大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章課件

匯報(bào)人：AA大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章課件2024-01-21目錄計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物理層技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述Chapter計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從20世紀(jì)60年代的分組交換網(wǎng)ARPANET到如今的互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程，期間出現(xiàn)了各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和完善。定義發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展基本組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件兩大部分組成。網(wǎng)絡(luò)硬件包括計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、傳輸介質(zhì)等；網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件等。功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能包括數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理、負(fù)載均衡等。這些功能使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成與功能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。根據(jù)傳輸技術(shù)，可分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可分為星型、環(huán)型、總線型、樹型和網(wǎng)狀型等。分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，如辦公自動(dòng)化、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能制造等。這些應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不斷進(jìn)步。應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與應(yīng)用領(lǐng)域02網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)Chapter為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)模型優(yōu)點(diǎn)將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分成多個(gè)層次，每個(gè)層次完成一部分功能，各層之間相互獨(dú)立又協(xié)同工作。簡化問題復(fù)雜度、提高系統(tǒng)可靠性、增強(qiáng)系統(tǒng)可維護(hù)性和促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。030201網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與層次結(jié)構(gòu)模型物理層（PhysicalLayer）傳輸比特流，提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）將比特流組合成數(shù)據(jù)幀，進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制，實(shí)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)間無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）進(jìn)行路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。OSI參考模型及各層功能OSI參考模型及各層功能傳輸層（TransportLayer）提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。會(huì)話層（SessionLayer）建立、管理和終止會(huì)話，提供同步和對(duì)話控制。表示層（PresentationLay…對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和轉(zhuǎn)換，確保發(fā)送方和接收方對(duì)數(shù)據(jù)的理解一致。應(yīng)用層（ApplicationLaye…提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄等。包括TCP（傳輸控制協(xié)議）、IP（網(wǎng)際協(xié)議）以及眾多其他協(xié)議，構(gòu)成了一套完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系。TCP/IP協(xié)議族TCP/IP協(xié)議族中的各層協(xié)議與OSI模型中的各層有對(duì)應(yīng)關(guān)系，但并不完全一一對(duì)應(yīng)。例如，TCP/IP協(xié)議族中的應(yīng)用層對(duì)應(yīng)OSI模型中的會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層三層。同時(shí)，TCP/IP協(xié)議族中的網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng)OSI模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層兩層。與OSI模型對(duì)應(yīng)關(guān)系TCP/IP協(xié)議族及其與OSI模型對(duì)應(yīng)關(guān)系03物理層技術(shù)Chapter物理層基本概念物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最底層，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體的接口有關(guān)的一些特性，如機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和過程特性。傳輸介質(zhì)類型傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方與接收方之間的物理通路，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信具有一定的影響。常用的傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖和無線傳輸介質(zhì)等。物理層基本概念及傳輸介質(zhì)類型VS數(shù)字信號(hào)編碼是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程，主要包括采樣、量化和編碼三個(gè)步驟。常見的數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)有脈沖編碼調(diào)制（PCM）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）和增量調(diào)制（DM）等。調(diào)制技術(shù)調(diào)制是將基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，以便在信道中進(jìn)行傳輸。常見的調(diào)制技術(shù)有幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）等。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，常采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，如正交幅度調(diào)制（QAM）和相移鍵控（PSK）等。數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)數(shù)字信號(hào)編碼與調(diào)制技術(shù)物理層接口標(biāo)準(zhǔn)物理層接口標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)定物理層設(shè)備之間連接方式和傳輸特性的標(biāo)準(zhǔn)。常見的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)有EIA/TIA-232、EIA/TIA-422、EIA/TIA-485和以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)等。要點(diǎn)一要點(diǎn)二物理層設(shè)備物理層設(shè)備是實(shí)現(xiàn)物理層功能的硬件設(shè)備，主要包括中繼器、集線器、網(wǎng)卡和調(diào)制解調(diào)器等。其中，中繼器和集線器主要用于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理連接；網(wǎng)卡是計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的接口卡，負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)母袷?；調(diào)制解調(diào)器則用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，以便在模擬信道上傳輸數(shù)字信號(hào)。物理層接口標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備04數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)Chapter

數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及功能數(shù)據(jù)鏈路層定義數(shù)據(jù)鏈路層是OSI七層模型中的第二層，負(fù)責(zé)在物理層提供的比特流的基礎(chǔ)上，建立相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放，以及數(shù)據(jù)幀的傳輸和差錯(cuò)控制。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議定義了數(shù)據(jù)幀的格式、傳輸規(guī)則和差錯(cuò)控制方法等，常見的協(xié)議有PPP、HDLC和Ethernet等。通過在數(shù)據(jù)中添加一個(gè)校驗(yàn)位，使得數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的簡單校驗(yàn)。奇偶校驗(yàn)CRC是一種廣泛應(yīng)用的差錯(cuò)控制方法，通過在數(shù)據(jù)幀的尾部添加校驗(yàn)碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性校驗(yàn)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）ARQ是一種基于反饋的差錯(cuò)控制方法，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)向發(fā)送端發(fā)送重傳請(qǐng)求，發(fā)送端在收到請(qǐng)求后會(huì)重新發(fā)送數(shù)據(jù)。自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）差錯(cuò)控制方法停止-等待協(xié)議01發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀后就停止發(fā)送，等待接收端的確認(rèn)。只有當(dāng)接收端確認(rèn)正確接收后再繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀?；瑒?dòng)窗口協(xié)議02滑動(dòng)窗口協(xié)議允許發(fā)送端連續(xù)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)幀，而不需要等待每個(gè)數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)。接收端會(huì)維護(hù)一個(gè)滑動(dòng)窗口，用于控制可以接收的數(shù)據(jù)幀的序號(hào)范圍。漏桶算法和令牌桶算法03漏桶算法和令牌桶算法是兩種常見的流量整形算法，用于平滑網(wǎng)絡(luò)流量的突發(fā)性和控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。流量控制策略05局域網(wǎng)技術(shù)Chapter局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是一種在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間通信的網(wǎng)絡(luò)，通常覆蓋一個(gè)建筑物、校園或企業(yè)園區(qū)。通常限制在幾公里以內(nèi)?？蛇_(dá)10Mbps、100Mbps、1Gbps甚至更高。由于傳輸距離短，信號(hào)衰減小，誤碼率較低。雙絞線、同軸電纜、光纖等。地理范圍有限低誤碼率主要傳輸媒介高數(shù)據(jù)傳輸速率局域網(wǎng)基本概念及特點(diǎn)以太網(wǎng)工作原理以太網(wǎng)采用帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）協(xié)議，當(dāng)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，首先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)；若信道忙，則等待一段時(shí)間后再嘗試發(fā)送。在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，站點(diǎn)還需繼續(xù)監(jiān)聽信道，若檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送，并發(fā)送一個(gè)阻塞信號(hào)通知其他站點(diǎn)。然后等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后重新嘗試發(fā)送。以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)幀由前導(dǎo)碼、幀起始定界符、目的地址、源地址、類型/長度字段、數(shù)據(jù)字段、填充字段和幀校驗(yàn)序列（FCS）組成。其中，前導(dǎo)碼用于同步；幀起始定界符表示幀的開始；目的地址和源地址分別表示接收方和發(fā)送方的MAC地址；類型/長度字段表示上層協(xié)議類型或數(shù)據(jù)長度；數(shù)據(jù)字段承載上層協(xié)議數(shù)據(jù)；填充字段用于保證幀的最小長度；FCS用于校驗(yàn)幀的完整性。以太網(wǎng)工作原理及幀結(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）的標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE802.11系列，包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac等。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無線局域網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。無線局域網(wǎng)采用的主要技術(shù)包括擴(kuò)頻技術(shù)（如直接序列擴(kuò)頻DSSS和跳頻擴(kuò)頻FHSS）、正交頻分復(fù)用（OFDM）、多輸入多輸出（MIMO）等。這些技術(shù)可以提高無線局域網(wǎng)的傳輸速率、抗干擾能力和覆蓋范圍。此外，為了保障無線局域網(wǎng)的安全性，還采用了加密技術(shù)（如WPA2）和認(rèn)證機(jī)制（如802.1X）。無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)技術(shù)無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)06廣域網(wǎng)技術(shù)Chapter廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）定義：覆蓋地理范圍較大的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，通?？缭讲煌某鞘?、地區(qū)或國家。廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）的區(qū)別：主要在于規(guī)模和覆蓋范圍，廣域網(wǎng)連接不同地區(qū)的局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。覆蓋范圍廣：可跨越多個(gè)地區(qū)或國家。傳輸速率低：相對(duì)于局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)的傳輸速率較低。依賴于公共傳輸網(wǎng)絡(luò)：廣域網(wǎng)通常建立在公共傳輸網(wǎng)絡(luò)（如電話網(wǎng)、光纖網(wǎng)等）之上。廣域網(wǎng)基本概念及特點(diǎn)PPP（Point-to-PointProtocol）協(xié)議定義：一種用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，廣泛應(yīng)用于廣域網(wǎng)中。PPP協(xié)議原理及配置方法PPP協(xié)議原理及配置方法建立連接通過LCP（LinkControlProtocol）協(xié)商并建立數(shù)據(jù)鏈路層連接。身份驗(yàn)證可選的PAP（PasswordAuthenticationProtocol）或CHAP（ChallengeHandshakeAuthenticationProtocol）進(jìn)行身份驗(yàn)證。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議協(xié)商：通過NCP（NetworkControlProtocol）協(xié)商網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP、IPX等。PPP協(xié)議配置方法（以Cisco路由器為例）1.進(jìn)入接口配置模式。PPP協(xié)議原理及配置方法2.配置PPP封裝。3.配置身份驗(yàn)證方式及密碼。4.（可選）配置壓縮、回顯等參數(shù)。PPP協(xié)議原理及配置方法路由器接口接收來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包。接收數(shù)據(jù)包根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的IP地址查找路由表，確定下一跳地址或出口接口。查找路由表路