計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作原理

REPORTCATALOGDATEANALYSISSUMMARYRESUME計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作原理演講人：日期：目錄CONTENTSREPORT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述REPORT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多臺(tái)地理上分散的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，在相應(yīng)軟件支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，其發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。123局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）按地理范圍分類(lèi)星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)、樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)按傳輸介質(zhì)分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)第二季度第一季度第四季度第三季度第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，構(gòu)成面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)。多個(gè)主計(jì)算機(jī)通過(guò)通信線路互聯(lián)起來(lái)，為用戶(hù)提供服務(wù)。興起于60年代后期，典型代表是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局協(xié)助開(kāi)發(fā)的ARPANET。具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)并遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式和標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)，興起于20世紀(jì)80年代后期。ISO于1984年頒布了OSIRM，該模型成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)框架。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，以ATM技術(shù)為代表，采用高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN，寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)等。02計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)REPORT負(fù)責(zé)傳輸比特流，提供物理媒介接口和電氣特性等。物理層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)幀，以及幀的發(fā)送和接收等。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址，包括路由選擇和邏輯地址尋址等。網(wǎng)絡(luò)層OSI七層模型提供端到端的通信服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如TCP協(xié)議。傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會(huì)話，同步對(duì)話雙方的數(shù)據(jù)。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的表示、轉(zhuǎn)換和加密等，以確保數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)間的兼容性。提供應(yīng)用程序使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如HTTP、FTP等協(xié)議。OSI七層模型網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層TCP/IP四層模型對(duì)應(yīng)于OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。提供端到端的通信服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如TCP和UDP協(xié)議。對(duì)應(yīng)于OSI的網(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。提供應(yīng)用程序使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如HTTP、FTP、SMTP等協(xié)議。物理層傳輸比特流，提供物理媒介接口和電氣特性等。將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)幀，以及幀的發(fā)送和接收等。將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址，包括路由選擇和邏輯地址尋址等。提供端到端的通信服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如TCP和UDP協(xié)議。提供應(yīng)用程序使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括各種應(yīng)用層協(xié)議如HTTP、FTP等。此外，該層還負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題，如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密等。數(shù)據(jù)鏈路層傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層五層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)03物理層REPORT物理層的主要功能為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路；傳輸數(shù)據(jù)，物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實(shí)體，為數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。物理層的服務(wù)確保原始的數(shù)據(jù)可在各種物理媒體上傳輸。物理層的定義物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最底層，負(fù)責(zé)建立、管理和釋放物理連接，實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸。物理層的基本概念包括信源、信宿、信道、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備等部分。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型模擬信號(hào)是連續(xù)的，數(shù)字信號(hào)是不連續(xù)的。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)調(diào)制是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過(guò)程，解調(diào)是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。調(diào)制與解調(diào)帶寬是指信道中能夠傳送信號(hào)的最大頻率范圍，數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)ABCD物理層設(shè)備中繼器用于在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間按位傳遞信息，以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的距離。網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）是計(jì)算機(jī)與局域網(wǎng)相互連接的接口，用于將計(jì)算機(jī)接入局域網(wǎng)。集線器是一種多端口的中繼器，可將多個(gè)雙絞線或同軸電纜連接的設(shè)備連接在一起。調(diào)制解調(diào)器用于在模擬信道上進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。04數(shù)據(jù)鏈路層REPORT數(shù)據(jù)鏈路層是OSI七層模型中的第二層，負(fù)責(zé)在物理層提供的比特流的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立數(shù)據(jù)鏈路連接，實(shí)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)間的可靠數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括鏈路管理、幀同步、流量控制、差錯(cuò)控制等，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的定義幀的定義幀是數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單位，由幀頭、數(shù)據(jù)和幀尾三部分組成。幀頭包含發(fā)送方和接收方的地址信息，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的來(lái)源和目的地；數(shù)據(jù)部分包含要傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)；幀尾包含校驗(yàn)信息，用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤。幀的組成幀的組成包括起始符、地址字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段和結(jié)束符等。起始符用于標(biāo)識(shí)幀的開(kāi)始，地址字段用于標(biāo)識(shí)發(fā)送方和接收方的地址，控制字段用于表示幀的類(lèi)型和功能，數(shù)據(jù)字段用于傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)，結(jié)束符用于標(biāo)識(shí)幀的結(jié)束。幀的概念及組成差錯(cuò)控制的基本概念：差錯(cuò)控制是指在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，通過(guò)采用一定的技術(shù)和方法，檢測(cè)和糾正數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。常見(jiàn)的差錯(cuò)控制方法：常見(jiàn)的差錯(cuò)控制方法包括奇偶校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）、海明碼等。奇偶校驗(yàn)通過(guò)在數(shù)據(jù)中添加一個(gè)校驗(yàn)位，使得數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)），以檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的單比特錯(cuò)誤；循環(huán)冗余校驗(yàn)通過(guò)發(fā)送方和接收方約定一個(gè)生成多項(xiàng)式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式除法運(yùn)算并添加余數(shù)作為校驗(yàn)碼，接收方通過(guò)同樣的生成多項(xiàng)式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，以檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤；海明碼通過(guò)在數(shù)據(jù)中添加多個(gè)校驗(yàn)位，利用異或運(yùn)算實(shí)現(xiàn)多位錯(cuò)誤的檢測(cè)和糾正。差錯(cuò)控制方法05網(wǎng)絡(luò)層REPORT網(wǎng)絡(luò)層的作用網(wǎng)絡(luò)層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的第三層，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信。網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備路由器是網(wǎng)絡(luò)層的主要設(shè)備，用于連接不同的網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)路由表將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議包括IP協(xié)議、ICMP協(xié)議、IGMP協(xié)議等，其中IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層的基本概念I(lǐng)P協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)在因特網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)之間的通信。IP協(xié)議的作用IP地址是IP協(xié)議中用于標(biāo)識(shí)主機(jī)身份的一種地址，由32位二進(jìn)制數(shù)組成，分為A、B、C、D、E五類(lèi)地址。IP地址IP數(shù)據(jù)報(bào)是IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的基本單位，由報(bào)頭和數(shù)據(jù)兩部分組成，其中報(bào)頭包含了目標(biāo)地址、源地址等控制信息。IP數(shù)據(jù)報(bào)IP協(xié)議路由選擇協(xié)議的作用01路由選擇協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層中用于確定數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)路徑的一種協(xié)議，通過(guò)路由算法選擇最佳路徑，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速、準(zhǔn)確傳輸。靜態(tài)路由02靜態(tài)路由是由管理員手動(dòng)配置的路由信息，適用于簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。動(dòng)態(tài)路由03動(dòng)態(tài)路由是通過(guò)路由選擇協(xié)議自動(dòng)學(xué)習(xí)和更新路由信息，適用于復(fù)雜、多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等。路由選擇協(xié)議06傳輸層REPORT傳輸層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要層次，它負(fù)責(zé)向兩個(gè)主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供服務(wù)。傳輸層的主要功能包括尋址與端口復(fù)用、連接控制、流量控制、差錯(cuò)控制等。傳輸層的功能傳輸層主要有兩個(gè)協(xié)議，分別是傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）。TCP協(xié)議提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，而UDP協(xié)議則提供無(wú)連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層協(xié)議傳輸層的基本概念TCP協(xié)議TCP協(xié)議的特點(diǎn)TCP協(xié)議是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。它在通信過(guò)程中管理數(shù)據(jù)段的順序和流量控制，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和數(shù)據(jù)丟失。TCP協(xié)議的工作過(guò)程TCP協(xié)議通過(guò)三次握手建立連接，然后通過(guò)確認(rèn)機(jī)制、重傳機(jī)制、滑動(dòng)窗口等機(jī)制保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，最后通過(guò)四次揮手釋放連接。UDP協(xié)議是一種無(wú)連接的、不可靠的、基于數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸層通信協(xié)議。它不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，但具有資源消耗小、處理速度快的優(yōu)點(diǎn)。UDP協(xié)議的特點(diǎn)由于UDP協(xié)議不需要建立連接和進(jìn)行確認(rèn)等操作，因此適用于一些實(shí)時(shí)性要求高、可以容忍數(shù)據(jù)丟失的應(yīng)用場(chǎng)景，如音視頻通話、實(shí)時(shí)游戲等。UDP協(xié)議的應(yīng)用場(chǎng)景UDP協(xié)議07應(yīng)用層REPORT03常見(jiàn)的應(yīng)用層協(xié)議有HTTP、FTP、SMTP、DNS等。01應(yīng)用層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最高層，負(fù)責(zé)為用戶(hù)提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。02應(yīng)用層協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)程間通信的規(guī)則和約定，包括消息格式、通信流程等。應(yīng)用層的基本概念DNS系統(tǒng)DNS（DomainNameSystem，域名系統(tǒng)）是用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備名稱(chēng)到IP地址映射的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。DNS采用層次化的命名方式，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的名稱(chēng)劃分為多個(gè)層次，便于管理和記憶。DNS服務(wù)器分為根域名服務(wù)器、頂級(jí)域名服務(wù)器和權(quán)威域名服務(wù)器，它們共同完成域名解析過(guò)程。FTP（FileTr