计算机网络基础课件

计算机网络基础ppt课件目录CONTENTS计算机网络概述网络体系结构物理层技术数据链路层技术网络层技术传输层技术应用层技术01计算机网络概述定义计算机网络是由多台具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路连接起来，在软件的支持下实现数据通信和资源共享的系统。发展历程从20世纪60年代的ARPANET到如今的Internet，计算机网络经历了从局域网到广域网、从低速到高速、从单一数据通信到多媒体通信的发展历程。计算机网络的定义与发展实现计算机之间的数据传输和交换。数据通信包括硬件资源、软件资源和数据资源的共享。资源共享计算机网络的功能与应用分布式处理：将一个大型任务分解成多个小任务，由网络中的多台计算机分别处理。计算机网络的功能与应用办公自动化实现文件传输、电子邮件、视频会议等功能。电子商务进行在线购物、支付、交易等活动。计算机网络的功能与应用通过网络进行在线学习、授课、考试等教学活动。远程教育如在线游戏、音乐、电影等。娱乐休闲计算机网络的功能与应用按覆盖范围分局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。按传输介质分有线网和无线网。计算机网络的分类与拓扑结构公用网和专用网。所有计算机都连接在一条公共传输线路上，数据在总线上单向或双向传输。计算机网络的分类与拓扑结构总线型结构按使用性质分计算机连接成一个闭合的环，数据在环中单向或双向传输。环型结构星型结构网状结构以中央节点为中心，其他节点与中央节点直接相连，数据通过中央节点进行传输。节点之间的连接是任意的，没有固定的规律，数据可以通过多条路径进行传输。030201计算机网络的分类与拓扑结构02网络体系结构提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理层在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。数据链路层OSI七层模型在网络层提供端到端的直接通信。网络层向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。传输层组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。会话层OSI七层模型OSI七层模型表示层处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。应用层应用层是OSI参考模型中的最高层，它是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口。TCP/IP四层模型网络接口层：负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。互联网层：负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。传输层：提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。应用层：向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。五层协议体系结构应用层：应用层是体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。这里的进程就是指正在运行的程序。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理，来完成一些为进行信息交换所必需的功能。应用层直接为用户的应用进程提供服务。网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫IP数据报，或简称为数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。数据链路层：当发送数据时，数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧（frame），在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输以进行信息交换。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制以及流量控制信息等）。控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束，以便接收端能够正确地接收和检错。控制信息还使接收端能够知道接收到的信息是由哪个发送端发送过来的。物理层：物理层的任务就是透明地传送比特流。在物理层上传送的数据单位是比特。传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，并不在物理层之内而是在物理层的下面。因此也有人把物理媒体当作第0层。03物理层技术物理层是计算机网络体系结构中的最低层，负责建立、管理和释放物理连接，提供透明的比特流传输服务。物理层的定义物理层的主要功能包括传输介质管理、数据编码与解码、比特同步与差错控制等。物理层的功能物理层的标准包括EIA/TIA-232、EIA/TIA-499、V.35、RJ-45等，分别规定了不同传输介质和接口的物理特性。物理层的标准物理层基本概念数据通信模型包括信源、信宿、信道和协议等要素，描述了数据从发送端到接收端的传输过程。数据通信模型信号与信道数据编码技术传输方式信号是数据的电或光的表现形式，信道是信号传输的通路，可以分为有线信道和无线信道。数据编码技术包括模拟信号编码和数字信号编码，用于将原始数据转换为适合信道传输的信号。数据传输方式包括单工、半双工和全双工三种，分别对应不同的数据传输需求和场景。数据通信基础知识物理层设备物理层设备主要包括中继器、集线器、网卡等，用于实现物理层的功能和提供网络连接。物理层工作方式物理层工作方式包括点到点方式和广播方式两种，分别对应不同的网络拓扑结构和传输需求。物理层接口与标准物理层接口是物理层设备与传输介质之间的连接接口，其标准和规范对于确保网络通信的稳定性和可靠性至关重要。常见的物理层接口标准包括Ethernet接口、TokenRing接口、FDDI接口等。物理层设备与工作方式04数据链路层技术数据链路层的功能：帧同步、差错控制、流量控制、链路管理等。数据链路层的设备：网桥、交换机等。数据链路层的定义：位于物理层和网络层之间，负责建立、管理和释放数据链路，实现相邻节点间的可靠数据传输。数据链路层基本概念信号衰减、噪声干扰、设备故障等。差错产生的原因前向纠错（FEC）和自动重传请求（ARQ）。差错控制方法分类发送端在数据帧中加入冗余信息，接收端根据冗余信息进行差错检测和纠正。前向纠错（FEC）接收端检测出差错后，向发送端发送请求重传的信号，发送端重新发送数据帧。自动重传请求（ARQ）差错控制方法数据链路层协议：PPP协议、HDLC协议等。HDLC协议（High-LevelDataLinkControl）：面向比特的同步数据链路控制协议，具有帧同步、差错控制、流量控制等功能。数据链路层协议及工作方式PPP协议（Point-to-PointProtocol）：用于点对点链路的数据链路层协议，提供多协议封装、链路配置、身份认证等功能。工作方式：单工、半双工和全双工。单工只允许数据单向传输；半双工允许数据双向交替传输；全双工允许数据双向同时传输。05网络层技术

网络层基本概念网络层定义网络层是OSI七层模型中的第三层，负责在网络中传输数据包，提供主机到主机之间的通信服务。网络层功能网络层的主要功能包括路由选择、数据包转发、拥塞控制等，确保数据能够在网络中可靠、高效地传输。网络层协议网络层协议包括IP、ICMP、IGMP等，其中IP协议是网络层的核心协议，负责数据包的传输和路由选择。123路由选择算法是网络层实现数据包转发的关键，常见的路由选择算法包括最短路径算法、洪泛算法、距离矢量算法等。路由选择算法路由协议是实现路由器之间自动学习和更新路由信息的协议，常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等。路由协议路由器根据路由协议学习到的路由信息生成路由表，用于指导数据包的转发。路由表路由选择算法与路由协议IP地址IP地址是网络中设备的唯一标识，由32位二进制数表示，分为IPv4和IPv6两种版本。IPv4地址由4个0-255之间的数字组成，以点分十进制形式表示；IPv6地址由128位二进制数表示，以冒号十六进制形式表示。子网划分子网划分是将一个大的IP网络划分为多个小的子网，每个子网具有相同的网络地址和不同的主机地址。子网划分可以提高IP地址的利用率和管理效率。子网掩码子网掩码用于区分IP地址中的网络地址和主机地址部分，子网掩码的长度决定了子网的规模和可用的主机数量。IP地址与子网划分方法06传输层技术提供端到端的数据传输服务，确保数据的可靠传输和流量控制。传输层功能主要包括TCP和UDP两种协议，分别提供面向连接和无连接的服务。传输层协议用于标识应用程序的进程，实现多路复用和分用。端口号传输层基本概念03应用场景适用于对数据传输可靠性要求高的场景，如文件传输、电子邮件等。01工作原理TCP通过三次握手建立连接，确保数据传输的可靠性和顺序性；采用滑动窗口机制进行流量控制和拥塞控制。02特点面向连接、可靠传输、基于字节流、全双工通信、支持流量控制和拥塞控制。TCP协议工作原理及特点工作原理UDP无需建立连接，直接发送数据报；不保证数据的可靠传输和顺序性；采用简单的首部格式进行数据传输。特点无连接、不可靠传输、基于数据报、简单高效、支持一对一、一对多和多对多的交互通信。应用场景适用于对实时性要求高的场景，如音视频通话、实时游戏等。UDP协议工作原理及特点07应用层技术应用层协议HTTP、FTP、SMTP、DNS等，定义了应用程序之间通信和交互的规则。应用层功能支持用户通过应用软件进行网络通信，实现文件传输、电子邮件、远程登录等网络服务。应用层定义位于OSI模型的最上层，负责处理特定的应用程序细节，提供网络服务与网络应用程序的接口。应用层基本概念DNS域名解析原理及过程03本地DNS服务器查询缓存，若缓存中有记录则直接返回IP地址；否则向根域名服务器发送查询请求。01DNS解析过程02用户在浏览器输入网址，操作系统将域名发送给本地DNS服务器。DNS域名解析原理及过程123根域名服务器返回顶级域名服务器的地址，本地DNS服务器再向顶级域名服务器发送查询请求。顶级域名服务器返回权威域名服务器的地址，本地DNS服务器再向权威域名服务器发送查询请求。权威域名服务器返回域名的IP地址，本地DNS服务器将IP地址返回给用户计算机，同时将解析结果缓存起来以便后续使用。DNS域名解析原理及过程建立连接客户端与FTP服务器建立TCP连接，包括控制连接和数据连接。文件传输客户端通过控制连接向FTP服务器发送文