【课件】计算机网络通信协议

计算机网络通信协议本课件将深入探讨计算机网络通信协议的重要性、分类和发展趋势。我们将从基础概念开始，逐步深入各层协议的细节。计算机网络通信的重要性信息交换促进全球范围内的即时信息交换和共享。业务运营支持现代企业的日常运营和远程协作。技术创新推动新技术和服务的开发，如云计算和物联网。社会连接通过社交媒体和通信应用连接人们。网络通信协议的定义规则集合定义了数据如何在网络中传输和接收的标准规则。语言可以看作是计算机之间交流的共同语言。格式规范指定了数据包的格式、大小和传输顺序。网络通信协议的分类1应用层HTTP,FTP,SMTP2传输层TCP,UDP3网络层IP,ICMP4数据链路层以太网,PPP5物理层RS-232,802.11网络体系结构OSI模型1应用层为应用程序提供网络服务。2表示层数据格式转换和加密。3会话层管理会话连接。4传输层端到端的数据传输。5网络层路由选择和寻址。6数据链路层物理寻址和错误检测。7物理层比特流的传输。物理层协议以太网定义了电缆和连接器的标准。Wi-Fi规定了无线信号的传输方式。光纤使用光信号传输数据的标准。数据链路层协议以太网最常用的局域网技术，定义了帧格式和MAC寻址。PPP点对点协议，用于建立直接的计算机到计算机连接。HDLC高级数据链路控制，提供可靠的数据传输。网络层协议IP互联网协议，负责数据包的寻址和路由。ICMP互联网控制消息协议，用于错误报告和诊断。ARP地址解析协议，将IP地址转换为MAC地址。传输层协议TCP传输控制协议，提供可靠的、面向连接的数据传输。UDP用户数据报协议，提供不可靠的、无连接的数据传输。SCTP流控制传输协议，结合了TCP和UDP的特性。应用层协议HTTP网页传输协议。FTP文件传输协议。SMTP电子邮件发送协议。DNS域名解析系统。TCP/IP协议族1应用层HTTP,FTP,SMTP,DNS2传输层TCP,UDP3网际层IP,ICMP,ARP4网络接口层以太网,Wi-Fi网际协议IP寻址为每个设备分配唯一的IP地址。路由决定数据包从源到目的地的最佳路径。分段将大数据包分割成小片段以适应不同网络。重组在目的地重新组装分段的数据包。传输控制协议TCP1建立连接三次握手过程。2数据传输有序、可靠的数据传输。3流量控制防止接收方缓冲区溢出。4拥塞控制避免网络拥塞。5断开连接四次挥手过程。用户数据报协议UDP特点无连接不可靠传输低延迟应用场景实时游戏视频流DNS查询域名系统DNS域名查询用户输入域名。本地DNS服务器检查缓存或向根服务器查询。根DNS服务器提供顶级域名服务器信息。顶级域名服务器提供权威名称服务器信息。权威名称服务器返回最终的IP地址。超文本传输协议HTTP请求方法GET,POST,PUT,DELETE等。状态码200OK,404NotFound,500ServerError等。头部信息包含请求或响应的元数据。HTTPSHTTP的安全版本，使用SSL/TLS加密。文件传输协议FTP特点独立的控制和数据连接支持断点续传可匿名访问命令USER:用户名PASS:密码LIST:列出文件RETR:下载文件STOR:上传文件简单邮件传输协议SMTP1连接建立客户端连接到SMTP服务器。2身份验证客户端提供身份凭证。3邮件传输客户端发送邮件内容。4接收确认服务器确认邮件接收。5连接关闭客户端断开与服务器的连接。网络安全协议SSL/TLS加密保护数据传输的私密性。完整性确保数据在传输过程中不被篡改。身份验证验证通信双方的身份。无线网络协议802.11802.11a5GHz频段，最高54Mbps。802.11b2.4GHz频段，最高11Mbps。802.11g2.4GHz频段，最高54Mbps。802.11n2.4/5GHz频段，最高600Mbps。802.11ac5GHz频段，最高6.9Gbps。蓝牙协议1蓝牙5.0更长距离，更快速度。2蓝牙4.0LE低功耗技术。3蓝牙3.0+HS高速传输。4蓝牙2.1+EDR增强数据率。物联网通信协议MQTT轻量级消息传输协议。CoAP受限应用协议。Zigbee低功耗短距离无线通信协议。LoRaWAN低功耗广域网络协议。MQTT协议特点发布/订阅模型轻量级低带宽消耗支持QoS应用场景智能家居工业物联网车联网即时通讯CoAP协议特点基于UDP，适用于资源受限设备。请求方法GET,POST,PUT,DELETE。观察者模式支持资源状态的实时更新。安全性可与DTLS结合使用。WebSocket协议1建立连接通过HTTP升级到WebSocket。2双向通信客户端和服务器可以随时发送消息。3帧传输数据以帧的形式传输。4心跳机制保持连接活跃。5关闭连接任一方可以发起关闭请求。通信协议的发展趋势更高速度支持更快的数据传输。低延迟减少通信延迟。安全增强加强数据安全和隐私保护。智能化引入人工智能优化网络性能。5G通信协议20Gbps峰值数据率理论最大下载速度可达20Gbps。1ms超低延迟端到端延迟可低至1毫秒。1M连接密度每平方公里可支持100万个设备连接。物联网通信协议标准物联网领域的主要通信协议标准包括ZigBee、Thread、LoRaWAN、NB-IoT和Sigfox等。软件定义网络SDN控制平面集中化的网络控制器，负责决策和管理。数据平面网络设备执行控制器的指令，转发数据包。应用平面网络应用程序，如负载均衡、安全策略等。容器网络通信Docker网络支持容器间的网络隔离和通信。Kuberne