剖析计算机网络体系结构

计算机网络基础攀枝花市经贸旅游学校主讲：吴俊霖模块一认识网络任务3剖析计算机网络体系结构模块一认识网络掌握计算机网络的概念，了解发展阶段，各阶段典型代表了解计算机网络的逻辑构成，掌握其物理构成了解计算机网络分类，重点掌握拓扑结构分类及其优缺点了解模拟信号与数字信号的区别、数据通信模型，掌握数据通信的技术指标、通信方式

掌握网络本协议的概念，掌握OSI/RM模型各层名称和功能，与TCP/IP的对应关系；初步掌握应用层协议的名称和端口任务背景计算机网络中的设备众多，类型各不相同，还能准确地传输视频、图片、文字等信息，这个庞大的网络体系是怎么工作的呢？老师告诉小明，是因为计算机网络建立了网络体系结构标准，并在这个标准体系下交换信息，实现了不同网络体系间的互联互通。任务3剖析计算机网络体系结构获取注意力课前预习分享师生共同讨论：1.NCFC是什么意思？它们在将清华等三家机构互联时遇到了什么难题？路由器是什么意思？科学家们是怎么解决难题的？2.为什么接入国际互联网要申请？我国最早与哪个国家实现互联互通的？3.看了视频后你的感想是什么?请画出数据通信系统模型源系统（信源）传输系统（信道）目的系统（信宿）噪声1网络体系结构3TCP/IP模型4传输层协议和端口2OSI参考模型一、网络体系结构如果你从上海网购了一件商品，它是怎么到你手里的呢？网购快递系统分层结构一、网络体系结构OSI七层模型体系结构网络层数据链路层应用层协议会话层传输层应用层表示层物理层网络层数据链路层会话层传输层应用层表示层物理层报文源主机报文报文段包/分组帧比特表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议物理传输信道目的主机低四层提供数据传输交换功能高三层提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能0111……0101一、网络体系结构相关概念分层：在计算机网络中，将复杂的系统分解为若干容易处理的子系统，规定子系统要完成的服务，这些子系统就是层次。简单的子系统，易于实现和维护各层功能明确，相对独立，各层都可以选择最适合的实现技术灵活性好、易于交流、理解和标准化分层原因一、网络体系结构相关概念实体表示发送和接收信息的硬件或软件（进程）。A层B层A层B层A层PDUB层PDU协议数据单元（PDU）指对等实体之间传递的数据单位。主机A浏览器进程主机B上IIS服务进程实体实体主机A网卡接口交换机C上RJ45接口一、网络体系结构相关概念网络协议：网络中各种实体相互通信、数据处理和交换而建立的规则、约定或标准。协议包括语法、语义、时序三要素。语法：确定用户数据、控制信息的结构和格式，是“如何做”的问题；类似红灯表示“停”。语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作和响应，是“做什么”的问.题；类似看到红灯亮时行人停止过公路。时序：详细指定实现事件的顺序，是“做的次序”问题；类似红灯亮时，在30秒以内停止，之后可以通行。如同红绿灯的设计一、网络体系结构相关概念接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个节点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层通过接口向上层提供服务。服务是能被上一层应用的功能。上层下层需要服务提供服务接口二、通关--OSI参考模型第一关某网购平台上商家客户在某网购平台买了衣柜客服确认买方订单有效商家将货物交给快递小哥商家找木匠将衣柜拆分成部件快递公司选择运输路径运输公司根据运输路径要将货物运到目的地司机开上大卡车运货货物被司机送到目的地

运输公司通知快递公司取货快递公司收货后进行分捡快递小哥送货客户签收客户找木匠组装衣柜公路网购快递系统各部门职责约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、通关--OSI参考模型第一关各种购物平台应用层木匠表示层客服会话层快递小哥传输层快递公司网络层运输公司数据链路层司机物理层公路传输介质快递系统与OSI参考模型的对应关系二、通关--OSI参考模型第一关应用层位于OSI参考模型的第七层本层是最接近用户的一层协议数据单元是报文（message）购物平台=应用层提供购物通道和规则，是用户使用网购的接口为用户的应用程序提供网络服务，是用户使用网络功能的接口二、通关--OSI参考模型第一关表示层位于OSI参考模型的第六层实例如：数据的压缩和解压缩，加密和解密等协议数据单元是报文（message）木匠=表示层负责将衣柜拆分成一个个零部件，并封装、打包，附上组装说明书，对方在收到邮件后，也会找木匠按照说明书拆封、组装衣柜主要解决用户信息的语法表示问题，提供格式化的表示和转换数据服务二、通关--OSI参考模型第一关会话层位于OSI参考模型的第五层，又称对话层实例如：用户登录验证协议数据单元是报文（message）客服=会话层与客户会话，确认什么时候发货，货物接收的数量和时间等，整个会话在客户签收后结束提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制二、通关--OSI参考模型第一关传输层位于OSI参考模型的第四层,传输层也称运输层，位于网络层和会话层之间作为高层和低层的桥梁，起着承上启下的作用协议数据单元是数据段（Segment）快递小哥=传输层与商家和客户接触，收货、送货，保证快递公司能准确地将货物送到客户手中提供端到端的连接和透明可靠的数据传输二、通关--OSI参考模型第一关网络层位于OSI参考模型的第三层协议数据单元是数据包（packet），即分组快递公司=网络层依据订单上的地址信息，选择运输路径，计算出最快/最短的路径将货物送达目的地将网络地址翻译成物理地址；决定数据发送的路径（路由选择）；负责网间互联、拥塞控制和流量控制等二、通关--OSI参考模型第一关数据链路层位于OSI参考模型的第二层协议数据单元是帧（frame）运输公司=数据链路层通知司机根据快递公司选择的路径，帮快递公司正确无误地把货物运到目的地利用物理层提供的比特流传输功能，实现相邻结点间的透明、可靠的数据传输；实现物理寻址、数据成帧、流量控制、数据检错、数据重发等功能。二、通关--OSI参考模型第一关物理层位于OSI参考模型的第一层协议数据单元是比特（bit）司机=物理层负责使用交通工具、交通道路将货物送达目的地，司机对道路非常熟悉规定了通信设备的机械、电气、功能和规程特性；用以建立、维护和拆除物理连接；以比特流的形式传送数据信息；向数据链路层提供透明的传输服务二、通关--OSI参考模型第一关OSI参考模型各层主要功能网络层数据链路层会话层传输层应用层表示层物理层1234567提供应用程序与网络的接口处理数据格式建立、维护与管理会话提供端到端连接，数据可靠传输寻址和路由选择链路管理和数据帧可靠传输介质访问，比特流传输二、通关--OSI参考模型第一关像快递系统一样，OSI模型中数据从源主机到目的主机的传输也在书写一个“U”字，只有相邻层有“接口”可以传输数据，上层调用下层的服务，对等层间通过协议来相互约定数据传输的方式，没有实质上的数据传输。网络层数据链路层应用层协议会话层传输层应用层表示层物理层网络层数据链路层会话层传输层应用层表示层物理层源主机表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议物理传输信道目的主机0111……0101二、通关--OSI参考模型第一关衣柜从商家发出后并不是一个整体，它变成了衣柜零部件→分别打包的多个包裹→多个贴上了地址信息的包裹→多个具有先后顺序的包裹，经过了拆分与组装，最后还原成一个完整的衣柜。数据在网络中传输也经过了封装与解封装的过程，各层的数据形式（数据协议单元）也不一样，在上三层它叫报文，在传输层中叫段，在网络层叫包（分组），在数据链路层叫帧，在物理层叫比特流。货物的运输形式数据协议单元二、通关--OSI参考模型第二关网络应用实例---网页访问二、通关--OSI参考模型第三关默写下图（包括各层的数据协议单元），小组内检查，组长将检查结果报给老师，对于没过的同学说明原因，并拿出后续解决办法。二、通关--OSI参考模型第三关安全使用网上银行的主要步骤如下，将他们用线条与OSI参考模型对应的层联系起来。7.应用层6.表示层5.会话层4.传输层3.网络层2.数据链路层1.物理层A.数据段，加TCP报头B.打开浏览器，使用HTTPSC.封装成帧，加帧头D.传输加密账号和口令E.比特流传输F.登录验证口令G.分包或分组，加IP报头二、通关--OSI参考模型第四关在学习平台中完成课堂小测验。三、TCP/IP模型TCP/IP模型从下往上各层依次为网络接口层、网际层、传输层和应用层，已经成为实际的工业标准协议TCP/IP协议簇是一组协议的代名词，是由传输控制协议（TCP)和网际协议（IP）为核心的众多协议构成的协议簇际应用层传输层网际层网络接口层TCP/IP模型四层结构三、TCP/IP模型与OSI参考模型的对比OSI参考模型是分层结构是国际标准模型TCP/IP模型是分级结构，简化了层次是工业标准体系OSI参考模型TCP/IP模型主要协议应用层应用层HTTP/FTP/Telnet/SSH/SMTP/POP3/IMAP/DNS/DHCP/TFTP/SNMP等表示层会话层传输层传输层TCP/UDP等网络层网际层IP/ICMP/ARP/RARP/IGMP等数据链路层网络接口层介质接入协议、接口驱动程序等物理层默写TCP/IP与OSI参考模型对应关系三、TCP/IP模型应用层直接为进程提供调用和访问网络上各种应用程序的接口，并向用户提供各种标准的应用程序和协议，同时允许用户建立需要的应用程序传输层提供可靠及不可靠的端到端通信，保证传输可靠、不乱序，进行流控制网际层解决不同IP地址的计算机间的通信问题。它把TCP交来的报文分组封装形成IP数据报、寻址并检验数据报的有效性网络接口层接收IP数据报，并把这些数据报送到指定的网络本层直接面向不同的通信子网三、TCP/IP模型各层功能三、应用层常用协议和端口号协议名称功能端口备注HTTP超文本传输协议传输超文本内容80UDP、TCPFTP文件传输协议文件上传、下载20、21TCPTFTP简单文件传输协议小文件传输69UDPTelnet远程终端协议远程登录23TCPSSH安全外壳协议安全的远程登录22TCPSMTP简单邮件传输协议邮件传输25TCPPOP3邮局协议版本3邮件接收110TCPDHCP动态主机配置协议集中管理分配IP地址67服务器端68客户机端UDPDNS域名系统协议域名解析53UDP、TCP30秒以后我将遮挡部分内容，大家能记住吗？三、应用层常用协议和端口号协议名称功能端口备注HTTP超文本传输协议传输超文本内容80UDP、TCPFTP文件传输协议文件上传、下载20、21TCPTFTP简单文件传输协议小文件传输69UDPTelnet远程终端协议远程登录23TCPSSH安全外壳协议安全的远程登录22TCPSMTP简单邮件传输协议邮件传输25TCPPOP3邮局协议版本3邮件接收110TCPDHCP动态主机配置协议集中管理分配IP地址67服务器端68客户机端UDPDNS域名系统协议域名解析53UDP、TCP30以后我将遮挡部分内容，大家能记住吗？三、TCP/IP模型课堂作业：在学习平台中完成关于协议的课中作业，比比哪个小组里做对的同学最多！四、传输层协议传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP)作为传输层核心协议，都用于进行数据传输类别TCPUDP可靠性可靠不可靠连接性面向连接无连接报文面向字节流面向报文效率传输效率低传输效率高传输方式全双工一对一、一对多、多对一、多对多传输速度慢快拥塞控制慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复无应用场景对效率要求低，准确性要求高，要求连接对效率要求高、准确性要求低网络中IP地址