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文档简介
演讲人:计算机网络的协议与体系架构日期:目录计算机网络概述网络协议基本原理计算机网络体系架构局域网协议与体系架构广域网协议与体系架构网络安全协议与体系架构01计算机网络概述Chapter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。从20世纪60年代的ARPANET开始,经历了局域网、广域网、互联网等阶段,逐渐形成了今天的全球互联网。定义发展历程计算机网络的定义与发展03网络资源包括数据、软件、硬件等共享资源。01网络硬件包括计算机、网络设备(如路由器、交换机等)、传输介质(如光纤、电缆等)。02网络软件包括操作系统、网络协议、网络管理软件等。计算机网络的基本组成计算机网络的功能与应用功能数据通信、资源共享、分布式处理、负载均衡等。应用电子邮件、远程登录、文件传输、万维网浏览、电子商务等。02网络协议基本原理Chapter网络协议的定义网络协议是计算机网络中进行通信的双方或多方之间所共同遵守的规则或约定的集合。它规定了通信双方如何建立连接、传输数据以及终止连接等过程。网络协议的作用网络协议的主要作用是确保网络中不同设备之间能够正确、可靠地进行数据传输和通信。它规定了数据的传输格式、传输速率、传输控制等,使得不同设备能够相互理解并协同工作。网络协议的定义与作用应用层应用层协议负责处理特定的应用程序细节,如HTTP、FTP等协议。这些协议定义了应用程序之间如何进行通信和数据交换。传输层协议提供端到端的数据传输服务,如TCP和UDP协议。TCP协议提供可靠的、面向连接的数据传输服务,而UDP协议则提供无连接的、不可靠的数据传输服务。网络层协议负责在网络中路由和传输数据,如IP协议。IP协议定义了数据包的格式和路由规则,使得数据能够在网络中正确传输。数据链路层和物理层协议定义了如何在物理介质上传输数据,如以太网协议。这些协议规定了数据的编码方式、传输速率等物理层细节。传输层网络层数据链路层和物理层网络协议的分层结构常见网络协议介绍HTTP协议:HTTP(HypertextTransferProtocol)协议是一种应用层协议,用于Web浏览器和服务器之间的通信。它定义了如何请求和发送Web页面,以及服务器如何响应这些请求。TCP/IP协议:TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)协议是互联网的基础协议,提供了可靠的、面向连接的数据传输服务和无连接的数据报服务。它包括TCP和IP两个核心协议以及其他辅助协议。DNS协议:DNS(DomainNameSystem)协议用于将域名解析为IP地址,以便计算机能够找到并访问相应的网站或服务器。它是互联网中不可或缺的一部分。FTP协议:FTP(FileTransferProtocol)协议是一种用于在网络上传输文件的协议。它允许用户从一个主机向另一个主机上传或下载文件。03计算机网络体系架构Chapter物理层负责传输比特流,提供机械、电气、功能和规程等特性。网络层负责路由选择和分组转发,实现网络互联。数据链路层负责建立和管理数据链路,进行差错控制和流量控制。OSI七层模型提供网络应用服务,如电子邮件、文件传输、远程登录等。负责建立、管理和终止会话,支持远程登录和虚拟终端等网络服务。提供可靠的端到端数据传输服务,包括差错控制、流量控制、复用和分用等。负责数据格式的转换和加密解密等,提供数据压缩和解压缩服务。会话层传输层表示层应用层OSI七层模型01020304对应于OSI的物理层和数据链路层,负责数据的传输和接收。网络接口层对应于OSI的网络层,负责路由选择和分组转发。网络层对应于OSI的传输层,提供可靠的端到端数据传输服务。传输层对应于OSI的会话层、表示层和应用层,提供网络应用服务。应用层TCP/IP四层模型计算机网络体系架构的比较与分析OSI模型层次划分更细致,TCP/IP模型更简洁实用;OSI模型强调通信协议的功能和层次划分,TCP/IP模型强调协议族的概念和层次间的独立性。OSI七层模型与TCP/IP四层模型的比较分层模型有利于协议设计和实现标准化,降低了协议设计的复杂性;但过多的层次划分可能导致性能开销和协议实现的复杂性增加。在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的网络体系架构。计算机网络体系架构的优缺点分析04局域网协议与体系架构Chapter局域网概述局域网(LocalAreaNetwork,LAN)是一种在小范围内(如一个办公室、一栋大楼或校园内)实现计算机之间通信的网络。特点传输速度快、误码率低、主要传输媒介为双绞线和光纤。常见类型以太网(Ethernet)、令牌环网(TokenRing)、光纤分布式数据接口(FDDI)等。定义以太网协议以太网采用IEEE802.3标准,规定了物理层和数据链路层的MAC子层的实现方式。体系架构以太网体系架构包括物理层、数据链路层和网络层三层。其中,物理层负责传输比特流;数据链路层分为MAC子层和LLC子层,MAC子层负责寻址和访问控制,LLC子层提供与高层协议的服务访问点;网络层负责路由和转发。工作原理以太网采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)机制,即先听后发,边听边发,冲突停止,随机延迟后重发。以太网协议与体系架构无线局域网协议无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork,WLAN)采用IEEE802.11标准,规定了物理层和MAC层的实现方式。无线局域网的体系架构与有线局域网类似,也包括物理层、数据链路层和网络层三层。不同之处在于物理层采用了无线传输技术,如射频(RF)技术。无线局域网采用CSMA/CA(载波监听多路访问/冲突避免)机制,即先听后发,避免冲突。同时,为了提高传输效率,采用了RTS/CTS(请求发送/清除发送)握手机制来减少隐藏节点问题。体系架构工作原理无线局域网协议与体系架构05广域网协议与体系架构Chapter广域网(WideAreaNetwork,WAN)是一种覆盖广阔地理区域的计算机网络,通常连接不同城市或国家/地区的网络。广域网的主要功能是提供长距离通信和数据传输服务,支持各种应用,如电子邮件、远程登录、文件传输等。广域网通常采用分组交换技术,如X.25、帧中继(FrameRelay)和ATM(AsynchronousTransferMode)等。广域网概述PPP(Point-to-PointProtocol)是一种用于点对点连接的协议,广泛应用于广域网连接。PPP协议提供了一套完整的认证、压缩和加密机制,确保数据的安全传输。PPP体系架构包括物理层、数据链路层和网络层三层结构,支持多种网络协议,如IP、IPX等。010203PPP协议与体系架构ATM(AsynchronousTransferMode)是一种面向连接的、快速分组交换技术,适用于广域网和局域网。ATM支持多种业务类型,如语音、视频和数据等,具有高速率、低延迟和高可靠性等特点。ATM协议定义了信元(Cell)作为基本传输单位,具有固定长度和格式,简化了硬件处理过程。ATM体系架构包括物理层、ATM层、ATM适配层和高层协议四层结构,提供了一套完整的QoS(QualityofService)保障机制。ATM协议与体系架构06网络安全协议与体系架构Chapter网络安全的重要性随着互联网的普及,网络安全问题日益突出,保护网络免受攻击和破坏变得越来越重要。网络安全的威胁网络攻击、恶意软件、数据泄露等是网络安全的主要威胁。网络安全的目标保护网络的可用性、机密性、完整性和真实性。网络安全概述SSL/TLS协议与体系架构客户端和服务器通过握手协议协商加密算法和密钥,然后使用协商的算法和密钥对通信数据进行加密和解密。SSL/TLS协议的工作流程SSL(安全套接字层)和TLS(传输层安全性)协议用于在应用程序之间提供安全通信,通过对数据进行加密和验证来保护数据的机密性和完整性。SSL/TLS协议的作用SSL/TLS协议由记录协议、握手协议、警告协议、更改密码说明协议和应用数据协议等组成。SSL/TLS协议的组成IPSec协议的作用IPSec(Internet协议安全性)协议用于在IP层提供安全通信,通过对IP数据包进行加密和验证来保护数据的机密性、完整性和真实性。IPSec协议的组成I
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