《何谓通讯协定》课件

课程简介本课程将全面解析通讯协定的定义、特点、作用和分类。我们将深入探讨TCP/IP协议族和OSI参考模型,了解各层的功能与原理。同时还会介绍IP地址、子网掩码、网关、DNS等网络基础知识,并学习套接字编程和客户端-服务器模式。最后我们将讨论网络安全相关内容,包括加密算法和数字证书。T.byTRISTravelThailand.通讯协定的定义通讯协定是指计算机网络中用于定义数据传输规则的一系列标准和协议。它们规定了数据交换的格式、传输顺序、错误检查等,确保不同设备和系统之间能够正常通信。通讯协定能够统一网络中各节点的工作方式,保证了网络的稳定性和可靠性。通讯协定的特点标准化通讯协定遵循一系列标准规范,确保不同设备和系统之间能够互联互通。这种标准化使得网络通信更加有序和可靠。模块化通讯协定分层设计,每一层负责特定的功能,层与层之间彼此独立。这种模块化设计提高了灵活性和可扩展性。开放性主流的通讯协定都是公开的标准,鼓励各方参与并不断改进。这种开放性推动了技术的进步和应用的广泛普及。通讯协定的作用互联互通通讯协定确保不同硬件和软件系统之间可以进行数据交换和信息传输。它们定义了通信过程中的格式、顺序和规则。可靠性通讯协定提供错误检查和纠正机制,确保数据在传输过程中的完整性和准确性,提高了通信的可靠性。可扩展性通讯协定采用分层设计,各层功能独立,便于网络的升级和扩展,满足不同规模和需求的通信要求。通讯协定的分类1按通信方式包括面向连接的协议和无连接的协议。前者如TCP,后者如UDP。两者各有优缺点,适用于不同场景。2按功能层次通讯协定可分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等,每层负责不同的功能。3按通信模型主要分为客户端-服务器模式和对等网络模式两种,前者如HTTP/FTP,后者如BitTorrent。4按所属标准组织如IEEE、IETF、ITU等标准制定机构发布的协议,比如以太网协议、TCP/IP协议簇等。常见的通讯协定以太网协议以太网是目前最广泛使用的有线局域网协议,定义了数据链路层和物理层的标准。广泛应用于办公室、家庭和企业网络中。无线网络协议包括802.11系列无线局域网协议,如Wi-Fi等。它们使用无线电波进行通信,方便移动设备接入网络。TCP/IP协议族TCP/IP是互联网的核心协议,定义了网络层、传输层和应用层的标准。广泛应用于各种网络和互联网应用。应用层协议如HTTP、SMTP、FTP等,定义了网络应用程序的通信规则。它们使得web浏览、电子邮件等网络服务得以实现。TCP/IP协议族TCP/IP的含义TCP/IP是当今互联网的核心协议簇,由传输控制协议(TCP)和互联网协议(IP)两大主要协议组成,还包括许多其他协议。它们定义了网络中数据的传输和路由方式。TCP/IP的分层TCP/IP协议簇采用分层设计,分为应用层、传输层、网络层和链路层四个层次。每一层负责特定的功能,相互独立且有序配合。OSI参考模型1概述OSI（OpenSystemsInterconnection）参考模型是一个七层的网络通信框架,定义了网络通信的标准化过程。它为不同厂商的硬件和软件实现提供了统一的指南。2七个层次OSI模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都负责特定的通信功能。3分层优势分层设计提高了模块化和可扩展性,使得网络系统更加灵活和可维护。各层之间相互独立,有利于技术升级和更新。物理层传输媒体物理层定义了数据在物质传输介质上的编码、调制、信号的发送和接收。常见的传输媒体包括有线电缆、光纤和无线电波。信号特性物理层规定了信号的频率、波长、电平、极性等特性,确保设备间的兼容性和可靠传输。如电压、位编码、时序等。硬件接口物理层定义了电气、机械、功能和过程特性,如接口连接器、插针定义、线缆规格等,确保设备物理连接的兼容性。数据链路层1数据帧格式定义数据帧的头部、负载和尾部等结构2错误检查通过校验和等机制检查数据传输过程中的错误3访问控制协调多个设备对共享传输介质的访问数据链路层是网络通信的关键层次,它负责将上层传输的数据包装成适合物理层传输的数据帧,同时提供差错检测和访问控制等功能,确保数据在传输过程中的可靠性和有序性。这一层的协议包括以太网、PPP、MAC等。网络层1IP协议网络层的核心协议是IP(互联网协议),定义了数据在网络上的寻址、路由和传输规则。IPv4和IPv6是两个广泛使用的版本。2路由功能网络层负责寻找最优路径将数据包从源头传送到目的地。路由协议如RIP、OSPF和BGP等负责维护和优化路由信息。3分片与重组大数据包可能需要在链路层分片传输,网络层负责对数据包进行分片和重组,确保数据完整性。传输层1连接管理建立、维护和释放端到端的逻辑连接2数据传输提供可靠或不可靠的数据传输服务3流量控制防止发送方过快传输导致接收方缓冲区溢出传输层是网络通信的核心层,它负责端到端的连接管理、数据传输以及流量控制等功能。主要协议包括TCP和UDP,分别提供面向连接的可靠传输和无连接的不可靠传输服务。通过缓存机制、确认重传等手段来保证数据完整性。会话层1会话同步维护会话状态和数据一致性2会话检查点支持会话数据的恢复和重启3会话流程控制协调应用程序之间的交互流程会话层负责建立、维护和同步通信双方的会话状态。它提供了会话同步、会话检查点和会话流程控制等功能,确保通信的连贯性和可靠性。这些机制有助于应用程序间的协作和数据一致性,提高通信的效率和安全性。表示层1数据格式转换将数据编码为标准格式2加密解密实现数据加解密功能3压缩解压缩对数据进行压缩和解压表示层位于OSI模型的第六层,负责处理应用层数据的格式转换、加密解密和压缩解压等操作。它确保了不同格式的数据能够在通信双方之间正确地表示和交换。这一层保证了应用程序间数据的语义一致性和可移植性。应用层网络服务应用层定义了常见的网络应用服务,如Web、电子邮件、文件传输、远程登录等。它提供丰富的网络功能满足用户需求。协议标准应用层规定了应用程序间的通信规则和数据格式,如HTTP、SMTP、FTP、Telnet等协议。确保不同应用可以互相通信。数据语义应用层负责处理应用程序间交换数据的语义和内容,如网页内容、邮件正文、文件等。保证了数据的正确性和可理解性。IP地址IP地址概述IP（InternetProtocol）地址是网络中唯一标识每台设备的数字标签。它用于确定设备的位置并允许数据在网络上的传输。IP地址可分为IPv4和IPv6两个主要版本。IPv4地址IPv4地址由4个8位二进制数段组成,每段数值从0到255。常见的表示形式是使用点分十进制,如00。IPv4地址提供了大约43亿个唯一地址空间。子网掩码子网划分子网掩码用于将一个大的IP地址网络划分成多个小的子网络,提高地址利用效率。网络编号和主机编号子网掩码通过掩盖IP地址的某些位来区分网络编号和主机编号,确定设备的网络位置。格式常见的子网掩码表示方式为点分十进制,如,每个数字都是二进制的8位1或0。网关路由功能网关是一种网络设备,负责连接不同网络并提供路由转发功能,将数据包从一个网络转发到另一个网络。安全防护网关可以作为网络安全防护的关键一环,提供防火墙、VPN等功能,保护内部网络免受外部威胁。网络地址转换网关能够执行网络地址转换(NAT)机制,将内网IP地址转换为可路由的公网IP地址,实现内外网的互访。DNS服务器域名解析DNS服务器负责将人类可读的域名转换为计算机可识别的IP地址,实现域名与IP地址之间的映射。层级结构DNS采用分层的域名空间结构,从顶级域名到主机名构成了完整的域名解析体系。查询机制当用户输入域名时,DNS服务器会进行递归查询,最终找到对应的IP地址并返回给用户。端口号1网络通信标识符端口号是用于标识网络应用程序或服务的数字标识符,它与IP地址配合使用确定数据传输的源和目的地。2服务分类常见的端口号包括Web服务器使用的80端口、邮件服务使用的25端口、FTP使用的21端口等,每种服务对应不同的端口号。3端口范围端口号的范围从0到65535,其中0到1023为系统保留端口,1024到49151为注册端口,49152到65535为动态/私有端口。套接字编程网络通信基础套接字编程是基于TCP/IP协议构建网络应用的基础,提供了创建、发送和接收数据包的基本功能。进程间通信套接字用于在不同主机或同一主机上的进程之间进行数据交换,实现进程间的通信和协作。编程接口规范套接字API定义了标准的编程接口和函数调用,为开发者提供了便捷的网络编程工具。客户端-服务器模式客户端客户端是网络应用程序的一部分,负责向服务器请求资源或服务。它通常具有图形用户界面,方便用户与应用程序交互。客户端发起连接并发送数据请求,等待服务器的响应。服务器服务器是提供网络资源和服务的计算机系统。它通常具有更强大的硬件性能,可以同时处理来自多个客户端的请求。服务器接收并处理客户端的请求,然后返回所需的数据或执行相应的操作。双向通信在客户端-服务器模式中,通信是双向的。客户端发送请求,服务器处理请求并返回响应。这种请求-响应模式形成了一个完整的通信流程,满足了用户对网络应用程序的各种需求。典型应用这种模式广泛应用于Web浏览、电子邮件、文件传输、数据库查询等常见的网络应用场景。它为用户提供了丰富的网络服务和功能。并发通信资源共享并发通信允许多个客户端同时向服务器发送请求,提高网络资源的利用效率和服务响应速度。高并发处理服务器可以采用多线程或事件驱动的方式,同时处理来自不同客户端的并发请求。动态扩展并发通信支持网络应用动态扩展,能够根据用户需求和流量变化调整服务器的处理能力。网络安全防火墙防火墙是网络安全的核心防线,通过对进出网络流量的监控和控制,阻挡恶意攻击和非法访问。加密技术加密算法能够对数据进行加密处理,从而保护传输过程中的信息不被窃取和篡改。入侵检测入侵检测系统能够实时监测网络流量,及时发现和阻止来自内部和外部的恶意行为。加密算法加密算法原理加密算法是通过特定的数学运算将明文转换为难以理解的密文,从而保护数据不被窃取和篡改。它是网络安全的基础技术之一。对称加密对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密,如AES、DES等。它运算速度快,但需要安全地分发密钥。非对称加密非对称加密算法使用公钥和私钥进行加密和解密,如RSA、ECC等。它安全性高,但运算速度相对较慢。Hash算法Hash算法将任意长度的数据转换为固定长度的特征值,如MD5、SHA-256等。它可用于数据完整