《传输基础资料》课件

传输基础资料传输基础资料是网络通信的基础。网络通信依靠各种协议和标准，例如TCP/IP，HTTP，FTP等。这些协议定义了数据传输的规则，确保不同设备之间的数据交换顺畅进行。课程简介目标受众本课程面向对计算机网络技术感兴趣的学习者，尤其适合对数据传输、网络协议和网络安全感兴趣的同学。内容概述课程将涵盖数据传输的基础知识，介绍数据传输的原理、协议、模型和应用，以及相关的网络安全知识。课程目标1掌握数据传输的基本概念了解数据传输的定义、分类、要素，以及基本的传输模型。2深入理解数据链路层学习数据链路层的协议和工作原理，包括帧结构、差错控制和流量控制。3掌握网络层的核心技术理解IP寻址、路由算法，以及常见的网络层协议。4了解传输层和应用层学习传输层和应用层的协议、工作原理以及常见协议。什么是数据传输网络连接数据传输是通过网络将数据从一台设备发送到另一台设备的过程。数据流动数据以数字信号的形式传输，例如网络协议定义的比特流。服务器之间数据传输在各种场景中发挥作用，包括云计算、电子邮件和文件共享。数据传输的基本要素数据源数据源是数据传输的起点，可以是计算机、服务器或其他设备。数据接收方数据接收方是数据传输的终点，可以是另一台计算机、服务器或其他设备。传输介质传输介质是数据在源和接收方之间传递的通道，可以是电缆、无线信号或光纤。传输协议传输协议定义了数据在传输过程中的格式、编码和控制机制。数据传输的分类有线传输通过物理介质，例如铜缆、光纤等进行数据传输。无线传输利用电磁波，例如微波、红外线、无线电波等进行数据传输。网络传输基于网络协议，例如TCP/IP，通过网络设备进行数据传输。数据传输的基本模型1OSI参考模型OSI参考模型是一个开放式系统互连参考模型，它定义了网络通信的七个层次，每个层次都负责特定的功能，例如物理层、数据链路层、网络层等。2TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型是一个更简单的模型，它将网络通信分为四个层次：应用层、传输层、网络层和网络接口层，每个层次都对应一个或多个协议。3其他模型除了OSI和TCP/IP模型外，还有其他数据传输模型，例如UDP模型、IP模型等，这些模型都旨在提供不同的网络通信功能和特点。数据链路层的工作原理数据链路层负责在两个相邻节点之间建立、维护和释放数据链路连接。数据链路层负责将数据帧封装成数据包，并进行差错控制和流量控制。1物理地址识别通过MAC地址识别网络设备。2数据帧封装将数据包封装成数据帧。3差错控制检测和纠正数据传输过程中的错误。4流量控制协调发送和接收数据的速度。数据链路层的帧结构数据链路层帧结构包含首部、数据部分和尾部。首部包含目标地址、源地址和帧类型等信息。数据部分包含上层协议传递的实际数据。尾部用于帧同步、校验和填充等功能。帧结构确保数据能够在数据链路层可靠传输，并为更高层提供数据传递的基础。数据链路层的差错控制检错方法奇偶校验循环冗余校验（CRC）校验和纠错方法数据链路层使用纠错码来纠正错误，例如海明码。它利用冗余位来检测并纠正错误。重传机制当检测到错误时，接收方会向发送方发送确认信号，并要求重新发送数据。这可以通过滑动窗口协议实现。数据链路层的流量控制防止网络拥塞流量控制机制可以有效避免数据帧在网络中过度堆积，导致网络拥塞。控制发送速率发送方根据接收方的接收能力，调整数据的发送速度，避免接收方处理不过来。协商机制发送方和接收方通过协商机制，确认彼此的发送和接收能力。常见的数据链路层协议以太网以太网是最常用的数据链路层协议之一，在局域网中广泛应用。IEEE802.11IEEE802.11协议族定义了无线局域网(WLAN)的标准，例如Wi-Fi。光纤通道光纤通道是用于高性能存储网络的一种高速协议，可实现高带宽和低延迟的数据传输。点对点协议(PPP)PPP协议用于通过电话线、卫星链路或其他非标准网络连接建立点到点的连接。网络层的工作原理数据分组网络层将数据分割成数据包，每个包包含源地址、目标地址和数据等信息。路由选择网络层根据目标地址，使用路由算法选择最佳路径将数据包转发至目标网络。数据包转发网络层负责将数据包从源节点转发至目标节点，并确保数据包的正确传输和到达。网络层地址网络层使用IP地址来标识网络和主机，每个设备都拥有一个唯一的IP地址。网络层的IP寻址1IP地址的组成IP地址由网络号和主机号两部分组成，用于识别网络上的每一台主机。2IP地址的分类IP地址分为IPv4和IPv6，IPv4使用32位地址，IPv6使用128位地址，提供更大的地址空间。3IP地址的分配IP地址由互联网名称与数字地址分配机构（IANA）统一分配，确保全球IP地址的唯一性。4子网掩码子网掩码用于区分网络号和主机号，网络管理员可以根据需要划分网络，提高网络效率。网络层的路由算法静态路由由网络管理员手动配置，适用于网络结构相对稳定的小型网络。动态路由路由器自动学习网络拓扑，根据网络流量情况动态调整路由路径。距离向量路由算法路由器之间交换路由信息，计算到目标网络的最短距离。链路状态路由算法路由器收集整个网络的拓扑信息，计算最优路径。常见的网络层协议IP协议网络层核心协议，负责数据包路由和地址管理。ICMP协议网络层控制协议，提供错误报告和网络诊断功能。ARP协议将IP地址转换为物理地址，实现不同网络设备之间的通信。RARP协议将物理地址转换为IP地址，用于引导设备获取IP地址。传输层的工作原理1数据分段将数据分为多个数据段2端口号标识应用程序3流量控制确保接收端能够处理数据4差错控制检测和纠正数据错误传输层位于网络层之上，应用程序之下。它负责将数据分割成数据段，并为每个数据段添加端口号，以便应用程序能够识别数据来源和目标。传输层的端口号端口号的作用端口号是用于区分应用程序的数字标识符，它允许计算机在一个网络中同时运行多个应用程序。端口号的范围端口号的范围从0到65535，其中0到1023被保留给系统使用，1024到65535可供用户应用程序使用。端口号的分类端口号可以分为三种类型：知名端口、注册端口和动态端口，每种类型都有其特定的用途和分配规则。常见的传输层协议1TCP传输控制协议，提供面向连接的可靠数据传输服务，保证数据按序到达且无丢失。2UDP用户数据报协议，提供无连接的数据传输服务，速度更快但不可靠，适用于实时应用。3SCTP流控制传输协议，一种可靠的、面向连接的协议，提供多流传输服务，常用于网络电话等应用。应用层的工作原理1应用进程交互应用层为用户提供网络服务2协议转换将应用数据转换为网络数据3会话管理管理应用层之间的通信4数据封装将应用数据封装为数据报应用层是OSI模型的最高层，它直接与用户交互。应用层负责提供网络服务，例如电子邮件、文件传输、网页浏览等。应用层协议定义了应用进程之间通信的规则，确保数据能够正确地传输和接收。常见的应用层协议HTTP超文本传输协议，主要用于网页浏览，提供网页内容和资源的访问。FTP文件传输协议，用于在网络之间传输文件，支持文件上传和下载功能。SMTP简单邮件传输协议，用于发送电子邮件，负责将邮件信息从发送方传递到接收方。DNS域名系统，负责将域名解析成IP地址，实现域名与IP地址之间的映射关系。物理层的工作原理信号传输物理层负责将数据转换成电信号或光信号，并通过物理介质进行传输。数据编码物理层将数据转换为适合传输的数字或模拟信号，确保数据在传输过程中不会丢失。信号调制物理层使用调制技术将数据信号叠加到载波信号上，以便通过物理介质进行传输。介质选择物理层根据传输距离、带宽需求等因素选择合适的物理介质，例如双绞线、光纤或无线电波。物理层的信号调制调制的概念信号调制是指将数字信号转换为适合在物理介质上传输的模拟信号的过程。调制是将信息信号叠加到载波信号上，改变载波信号的某个参数。调制方式幅度调制(AM)频率调制(FM)相位调制(PM)不同的调制方式拥有不同的优点和缺点，根据不同的应用场景选择合适的调制方式。物理层的信号编码二进制编码将数据转换为二进制信号，方便传输。曼彻斯特编码在每个比特周期内，信号发生一次跳变，用于同步和数据传输。差分曼彻斯特编码利用信号跳变的位置来表示数据，提高抗干扰能力。非归零反转（NRZI）编码通过信号电平的变化来表示数据，降低传输功耗。物理层的传输介质光纤电缆光纤电缆利用光信号进行数据传输，具有高带宽、低损耗和抗干扰性等优势。同轴电缆同轴电缆采用同轴结构，中心导体周围包裹绝缘层，外层金属屏蔽层可有效抑制信号干扰。双绞线双绞线由两根相互缠绕的导线组成，可以有效降低信号干扰，广泛应用于以太网等网络中。无线网络无线网络通过电磁波进行数据传输，不受物理介质限制，方便灵活，但也容易受到干扰。OSI参考模型概述OSI参考模型是国际标准化组织(ISO)提出的开放式系统互连参考模型，为网络通信提供了一个分层结构，将网络通信过程分解成多个层次，每个层次负责特定的功能。OSI参考模型包含七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每层都提供特定的服务，并与相邻层交互，共同完成网络通信。TCP/IP参考模型概述TCP/IP模型是互联网协议的核心模型，它将网络通信抽象为四个层次：应用层、传输层、网络层和网络接口层。该模型结构简洁、易于实现，为网络协议的互联互通提供了统一的标准，并为互联网的快速发展提供了基础。课程小结传输基础知识数据传输是计算机网络的核心功能，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。了解数据传输的基本概念、模型和协议，对于理解网络工作原理至关重要。OSI和TCP/IP模型OSI参考模