計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3章(3.2)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3章3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述物理層基本概念數(shù)據(jù)鏈路層基本概念網(wǎng)絡(luò)層基本概念傳輸層基本概念應(yīng)用層基本概念目錄CONTENT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多臺(tái)地理上分散的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)通過通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，在相應(yīng)軟件支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支。按地理范圍分類按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類按傳輸介質(zhì)分類按通信方式分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）。有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)、廣播式傳輸網(wǎng)絡(luò)。第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從20世紀(jì)90年代開始，以Internet為代表的互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，構(gòu)成面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)。第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多個(gè)主計(jì)算機(jī)通過通信線路互聯(lián)起來(lái)，為用戶提供服務(wù)，興起于60年代后期。第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)并遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的開放式和標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)，ISO在1984年頒布了OSI/RM，該模型分為七個(gè)層次，也稱為OSI七層模型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程物理層基本概念02物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最低層，它負(fù)責(zé)在傳輸介質(zhì)上實(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)。物理層的定義物理層的主要功能包括物理連接的建立、維持和釋放，以及物理層數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。它提供了為建立、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。物理層的功能物理層的定義和功能雙絞線雙絞線是由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成的，把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射出來(lái)的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消，有效降低信號(hào)干擾的程度。同軸電纜同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體和塑料護(hù)套組成。同軸電纜具有足夠的屏蔽作用，傳輸頻帶較寬，所以同軸電纜主要用在有線電視網(wǎng)的居民小區(qū)中。光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。傳輸原理是“光的全反射”。物理層傳輸介質(zhì)物理層接口物理層接口規(guī)定了物理層與上層（數(shù)據(jù)鏈路層）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，包括接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。物理層協(xié)議物理層協(xié)議規(guī)定了物理層數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)程和約定，包括數(shù)據(jù)的編碼方式、傳輸速率、傳輸方式（單工、半雙工或全雙工）等。常見的物理層協(xié)議有EIA/TIA-232、EIA/TIA-499等。物理層接口和協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層基本概念03數(shù)據(jù)鏈路層是OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第二層，它負(fù)責(zé)在物理層提供的比特流的基礎(chǔ)上，通過建立數(shù)據(jù)鏈路連接，實(shí)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)間的可靠數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括鏈路管理、幀同步、流量控制、差錯(cuò)控制等，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的定義和功能功能定義數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)定了相鄰節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信時(shí)所遵循的規(guī)則和約定，包括建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接的過程，以及數(shù)據(jù)傳輸過程中的各種控制信息。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路是數(shù)據(jù)鏈路層中的基本單位，它是指從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間的邏輯連接。數(shù)據(jù)鏈路包括物理鏈路和邏輯鏈路兩種，其中物理鏈路是指實(shí)際的通信線路，而邏輯鏈路則是在物理鏈路的基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)傳輸通道。數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)卡（NetworkInterfaceCard，NIC）：網(wǎng)卡是計(jì)算機(jī)與局域網(wǎng)相互連接的接口，它負(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)母袷剑⑼ㄟ^網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)發(fā)送出去。網(wǎng)橋（Bridge）：網(wǎng)橋是一種連接兩個(gè)局域網(wǎng)的設(shè)備，它根據(jù)MAC地址進(jìn)行幀的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播風(fēng)暴，提高網(wǎng)絡(luò)的性能。交換機(jī)（Switch）：交換機(jī)是一種高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它可以根據(jù)MAC地址進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。與網(wǎng)橋相比，交換機(jī)具有更高的端口密度和更快的轉(zhuǎn)發(fā)速度，適用于大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。中繼器（Repeater）：中繼器是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它用于擴(kuò)展局域網(wǎng)的覆蓋范圍。中繼器接收來(lái)自一個(gè)端口的信號(hào)，將其放大并重新發(fā)送到其他端口，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的延伸。數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層基本概念04網(wǎng)絡(luò)層的定義網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中的第三層，負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸和路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層的功能網(wǎng)絡(luò)層的主要功能包括路由選擇、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)、擁塞控制等，確保數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)中可靠、高效地傳輸。網(wǎng)絡(luò)層的定義和功能路由算法和路由協(xié)議路由算法路由算法是網(wǎng)絡(luò)層中進(jìn)行路由選擇的關(guān)鍵，常見的路由算法有最短路徑算法、洪泛算法、距離矢量算法等。路由協(xié)議路由協(xié)議是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備之間路由信息交換的規(guī)范，常見的路由協(xié)議有RIP、OSPF、BGP等。03防火墻防火墻是網(wǎng)絡(luò)層的安全設(shè)備，用于過濾非法訪問和攻擊，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。01路由器路由器是網(wǎng)絡(luò)層的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)根據(jù)路由表進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇。02三層交換機(jī)三層交換機(jī)具有路由器的功能，同時(shí)能夠高速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，適用于大型網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備傳輸層基本概念05傳輸層的定義和功能傳輸層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的一層，位于網(wǎng)絡(luò)層之上，應(yīng)用層之下。傳輸層的主要功能是向應(yīng)用層提供可靠的、面向連接的或不可靠的、無(wú)連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的復(fù)用和分用功能。傳輸層通過端口號(hào)來(lái)識(shí)別不同的應(yīng)用進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程到進(jìn)程的通信。傳輸層協(xié)議主要有TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）和UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。UDP是一種無(wú)連接的、不可靠的、基于數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸層通信協(xié)議，提供簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。端口號(hào)是傳輸層協(xié)議用來(lái)識(shí)別不同應(yīng)用進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符，TCP和UDP分別使用不同的端口號(hào)空間。傳輸層協(xié)議和端口號(hào)傳輸層設(shè)備主要有網(wǎng)關(guān)（Gateway）和傳輸層交換機(jī)（TransportLayerSwitch）。網(wǎng)關(guān)是一種連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它工作在傳輸層或更高層次，用于實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層交換機(jī)是一種工作在傳輸層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它可以根據(jù)TCP或UDP的端口號(hào)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和轉(zhuǎn)發(fā)。與網(wǎng)關(guān)不同，傳輸層交換機(jī)不需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，只需要根據(jù)端口號(hào)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的設(shè)備上。傳輸層設(shè)備應(yīng)用層基本概念06應(yīng)用層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最高層，負(fù)責(zé)為用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用程序接口。定義為用戶提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口，如文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄等。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問應(yīng)用層的主要功能包括以下幾個(gè)方面。功能為用戶提供與網(wǎng)絡(luò)交互的接口，使得用戶能夠方便地使用網(wǎng)絡(luò)中的各種應(yīng)用服務(wù)。用戶接口對(duì)來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如壓縮、加密、編碼等，以滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊?。?shù)據(jù)處理0201030405應(yīng)用層的定義和功能協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議是應(yīng)用層中用于實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的集合。常見的應(yīng)用層協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP、DNS等。服務(wù)應(yīng)用層服務(wù)是指通過網(wǎng)絡(luò)為用戶提供的各種應(yīng)用服務(wù)，如Web瀏覽、文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄等。這些服務(wù)通常由應(yīng)用層協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層協(xié)議和服務(wù)123網(wǎng)關(guān)是連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它能夠在應(yīng)用層上實(shí)