计算机网络原理第八章

计算机网络原理第八章计算机网络概述物理层原理与技术数据链路层原理与技术网络层原理与技术传输层原理与技术应用层原理与技术contents目录计算机网络概述CATALOGUE01计算机网络是由一组自主的计算机互联形成的系统，这些计算机可以通过网络共享资源、传递信息。定义从20世纪60年代的ARPANET开始，经历了分组交换网、TCP/IP协议、局域网、广域网等阶段，逐渐演变为现今的互联网。发展历程计算机网络的定义与发展根据网络覆盖范围可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）；根据传输技术可分为广播式网络和点对点网络。常见的网络拓扑结构包括星型、环型、总线型、树型和网状型等，不同的拓扑结构具有不同的特点和适用场景。计算机网络的分类与拓扑结构拓扑结构分类网络协议是计算机之间通信的规则和约定，包括语法、语义和时序三个要素。常见的网络协议有TCP/IP、HTTP、FTP等。网络协议计算机网络的体系结构是指网络协议层次结构和各层协议的集合。OSI七层模型（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层）和TCP/IP四层模型（网络接口层、网络层、传输层和应用层）是两种典型的网络体系结构。体系结构计算机网络协议与体系结构物理层原理与技术CATALOGUE02物理层的基本概念物理层是计算机网络体系结构中的最低层，负责在传输介质上实现无结构比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。物理层的功能物理层的主要功能包括物理连接的建立、维持与释放，物理层服务的数据传输，以及物理层管理。物理层的基本概念与功能

数据通信基础数据通信系统的模型数据通信系统主要由信源、信宿、信道以及传输介质等组成，其中信道是数据传输的通路，传输介质则是数据传输的物理媒介。数据通信方式数据通信方式包括并行通信与串行通信、同步通信与异步通信、单工、半双工与全双工通信等。数据编码技术为了保证数据传输的可靠性和有效性，需要对数据进行编码。常见的编码技术包括不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。物理层设备物理层设备主要包括中继器、集线器等，用于扩展网络传输距离和提供多端口连接服务。物理层接口物理层接口定义了物理层设备与传输介质之间的连接方式和电气特性。常见的物理层接口包括RJ-45接口、光纤接口等。物理层标准为了保证不同厂商生产的设备能够互联互通，国际标准化组织制定了一系列物理层标准，如EIA/TIA-568标准、IEEE802.3标准等。这些标准规定了物理层的电气特性、机械特性、功能特性以及规程特性等。物理层设备与接口数据链路层原理与技术CATALOGUE03数据链路层的基本概念数据链路层是计算机网络体系结构中的一层，位于物理层和网络层之间，负责建立、管理和释放数据链路，以及实现相邻节点间的可靠数据传输。数据链路层的功能数据链路层的主要功能包括链路管理、帧同步、差错控制、流量控制等，以确保数据的可靠传输。数据链路层的基本概念与功能数据链路层采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验（CRC）等，以检测并纠正传输过程中的错误。差错控制流量控制是数据链路层的重要功能之一，用于防止发送方过快地发送数据，确保接收方能够及时处理接收到的数据。常见的流量控制方法包括停止-等待协议、滑动窗口协议等。流量控制差错控制与流量控制数据链路层协议数据链路层协议规定了相邻节点间如何进行通信和数据传输。常见的数据链路层协议包括PPP（点对点协议）、HDLC（高级数据链路控制）等。数据链路层设备数据链路层设备主要包括网卡（网络接口卡）、网桥（Bridge）、交换机（Switch）等。这些设备在数据链路层实现数据的传输和转发，提供不同网络节点间的连接和通信。数据链路层协议与设备网络层原理与技术CATALOGUE04网络层的基本概念与功能网络层的基本概念网络层是OSI七层模型中的第三层，负责在网络中传输数据包，提供路由选择和逻辑地址寻址等功能。网络层的功能网络层的主要功能包括路由选择、拥塞控制、网络互连等，确保数据能够在网络中可靠、高效地传输。路由选择与拥塞控制路由选择是指网络层根据路由表信息，将数据包从源主机传输到目的主机的过程。路由选择算法是网络层的核心技术之一，常见的路由选择算法有最短路径算法、洪泛算法等。路由选择拥塞控制是指网络层在传输数据时，通过一定的机制避免或减少网络拥塞的发生。常见的拥塞控制算法有慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复等。拥塞控制VS网络层协议是规定网络层如何进行数据传输和交互的一组规则和标准。常见的网络层协议有IP协议、ICMP协议、IGMP协议等。网络层设备网络层设备是指在网络层实现数据传输和交互的设备，如路由器、交换机等。这些设备根据网络层协议进行工作，实现数据的路由、转发和过滤等功能。网络层协议网络层协议与设备传输层原理与技术CATALOGUE05传输层是计算机网络体系结构中负责端到端通信的一层，它向应用层提供可靠的、透明的数据传输服务，同时屏蔽了底层网络的复杂性。传输层的主要功能包括建立、管理和终止会话，数据分段与重组，流量控制，差错控制等。通过这些功能，传输层确保了数据的可靠传输和高效利用网络资源。传输层的基本概念传输层的功能传输层的基本概念与功能传输层协议常见的传输层协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。TCP提供面向连接的、可靠的数据传输服务，而UDP则提供无连接的、不可靠的数据传输服务。服务质量传输层协议通过一系列机制来保障服务质量，如TCP的拥塞控制机制、重传机制等。这些机制确保了数据的可靠传输和网络的稳定性。传输层协议与服务质量传输层设备在传输层中，常见的设备包括路由器、交换机等。这些设备负责数据的转发和交换，确保数据能够正确地到达目的地。要点一要点二传输层接口传输层向上提供了一组接口供应用层调用，这些接口包括套接字（socket）等。通过这些接口，应用层可以方便地使用传输层提供的服务进行通信。同时，传输层也向下与网络层进行交互，调用网络层提供的服务来完成数据传输。传输层设备与接口应用层原理与技术CATALOGUE06应用层的基本概念应用层是计算机网络体系结构中的最高层，负责为用户提供各种网络应用服务。它通过应用层协议与传输层进行通信，实现数据的传输和交换。数据处理对传输的数据进行处理，如压缩、加密、编码等，以满足网络传输的要求。应用层的功能应用层的主要功能包括以下几个方面会话管理负责建立、管理和终止网络应用会话，确保数据的可靠传输。用户接口为用户提供友好的网络应用接口，方便用户与网络进行交互。同步与协同在多用户、多任务的网络环境中，实现不同用户和应用之间的同步与协同工作。应用层的基本概念与功能网络应用网络应用是指基于计算机网络的各种应用程序，如电子邮件、远程登录、文件传输、万维网等。这些应用程序通过应用层协议与传输层进行通信，实现数据的传输和交换。网络服务网络服务是指为网络应用提供的各种服务，如域名解析、文件共享、打印服务等。这些服务通常由网络操作系统或专门的服务器提供，为网络应用提供必要的支持和保障。网络应用与服务应用层协议是定义在网络应用之间传输数据时所遵循的规则和标准的集合。常见的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP、DNS等。这些协议规定了数据的格式、传输方式、错误处理等方面的内容，确保网络应