩碼配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)配置DNS服務(wù)器配置網(wǎng)絡(luò)配置與設(shè)置為每個(gè)計(jì)算機(jī)配置一個(gè)唯一的IP地址，以便在網(wǎng)絡(luò)中相互通信。確定IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分，以便路由器和交換機(jī)能夠正確地路由數(shù)據(jù)包。指定DNS服務(wù)器的IP地址，以便計(jì)算機(jī)能夠?qū)⒂蛎馕鰹镮P地址。指定路由器或交換機(jī)的IP地址，以便計(jì)算機(jī)能夠訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)。1234使用ping命令測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性使用netstat命令查看網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)使用tracert命令跟蹤路由使用nslookup命令查詢(xún)域名解析結(jié)果網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試通過(guò)ping命令向目標(biāo)計(jì)算機(jī)發(fā)送ICM