剖析計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構

計算機網(wǎng)絡基礎攀枝花市經(jīng)貿(mào)旅游學校主講：吳俊霖模塊一認識網(wǎng)絡任務3剖析計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構模塊一認識網(wǎng)絡掌握計算機網(wǎng)絡的概念，了解發(fā)展階段，各階段典型代表了解計算機網(wǎng)絡的邏輯構成，掌握其物理構成了解計算機網(wǎng)絡分類，重點掌握拓撲結(jié)構分類及其優(yōu)缺點了解模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別、數(shù)據(jù)通信模型，掌握數(shù)據(jù)通信的技術指標、通信方式

掌握網(wǎng)絡本協(xié)議的概念，掌握OSI/RM模型各層名稱和功能，與TCP/IP的對應關系；初步掌握應用層協(xié)議的名稱和端口任務背景計算機網(wǎng)絡中的設備眾多，類型各不相同，還能準確地傳輸視頻、圖片、文字等信息，這個龐大的網(wǎng)絡體系是怎么工作的呢？老師告訴小明，是因為計算機網(wǎng)絡建立了網(wǎng)絡體系結(jié)構標準，并在這個標準體系下交換信息，實現(xiàn)了不同網(wǎng)絡體系間的互聯(lián)互通。任務3剖析計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構獲取注意力課前預習分享師生共同討論：1.NCFC是什么意思？它們在將清華等三家機構互聯(lián)時遇到了什么難題？路由器是什么意思？科學家們是怎么解決難題的？2.為什么接入國際互聯(lián)網(wǎng)要申請？我國最早與哪個國家實現(xiàn)互聯(lián)互通的？3.看了視頻后你的感想是什么?請畫出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型源系統(tǒng)（信源）傳輸系統(tǒng)（信道）目的系統(tǒng)（信宿）噪聲1網(wǎng)絡體系結(jié)構3TCP/IP模型4傳輸層協(xié)議和端口2OSI參考模型一、網(wǎng)絡體系結(jié)構如果你從上海網(wǎng)購了一件商品，它是怎么到你手里的呢？網(wǎng)購快遞系統(tǒng)分層結(jié)構一、網(wǎng)絡體系結(jié)構OSI七層模型體系結(jié)構網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層應用層協(xié)議會話層傳輸層應用層表示層物理層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層會話層傳輸層應用層表示層物理層報文源主機報文報文段包/分組幀比特表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議物理傳輸信道目的主機低四層提供數(shù)據(jù)傳輸交換功能高三層提供用戶與應用程序之間的信息和數(shù)據(jù)處理功能0111……0101一、網(wǎng)絡體系結(jié)構相關概念分層：在計算機網(wǎng)絡中，將復雜的系統(tǒng)分解為若干容易處理的子系統(tǒng)，規(guī)定子系統(tǒng)要完成的服務，這些子系統(tǒng)就是層次。簡單的子系統(tǒng)，易于實現(xiàn)和維護各層功能明確，相對獨立，各層都可以選擇最適合的實現(xiàn)技術靈活性好、易于交流、理解和標準化分層原因一、網(wǎng)絡體系結(jié)構相關概念實體表示發(fā)送和接收信息的硬件或軟件（進程）。A層B層A層B層A層PDUB層PDU協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）指對等實體之間傳遞的數(shù)據(jù)單位。主機A瀏覽器進程主機B上IIS服務進程實體實體主機A網(wǎng)卡接口交換機C上RJ45接口一、網(wǎng)絡體系結(jié)構相關概念網(wǎng)絡協(xié)議：網(wǎng)絡中各種實體相互通信、數(shù)據(jù)處理和交換而建立的規(guī)則、約定或標準。協(xié)議包括語法、語義、時序三要素。語法：確定用戶數(shù)據(jù)、控制信息的結(jié)構和格式，是“如何做”的問題；類似紅燈表示“?！薄ＵZ義：需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作和響應，是“做什么”的問.題；類似看到紅燈亮時行人停止過公路。時序：詳細指定實現(xiàn)事件的順序，是“做的次序”問題；類似紅燈亮時，在30秒以內(nèi)停止，之后可以通行。如同紅綠燈的設計一、網(wǎng)絡體系結(jié)構相關概念接口是同一節(jié)點內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點。同一個節(jié)點的相鄰層之間存在著明確規(guī)定的接口，低層通過接口向上層提供服務。服務是能被上一層應用的功能。上層下層需要服務提供服務接口二、通關--OSI參考模型第一關某網(wǎng)購平臺上商家客戶在某網(wǎng)購平臺買了衣柜客服確認買方訂單有效商家將貨物交給快遞小哥商家找木匠將衣柜拆分成部件快遞公司選擇運輸路徑運輸公司根據(jù)運輸路徑要將貨物運到目的地司機開上大卡車運貨貨物被司機送到目的地

運輸公司通知快遞公司取貨快遞公司收貨后進行分撿快遞小哥送貨客戶簽收客戶找木匠組裝衣柜公路網(wǎng)購快遞系統(tǒng)各部門職責約定衣柜衣柜部件衣柜部件衣柜衣柜部件衣柜部件衣柜部件衣柜部件衣柜部件衣柜部件衣柜部件衣柜部件衣柜部件二、通關--OSI參考模型第一關各種購物平臺應用層木匠表示層客服會話層快遞小哥傳輸層快遞公司網(wǎng)絡層運輸公司數(shù)據(jù)鏈路層司機物理層公路傳輸介質(zhì)快遞系統(tǒng)與OSI參考模型的對應關系二、通關--OSI參考模型第一關應用層位于OSI參考模型的第七層本層是最接近用戶的一層協(xié)議數(shù)據(jù)單元是報文（message）購物平臺=應用層提供購物通道和規(guī)則，是用戶使用網(wǎng)購的接口為用戶的應用程序提供網(wǎng)絡服務，是用戶使用網(wǎng)絡功能的接口二、通關--OSI參考模型第一關表示層位于OSI參考模型的第六層實例如：數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密等協(xié)議數(shù)據(jù)單元是報文（message）木匠=表示層負責將衣柜拆分成一個個零部件，并封裝、打包，附上組裝說明書，對方在收到郵件后，也會找木匠按照說明書拆封、組裝衣柜主要解決用戶信息的語法表示問題，提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務二、通關--OSI參考模型第一關會話層位于OSI參考模型的第五層，又稱對話層實例如：用戶登錄驗證協(xié)議數(shù)據(jù)單元是報文（message）客服=會話層與客戶會話，確認什么時候發(fā)貨，貨物接收的數(shù)量和時間等，整個會話在客戶簽收后結(jié)束提供包括訪問驗證和會話管理在內(nèi)的建立和維護應用之間通信的機制二、通關--OSI參考模型第一關傳輸層位于OSI參考模型的第四層,傳輸層也稱運輸層，位于網(wǎng)絡層和會話層之間作為高層和低層的橋梁，起著承上啟下的作用協(xié)議數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)段（Segment）快遞小哥=傳輸層與商家和客戶接觸，收貨、送貨，保證快遞公司能準確地將貨物送到客戶手中提供端到端的連接和透明可靠的數(shù)據(jù)傳輸二、通關--OSI參考模型第一關網(wǎng)絡層位于OSI參考模型的第三層協(xié)議數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)包（packet），即分組快遞公司=網(wǎng)絡層依據(jù)訂單上的地址信息，選擇運輸路徑，計算出最快/最短的路徑將貨物送達目的地將網(wǎng)絡地址翻譯成物理地址；決定數(shù)據(jù)發(fā)送的路徑（路由選擇）；負責網(wǎng)間互聯(lián)、擁塞控制和流量控制等二、通關--OSI參考模型第一關數(shù)據(jù)鏈路層位于OSI參考模型的第二層協(xié)議數(shù)據(jù)單元是幀（frame）運輸公司=數(shù)據(jù)鏈路層通知司機根據(jù)快遞公司選擇的路徑，幫快遞公司正確無誤地把貨物運到目的地利用物理層提供的比特流傳輸功能，實現(xiàn)相鄰結(jié)點間的透明、可靠的數(shù)據(jù)傳輸；實現(xiàn)物理尋址、數(shù)據(jù)成幀、流量控制、數(shù)據(jù)檢錯、數(shù)據(jù)重發(fā)等功能。二、通關--OSI參考模型第一關物理層位于OSI參考模型的第一層協(xié)議數(shù)據(jù)單元是比特（bit）司機=物理層負責使用交通工具、交通道路將貨物送達目的地，司機對道路非常熟悉規(guī)定了通信設備的機械、電氣、功能和規(guī)程特性；用以建立、維護和拆除物理連接；以比特流的形式傳送數(shù)據(jù)信息；向數(shù)據(jù)鏈路層提供透明的傳輸服務二、通關--OSI參考模型第一關OSI參考模型各層主要功能網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層會話層傳輸層應用層表示層物理層1234567提供應用程序與網(wǎng)絡的接口處理數(shù)據(jù)格式建立、維護與管理會話提供端到端連接，數(shù)據(jù)可靠傳輸尋址和路由選擇鏈路管理和數(shù)據(jù)幀可靠傳輸介質(zhì)訪問，比特流傳輸二、通關--OSI參考模型第一關像快遞系統(tǒng)一樣，OSI模型中數(shù)據(jù)從源主機到目的主機的傳輸也在書寫一個“U”字，只有相鄰層有“接口”可以傳輸數(shù)據(jù)，上層調(diào)用下層的服務，對等層間通過協(xié)議來相互約定數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，沒有實質(zhì)上的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層應用層協(xié)議會話層傳輸層應用層表示層物理層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層會話層傳輸層應用層表示層物理層源主機表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議物理傳輸信道目的主機0111……0101二、通關--OSI參考模型第一關衣柜從商家發(fā)出后并不是一個整體，它變成了衣柜零部件→分別打包的多個包裹→多個貼上了地址信息的包裹→多個具有先后順序的包裹，經(jīng)過了拆分與組裝，最后還原成一個完整的衣柜。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸也經(jīng)過了封裝與解封裝的過程，各層的數(shù)據(jù)形式（數(shù)據(jù)協(xié)議單元）也不一樣，在上三層它叫報文，在傳輸層中叫段，在網(wǎng)絡層叫包（分組），在數(shù)據(jù)鏈路層叫幀，在物理層叫比特流。貨物的運輸形式數(shù)據(jù)協(xié)議單元二、通關--OSI參考模型第二關網(wǎng)絡應用實例---網(wǎng)頁訪問二、通關--OSI參考模型第三關默寫下圖（包括各層的數(shù)據(jù)協(xié)議單元），小組內(nèi)檢查，組長將檢查結(jié)果報給老師，對于沒過的同學說明原因，并拿出后續(xù)解決辦法。二、通關--OSI參考模型第三關安全使用網(wǎng)上銀行的主要步驟如下，將他們用線條與OSI參考模型對應的層聯(lián)系起來。7.應用層6.表示層5.會話層4.傳輸層3.網(wǎng)絡層2.數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層A.數(shù)據(jù)段，加TCP報頭B.打開瀏覽器，使用HTTPSC.封裝成幀，加幀頭D.傳輸加密賬號和口令E.比特流傳輸F.登錄驗證口令G.分包或分組，加IP報頭二、通關--OSI參考模型第四關在學習平臺中完成課堂小測驗。三、TCP/IP模型TCP/IP模型從下往上各層依次為網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應用層，已經(jīng)成為實際的工業(yè)標準協(xié)議TCP/IP協(xié)議簇是一組協(xié)議的代名詞，是由傳輸控制協(xié)議（TCP)和網(wǎng)際協(xié)議（IP）為核心的眾多協(xié)議構成的協(xié)議簇際應用層傳輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡接口層TCP/IP模型四層結(jié)構三、TCP/IP模型與OSI參考模型的對比OSI參考模型是分層結(jié)構是國際標準模型TCP/IP模型是分級結(jié)構，簡化了層次是工業(yè)標準體系OSI參考模型TCP/IP模型主要協(xié)議應用層應用層HTTP/FTP/Telnet/SSH/SMTP/POP3/IMAP/DNS/DHCP/TFTP/SNMP等表示層會話層傳輸層傳輸層TCP/UDP等網(wǎng)絡層網(wǎng)際層IP/ICMP/ARP/RARP/IGMP等數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡接口層介質(zhì)接入?yún)f(xié)議、接口驅(qū)動程序等物理層默寫TCP/IP與OSI參考模型對應關系三、TCP/IP模型應用層直接為進程提供調(diào)用和訪問網(wǎng)絡上各種應用程序的接口，并向用戶提供各種標準的應用程序和協(xié)議，同時允許用戶建立需要的應用程序傳輸層提供可靠及不可靠的端到端通信，保證傳輸可靠、不亂序，進行流控制網(wǎng)際層解決不同IP地址的計算機間的通信問題。它把TCP交來的報文分組封裝形成IP數(shù)據(jù)報、尋址并檢驗數(shù)據(jù)報的有效性網(wǎng)絡接口層接收IP數(shù)據(jù)報，并把這些數(shù)據(jù)報送到指定的網(wǎng)絡本層直接面向不同的通信子網(wǎng)三、TCP/IP模型各層功能三、應用層常用協(xié)議和端口號協(xié)議名稱功能端口備注HTTP超文本傳輸協(xié)議傳輸超文本內(nèi)容80UDP、TCPFTP文件傳輸協(xié)議文件上傳、下載20、21TCPTFTP簡單文件傳輸協(xié)議小文件傳輸69UDPTelnet遠程終端協(xié)議遠程登錄23TCPSSH安全外殼協(xié)議安全的遠程登錄22TCPSMTP簡單郵件傳輸協(xié)議郵件傳輸25TCPPOP3郵局協(xié)議版本3郵件接收110TCPDHCP動態(tài)主機配置協(xié)議集中管理分配IP地址67服務器端68客戶機端UDPDNS域名系統(tǒng)協(xié)議域名解析53UDP、TCP30秒以后我將遮擋部分內(nèi)容，大家能記住嗎？三、應用層常用協(xié)議和端口號協(xié)議名稱功能端口備注HTTP超文本傳輸協(xié)議傳輸超文本內(nèi)容80UDP、TCPFTP文件傳輸協(xié)議文件上傳、下載20、21TCPTFTP簡單文件傳輸協(xié)議小文件傳輸69UDPTelnet遠程終端協(xié)議遠程登錄23TCPSSH安全外殼協(xié)議安全的遠程登錄22TCPSMTP簡單郵件傳輸協(xié)議郵件傳輸25TCPPOP3郵局協(xié)議版本3郵件接收110TCPDHCP動態(tài)主機配置協(xié)議集中管理分配IP地址67服務器端68客戶機端UDPDNS域名系統(tǒng)協(xié)議域名解析53UDP、TCP30以后我將遮擋部分內(nèi)容，大家能記住嗎？三、TCP/IP模型課堂作業(yè)：在學習平臺中完成關于協(xié)議的課中作業(yè)，比比哪個小組里做對的同學最多！四、傳輸層協(xié)議傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP)作為傳輸層核心協(xié)議，都用于進行數(shù)據(jù)傳輸類別TCPUDP可靠性可靠不可靠連接性面向連接無連接報文面向字節(jié)流面向報文效率傳輸效率低傳輸效率高傳輸方式全雙工一對一、一對多、多對一、多對多傳輸速度慢快擁塞控制慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復無應用場景對效率要求低，準確性要求高，要求連接對效率要求高、準確性要求低網(wǎng)絡中IP地址