计算机网络体系结构基本概念课件

计算机网络体系结构基本概念课件contents目录计算机网络概述网络体系结构物理层数据链路层网络层传输层应用层计算机网络概述01由若干个计算机和通信设备，通过传输媒体和网络软件连接在一起，按照特定的协议进行数据通信的系统。数据通信、资源共享、分布式处理等。计算机网络定义计算机网络的主要功能计算机网络面向终端的计算机网络，20世纪50年代初，以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机网络。第一阶段计算机-计算机网络，20世纪60年代中期，多个计算机互联的系统，以实现计算机之间的数据通信和资源共享。第二阶段标准化的计算机网络，20世纪70年代末到80年代初，随着局域网和广域网技术的发展，出现了标准化的计算机网络。第三阶段互联网时代，20世纪90年代至今，随着互联网的发展，计算机网络已经深入到人们生活的方方面面。第四阶段计算机网络发展历程根据覆盖范围分类：局域网、城域网、广域网和互联网。根据拓扑结构分类：星型网、总线网、环型网和网状网。根据传输介质分类：有线网和无线网。计算机网络分类网络体系结构02网络体系结构是网络中各层功能和协议的集合，它定义了网络设备和应用程序之间的交互方式。定义目的重要性确保数据在网络中的可靠传输，并保证网络设备之间的互操作性。体系结构决定了网络的性能、功能和扩展性，是设计和实现网络的基础。030201网络体系结构概念层次OSI模型将网络功能划分为七个层次，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。特点层次化结构，各层次相对独立，便于标准化和不同厂商的设备互连。定义OSI（OpenSystemsInterconnection）参考模型是ISO（国际标准化组织）制定的一个网络体系结构标准。OSI参考模型123TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）参考模型是美国国防部高级研究计划局（ARPA）制定的一个网络体系结构标准。定义TCP/IP模型分为四个层次，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。层次简洁实用，广泛应用于互联网和局域网，但不如OSI模型层次分明。特点TCP/IP参考模型比较OSI与TCP/IP模型OSI模型的优势在于其层次化的结构使得各层相对独立，便于标准化和互操作性。但其复杂的层次结构也使得实现和维护成本较高。TCP/IP模型的优势在于其简洁和实用性，广泛应用于互联网和局域网。但其层次较少，某些功能可能在多个层次中实现，不利于标准化和维护。物理层03物理层是计算机网络体系结构的最底层，负责传输比特流，提供物理连接和通信服务。物理层的主要任务是建立、维护和释放物理连接，确保数据传输的可靠性和有效性。物理层协议规定了传输媒体的接口标准，如电缆、光纤等，以及设备之间的通信规则。物理层概念数据通信是指在物理层上实现的比特流传输，包括信号编码、同步、传输速率和传输媒体等。数据通信的基本原理是利用数字信号的离散性和传输媒体的带宽，实现可靠的数据传输。数据通信技术包括基带传输、频带传输和宽带传输等，根据不同的应用场景选择合适的技术。数据通信基础传输媒体的选择需要根据实际需求和环境条件进行评估，如传输距离、带宽、成本等。传输媒体的性能指标包括带宽、衰减、噪声等，这些指标直接影响数据传输的质量和效率。传输媒体是物理层中用于传输数据的媒介，包括同轴电缆、双绞线、光纤等。传输媒体物理层设备包括网卡、调制解调器、集线器等，用于实现物理连接和通信服务。网卡是计算机与网络连接的接口卡，负责实现数据链路层和物理层的协议转换。调制解调器用于将数字信号转换为模拟信号或反之，以便在模拟信道上传输数据。集线器是一种网络设备，用于将多个计算机连接到同一网络上，实现数据共享和通信。01020304物理层设备数据链路层04数据链路层概念01数据链路层是网络体系结构中的第二层，位于物理层和网络层之间。02它负责在相邻节点之间建立、管理和终止数据链路，以确保数据的可靠传输。数据链路层的主要功能包括：封装成帧、差错控制、流量控制和链路管理等。03为了提高数据传输效率，数据链路层可以采用信道划分协议，将通信信道划分为多个子信道，使数据可以在多个子信道上并行传输。常见的信道划分协议有频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和波分多路复用（WDM）等。信道划分协议03这些协议通过在数据中添加额外的校验信息，接收端可以检测出数据是否出现错误，并根据协议进行纠正。01数据链路层中的差错控制协议用于检测和纠正数据传输过程中的错误。02常见的差错控制协议有奇偶校验、海明码和循环冗余校验（CRC）等。差错控制协议数据链路层设备数据链路层设备包括网卡、调制解调器和交换机等。网卡是计算机与网络连接的接口卡，负责数据的封装和解封装；调制解调器用于数字信号与模拟信号之间的转换；交换机则可以实现多对节点之间的数据交换。网络层05010203网络层是计算机网络体系结构中的第三层，负责数据包的传输和路由选择。它将数据从源端系统传输到目的端系统，通过路由器的转发实现。网络层协议规定了数据包的格式和传输方式，以及路由器如何转发数据包。网络层概念010203IP（InternetProtocol）是网络层的核心协议，用于实现主机之间的通信。IP协议定义了数据包的格式和寻址方式，使得数据可以在复杂的网络中传输。IP协议是无连接的，意味着发送方和接收方之间不需要预先建立连接。IP协议IP地址IP地址是标识网络中每个主机的唯一标识符。IP地址分为IPv4和IPv6两种版本，其中IPv4使用32位地址，而IPv6使用128位地址。IP地址分为私有地址和公有地址，私有地址用于内部网络，公有地址用于互联网通信。路由协议01路由协议用于自动发现和维护路由表，实现数据包的正确转发。02常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等，它们在不同的场景下有各自的优势。03路由协议通过交换路由信息来发现最佳路径，并更新路由表，确保数据包能够正确到达目的地。传输层06123传输层是网络体系结构中的第四层，位于应用层和网络层之间，负责提供端到端的数据传输服务。传输层的主要功能是建立通信会话，对数据进行分段和重组，以及提供可靠或不可靠的数据传输服务。传输层协议通过端口号来识别应用层进程，实现端到端的通信。传输层概念TCP协议030201TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。TCP提供了一种可靠的、有序的和错误校验的数据传输方式，通过确认机制、重传机制、流量控制和拥塞控制机制实现。TCP在因特网协议族中是主要的传输协议之一，提供了可靠的数据传输服务。UDP（用户数据报协议）是一种无连接的传输层协议，提供不可靠的数据传输服务。UDP协议简单，开销小，适用于实时应用和流媒体应用，如音频和视频通信。UDP提供了尽最大努力的数据传输服务，不保证数据的可靠性和顺序性，可能会出现丢包和乱序的情况。010203UDP协议应用层07应用层是计算机网络体系结构中的最高层，直接为用户提供各种应用服务。应用层协议定义了应用程序之间的通信规则和数据交换格式，以确保不同应用程序之间的互操作性。它负责处理特定的应用程序细节，例如文件传输、电子邮件、网页浏览等。应用层概念常见应用层协议SMTPDNS用于电子邮件传输。用于域名解析。HTTPFTPDHCP用于网页浏览和信息检索。用于文件传输。用于动态主机配置。网