計算機網(wǎng)絡的協(xié)議與體系架構

演講人：計算機網(wǎng)絡的協(xié)議與體系架構日期：目錄計算機網(wǎng)絡概述網(wǎng)絡協(xié)議基本原理計算機網(wǎng)絡體系架構局域網(wǎng)協(xié)議與體系架構廣域網(wǎng)協(xié)議與體系架構網(wǎng)絡安全協(xié)議與體系架構01計算機網(wǎng)絡概述Chapter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。從20世紀60年代的ARPANET開始，經(jīng)歷了局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等階段，逐漸形成了今天的全球互聯(lián)網(wǎng)。定義發(fā)展歷程計算機網(wǎng)絡的定義與發(fā)展03網(wǎng)絡資源包括數(shù)據(jù)、軟件、硬件等共享資源。01網(wǎng)絡硬件包括計算機、網(wǎng)絡設備（如路由器、交換機等）、傳輸介質(zhì)（如光纖、電纜等）。02網(wǎng)絡軟件包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡管理軟件等。計算機網(wǎng)絡的基本組成計算機網(wǎng)絡的功能與應用功能數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理、負載均衡等。應用電子郵件、遠程登錄、文件傳輸、萬維網(wǎng)瀏覽、電子商務等。02網(wǎng)絡協(xié)議基本原理Chapter網(wǎng)絡協(xié)議的定義網(wǎng)絡協(xié)議是計算機網(wǎng)絡中進行通信的雙方或多方之間所共同遵守的規(guī)則或約定的集合。它規(guī)定了通信雙方如何建立連接、傳輸數(shù)據(jù)以及終止連接等過程。網(wǎng)絡協(xié)議的作用網(wǎng)絡協(xié)議的主要作用是確保網(wǎng)絡中不同設備之間能夠正確、可靠地進行數(shù)據(jù)傳輸和通信。它規(guī)定了數(shù)據(jù)的傳輸格式、傳輸速率、傳輸控制等，使得不同設備能夠相互理解并協(xié)同工作。網(wǎng)絡協(xié)議的定義與作用應用層應用層協(xié)議負責處理特定的應用程序細節(jié)，如HTTP、FTP等協(xié)議。這些協(xié)議定義了應用程序之間如何進行通信和數(shù)據(jù)交換。傳輸層協(xié)議提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務，如TCP和UDP協(xié)議。TCP協(xié)議提供可靠的、面向連接的數(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。網(wǎng)絡層協(xié)議負責在網(wǎng)絡中路由和傳輸數(shù)據(jù)，如IP協(xié)議。IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包的格式和路由規(guī)則，使得數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡中正確傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議定義了如何在物理介質(zhì)上傳輸數(shù)據(jù)，如以太網(wǎng)協(xié)議。這些協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)的編碼方式、傳輸速率等物理層細節(jié)。傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層和物理層網(wǎng)絡協(xié)議的分層結構常見網(wǎng)絡協(xié)議介紹HTTP協(xié)議：HTTP（HypertextTransferProtocol）協(xié)議是一種應用層協(xié)議，用于Web瀏覽器和服務器之間的通信。它定義了如何請求和發(fā)送Web頁面，以及服務器如何響應這些請求。TCP/IP協(xié)議：TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的基礎協(xié)議，提供了可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務和無連接的數(shù)據(jù)報服務。它包括TCP和IP兩個核心協(xié)議以及其他輔助協(xié)議。DNS協(xié)議：DNS（DomainNameSystem）協(xié)議用于將域名解析為IP地址，以便計算機能夠找到并訪問相應的網(wǎng)站或服務器。它是互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一部分。FTP協(xié)議：FTP（FileTransferProtocol）協(xié)議是一種用于在網(wǎng)絡上傳輸文件的協(xié)議。它允許用戶從一個主機向另一個主機上傳或下載文件。03計算機網(wǎng)絡體系架構Chapter物理層負責傳輸比特流，提供機械、電氣、功能和規(guī)程等特性。網(wǎng)絡層負責路由選擇和分組轉發(fā)，實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)。數(shù)據(jù)鏈路層負責建立和管理數(shù)據(jù)鏈路，進行差錯控制和流量控制。OSI七層模型提供網(wǎng)絡應用服務，如電子郵件、文件傳輸、遠程登錄等。負責建立、管理和終止會話，支持遠程登錄和虛擬終端等網(wǎng)絡服務。提供可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務，包括差錯控制、流量控制、復用和分用等。負責數(shù)據(jù)格式的轉換和加密解密等，提供數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮服務。會話層傳輸層表示層應用層OSI七層模型01020304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。網(wǎng)絡接口層對應于OSI的網(wǎng)絡層，負責路由選擇和分組轉發(fā)。網(wǎng)絡層對應于OSI的傳輸層，提供可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務。傳輸層對應于OSI的會話層、表示層和應用層，提供網(wǎng)絡應用服務。應用層TCP/IP四層模型計算機網(wǎng)絡體系架構的比較與分析OSI模型層次劃分更細致，TCP/IP模型更簡潔實用；OSI模型強調(diào)通信協(xié)議的功能和層次劃分，TCP/IP模型強調(diào)協(xié)議族的概念和層次間的獨立性。OSI七層模型與TCP/IP四層模型的比較分層模型有利于協(xié)議設計和實現(xiàn)標準化，降低了協(xié)議設計的復雜性；但過多的層次劃分可能導致性能開銷和協(xié)議實現(xiàn)的復雜性增加。在實際應用中，需要根據(jù)具體需求選擇合適的網(wǎng)絡體系架構。計算機網(wǎng)絡體系架構的優(yōu)缺點分析04局域網(wǎng)協(xié)議與體系架構Chapter局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是一種在小范圍內(nèi)（如一個辦公室、一棟大樓或校園內(nèi)）實現(xiàn)計算機之間通信的網(wǎng)絡。特點傳輸速度快、誤碼率低、主要傳輸媒介為雙絞線和光纖。常見類型以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing）、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）等。定義以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)采用IEEE802.3標準，規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層的實現(xiàn)方式。體系架構以太網(wǎng)體系架構包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層三層。其中，物理層負責傳輸比特流；數(shù)據(jù)鏈路層分為MAC子層和LLC子層，MAC子層負責尋址和訪問控制，LLC子層提供與高層協(xié)議的服務訪問點；網(wǎng)絡層負責路由和轉發(fā)。工作原理以太網(wǎng)采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）機制，即先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，沖突停止，隨機延遲后重發(fā)。以太網(wǎng)協(xié)議與體系架構無線局域網(wǎng)協(xié)議無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）采用IEEE802.11標準，規(guī)定了物理層和MAC層的實現(xiàn)方式。無線局域網(wǎng)的體系架構與有線局域網(wǎng)類似，也包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層三層。不同之處在于物理層采用了無線傳輸技術，如射頻（RF）技術。無線局域網(wǎng)采用CSMA/CA（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免）機制，即先聽后發(fā)，避免沖突。同時，為了提高傳輸效率，采用了RTS/CTS（請求發(fā)送/清除發(fā)送）握手機制來減少隱藏節(jié)點問題。體系架構工作原理無線局域網(wǎng)協(xié)議與體系架構05廣域網(wǎng)協(xié)議與體系架構Chapter廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）是一種覆蓋廣闊地理區(qū)域的計算機網(wǎng)絡，通常連接不同城市或國家/地區(qū)的網(wǎng)絡。廣域網(wǎng)的主要功能是提供長距離通信和數(shù)據(jù)傳輸服務，支持各種應用，如電子郵件、遠程登錄、文件傳輸?shù)取V域網(wǎng)通常采用分組交換技術，如X.25、幀中繼（FrameRelay）和ATM（AsynchronousTransferMode）等。廣域網(wǎng)概述PPP（Point-to-PointProtocol）是一種用于點對點連接的協(xié)議，廣泛應用于廣域網(wǎng)連接。PPP協(xié)議提供了一套完整的認證、壓縮和加密機制，確保數(shù)據(jù)的安全傳輸。PPP體系架構包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層三層結構，支持多種網(wǎng)絡協(xié)議，如IP、IPX等。010203PPP協(xié)議與體系架構ATM（AsynchronousTransferMode）是一種面向連接的、快速分組交換技術，適用于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。ATM支持多種業(yè)務類型，如語音、視頻和數(shù)據(jù)等，具有高速率、低延遲和高可靠性等特點。ATM協(xié)議定義了信元（Cell）作為基本傳輸單位，具有固定長度和格式，簡化了硬件處理過程。ATM體系架構包括物理層、ATM層、ATM適配層和高層協(xié)議四層結構，提供了一套完整的QoS（QualityofService）保障機制。ATM協(xié)議與體系架構06網(wǎng)絡安全協(xié)議與體系架構Chapter網(wǎng)絡安全的重要性隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡安全問題日益突出，保護網(wǎng)絡免受攻擊和破壞變得越來越重要。網(wǎng)絡安全的威脅網(wǎng)絡攻擊、惡意軟件、數(shù)據(jù)泄露等是網(wǎng)絡安全的主要威脅。網(wǎng)絡安全的目標保護網(wǎng)絡的可用性、機密性、完整性和真實性。網(wǎng)絡安全概述SSL/TLS協(xié)議與體系架構客戶端和服務器通過握手協(xié)議協(xié)商加密算法和密鑰，然后使用協(xié)商的算法和密鑰對通信數(shù)據(jù)進行加密和解密。SSL/TLS協(xié)議的工作流程SSL（安全套接字層）和TLS（傳輸層安全性）協(xié)議用于在應用程序之間提供安全通信，通過對數(shù)據(jù)進行加密和驗證來保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性。SSL/TLS協(xié)議的作用SSL/TLS協(xié)議由記錄協(xié)議、握手協(xié)議、警告協(xié)議、更改密碼說明協(xié)議和應用數(shù)據(jù)協(xié)議等組成。SSL/TLS協(xié)議的組成IPSec協(xié)議的作用IPSec（Internet協(xié)議安全性）協(xié)議用于在IP層提供安全通信，通過對IP數(shù)據(jù)包進行加密和驗證來保護數(shù)據(jù)的機密性、完整性和真實性。IPSec協(xié)議的組成I