計算機網(wǎng)絡原理第八章

計算機網(wǎng)絡原理第八章計算機網(wǎng)絡概述物理層原理與技術數(shù)據(jù)鏈路層原理與技術網(wǎng)絡層原理與技術傳輸層原理與技術應用層原理與技術contents目錄計算機網(wǎng)絡概述CATALOGUE01計算機網(wǎng)絡是由一組自主的計算機互聯(lián)形成的系統(tǒng)，這些計算機可以通過網(wǎng)絡共享資源、傳遞信息。定義從20世紀60年代的ARPANET開始，經(jīng)歷了分組交換網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等階段，逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)今的互聯(lián)網(wǎng)。發(fā)展歷程計算機網(wǎng)絡的定義與發(fā)展根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）；根據(jù)傳輸技術可分為廣播式網(wǎng)絡和點對點網(wǎng)絡。常見的網(wǎng)絡拓撲結構包括星型、環(huán)型、總線型、樹型和網(wǎng)狀型等，不同的拓撲結構具有不同的特點和適用場景。計算機網(wǎng)絡的分類與拓撲結構拓撲結構分類網(wǎng)絡協(xié)議是計算機之間通信的規(guī)則和約定，包括語法、語義和時序三個要素。常見的網(wǎng)絡協(xié)議有TCP/IP、HTTP、FTP等。網(wǎng)絡協(xié)議計算機網(wǎng)絡的體系結構是指網(wǎng)絡協(xié)議層次結構和各層協(xié)議的集合。OSI七層模型（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層）和TCP/IP四層模型（網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層）是兩種典型的網(wǎng)絡體系結構。體系結構計算機網(wǎng)絡協(xié)議與體系結構物理層原理與技術CATALOGUE02物理層的基本概念物理層是計算機網(wǎng)絡體系結構中的最低層，負責在傳輸介質(zhì)上實現(xiàn)無結構比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務。物理層的功能物理層的主要功能包括物理連接的建立、維持與釋放，物理層服務的數(shù)據(jù)傳輸，以及物理層管理。物理層的基本概念與功能

數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由信源、信宿、信道以及傳輸介質(zhì)等組成，其中信道是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?，傳輸介質(zhì)則是數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻浇椤?shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式包括并行通信與串行通信、同步通信與異步通信、單工、半雙工與全雙工通信等。數(shù)據(jù)編碼技術為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院陀行?，需要對?shù)據(jù)進行編碼。常見的編碼技術包括不歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等。物理層設備物理層設備主要包括中繼器、集線器等，用于擴展網(wǎng)絡傳輸距離和提供多端口連接服務。物理層接口物理層接口定義了物理層設備與傳輸介質(zhì)之間的連接方式和電氣特性。常見的物理層接口包括RJ-45接口、光纖接口等。物理層標準為了保證不同廠商生產(chǎn)的設備能夠互聯(lián)互通，國際標準化組織制定了一系列物理層標準，如EIA/TIA-568標準、IEEE802.3標準等。這些標準規(guī)定了物理層的電氣特性、機械特性、功能特性以及規(guī)程特性等。物理層設備與接口數(shù)據(jù)鏈路層原理與技術CATALOGUE03數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層是計算機網(wǎng)絡體系結構中的一層，位于物理層和網(wǎng)絡層之間，負責建立、管理和釋放數(shù)據(jù)鏈路，以及實現(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)鏈路層的基本概念與功能數(shù)據(jù)鏈路層采用各種差錯控制技術，如奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗（CRC）等，以檢測并糾正傳輸過程中的錯誤。差錯控制流量控制是數(shù)據(jù)鏈路層的重要功能之一，用于防止發(fā)送方過快地發(fā)送數(shù)據(jù)，確保接收方能夠及時處理接收到的數(shù)據(jù)。常見的流量控制方法包括停止-等待協(xié)議、滑動窗口協(xié)議等。流量控制差錯控制與流量控制數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)定了相鄰節(jié)點間如何進行通信和數(shù)據(jù)傳輸。常見的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議包括PPP（點對點協(xié)議）、HDLC（高級數(shù)據(jù)鏈路控制）等。數(shù)據(jù)鏈路層設備數(shù)據(jù)鏈路層設備主要包括網(wǎng)卡（網(wǎng)絡接口卡）、網(wǎng)橋（Bridge）、交換機（Switch）等。這些設備在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和轉發(fā)，提供不同網(wǎng)絡節(jié)點間的連接和通信。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與設備網(wǎng)絡層原理與技術CATALOGUE04網(wǎng)絡層的基本概念與功能網(wǎng)絡層的基本概念網(wǎng)絡層是OSI七層模型中的第三層，負責在網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)包，提供路由選擇和邏輯地址尋址等功能。網(wǎng)絡層的功能網(wǎng)絡層的主要功能包括路由選擇、擁塞控制、網(wǎng)絡互連等，確保數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡中可靠、高效地傳輸。路由選擇與擁塞控制路由選擇是指網(wǎng)絡層根據(jù)路由表信息，將數(shù)據(jù)包從源主機傳輸?shù)侥康闹鳈C的過程。路由選擇算法是網(wǎng)絡層的核心技術之一，常見的路由選擇算法有最短路徑算法、洪泛算法等。路由選擇擁塞控制是指網(wǎng)絡層在傳輸數(shù)據(jù)時，通過一定的機制避免或減少網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生。常見的擁塞控制算法有慢開始、擁塞避免、快重傳和快恢復等。擁塞控制VS網(wǎng)絡層協(xié)議是規(guī)定網(wǎng)絡層如何進行數(shù)據(jù)傳輸和交互的一組規(guī)則和標準。常見的網(wǎng)絡層協(xié)議有IP協(xié)議、ICMP協(xié)議、IGMP協(xié)議等。網(wǎng)絡層設備網(wǎng)絡層設備是指在網(wǎng)絡層實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和交互的設備，如路由器、交換機等。這些設備根據(jù)網(wǎng)絡層協(xié)議進行工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由、轉發(fā)和過濾等功能。網(wǎng)絡層協(xié)議網(wǎng)絡層協(xié)議與設備傳輸層原理與技術CATALOGUE05傳輸層是計算機網(wǎng)絡體系結構中負責端到端通信的一層，它向應用層提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸服務，同時屏蔽了底層網(wǎng)絡的復雜性。傳輸層的主要功能包括建立、管理和終止會話，數(shù)據(jù)分段與重組，流量控制，差錯控制等。通過這些功能，傳輸層確保了數(shù)據(jù)的可靠傳輸和高效利用網(wǎng)絡資源。傳輸層的基本概念傳輸層的功能傳輸層的基本概念與功能傳輸層協(xié)議常見的傳輸層協(xié)議包括TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）。TCP提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，而UDP則提供無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。服務質(zhì)量傳輸層協(xié)議通過一系列機制來保障服務質(zhì)量，如TCP的擁塞控制機制、重傳機制等。這些機制確保了數(shù)據(jù)的可靠傳輸和網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。傳輸層協(xié)議與服務質(zhì)量傳輸層設備在傳輸層中，常見的設備包括路由器、交換機等。這些設備負責數(shù)據(jù)的轉發(fā)和交換，確保數(shù)據(jù)能夠正確地到達目的地。要點一要點二傳輸層接口傳輸層向上提供了一組接口供應用層調(diào)用，這些接口包括套接字（socket）等。通過這些接口，應用層可以方便地使用傳輸層提供的服務進行通信。同時，傳輸層也向下與網(wǎng)絡層進行交互，調(diào)用網(wǎng)絡層提供的服務來完成數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層設備與接口應用層原理與技術CATALOGUE06應用層的基本概念應用層是計算機網(wǎng)絡體系結構中的最高層，負責為用戶提供各種網(wǎng)絡應用服務。它通過應用層協(xié)議與傳輸層進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交換。數(shù)據(jù)處理對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理，如壓縮、加密、編碼等，以滿足網(wǎng)絡傳輸?shù)囊?。應用層的功能應用層的主要功能包括以下幾個方面會話管理負責建立、管理和終止網(wǎng)絡應用會話，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。用戶接口為用戶提供友好的網(wǎng)絡應用接口，方便用戶與網(wǎng)絡進行交互。同步與協(xié)同在多用戶、多任務的網(wǎng)絡環(huán)境中，實現(xiàn)不同用戶和應用之間的同步與協(xié)同工作。應用層的基本概念與功能網(wǎng)絡應用網(wǎng)絡應用是指基于計算機網(wǎng)絡的各種應用程序，如電子郵件、遠程登錄、文件傳輸、萬維網(wǎng)等。這些應用程序通過應用層協(xié)議與傳輸層進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交換。網(wǎng)絡服務網(wǎng)絡服務是指為網(wǎng)絡應用提供的各種服務，如域名解析、文件共享、打印服務等。這些服務通常由網(wǎng)絡操作系統(tǒng)或專門的服務器提供，為網(wǎng)絡應用提供必要的支持和保障。網(wǎng)絡應用與服務應用層協(xié)議是定義在網(wǎng)絡應用之間傳輸數(shù)據(jù)時所遵循的規(guī)則和標準的集合。常見的應用層協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP、DNS等。這些協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)的格式、傳輸方式、錯誤處理等方面的內(nèi)容，確保網(wǎng)絡應