網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與OSI參考模型講義

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與OSI參考模型講義目錄網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概念OSI參考模型概述數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層01網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概念是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理、提高計(jì)算機(jī)的可靠性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類：總線型網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)使用范圍分類：公用網(wǎng)、專用網(wǎng)。根據(jù)規(guī)模大小和延伸范圍分類：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。根據(jù)傳輸媒介分類：有線網(wǎng)、無線網(wǎng)。電子郵件系統(tǒng)電子郵件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最廣泛、最基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形式之一。分布式處理與并行計(jì)算計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)分布式處理與并行計(jì)算，即將一個(gè)大的任務(wù)分解成若干個(gè)子任務(wù)，分布到網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)上并行處理，從而提高計(jì)算機(jī)的處理速度和效率。遠(yuǎn)程登錄與會(huì)議系統(tǒng)遠(yuǎn)程登錄可以使一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)登錄到另一臺(tái)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，控制其進(jìn)行操作或執(zhí)行程序。會(huì)議系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的實(shí)時(shí)交流，進(jìn)行協(xié)同工作、數(shù)據(jù)共享等。文件傳輸文件傳輸也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，它可以將一個(gè)文件從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)上，也可以將文件從一臺(tái)計(jì)算機(jī)的一個(gè)目錄傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)的另一個(gè)目錄中。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用02OSI參考模型概述OSI參考模型定義開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI）是一個(gè)描述網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的分層體系結(jié)構(gòu)，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定。它將網(wǎng)絡(luò)功能劃分為七個(gè)獨(dú)立且相互關(guān)聯(lián)的層，以便于不同系統(tǒng)間的互操作性。負(fù)責(zé)傳輸原始比特流，涉及電氣、機(jī)械和定時(shí)接口的規(guī)范。物理層負(fù)責(zé)將比特流組合成幀，以及幀的發(fā)送和接收。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)分組交換和路由選擇，確保數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。網(wǎng)絡(luò)層OSI參考模型層次結(jié)構(gòu)傳輸層提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的順序和完整性。會(huì)話層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會(huì)話。表示層用于數(shù)據(jù)格式化和數(shù)據(jù)壓縮解壓縮。應(yīng)用層提供特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如電子郵件和文件傳輸。OSI參考模型層次結(jié)構(gòu)03網(wǎng)絡(luò)層處理數(shù)據(jù)包的路由選擇和邏輯地址尋址。01物理層處理設(shè)備之間的物理連接和信號(hào)傳輸。02數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分割成幀，以及幀的發(fā)送和接收。OSI參考模型各層功能傳輸層負(fù)責(zé)建立、管理和終止網(wǎng)絡(luò)會(huì)話。會(huì)話層表示層應(yīng)用層01020403提供特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如電子郵件和文件傳輸。確保數(shù)據(jù)的順序和完整性，提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。用于數(shù)據(jù)格式化和數(shù)據(jù)壓縮解壓縮。OSI參考模型各層功能03數(shù)據(jù)鏈路層定義數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型中的第二層，負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包組裝成幀，以及幀的發(fā)送和接收。作用數(shù)據(jù)鏈路層提供了數(shù)據(jù)通信的可靠性和有效性，通過控制數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收順序，以及處理數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤和沖突。數(shù)據(jù)鏈路層定義點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP）01用于在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接上傳輸數(shù)據(jù)，提供了數(shù)據(jù)鏈路層的建立、配置、維護(hù)和終止連接的功能。高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）02用于在同步或異步串行鏈路上傳輸數(shù)據(jù)，提供了可靠的數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)。媒體訪問控制協(xié)議（MAC）03用于局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層，控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信，解決設(shè)備之間的沖突。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議網(wǎng)橋網(wǎng)橋是一種數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，用于連接兩個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)，根據(jù)MAC地址進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)交換機(jī)也是一種數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，與網(wǎng)橋類似，可以根據(jù)MAC地址進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)，但通常具有更高的端口密度和交換能力。路由器路由器在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)路由功能，但在數(shù)據(jù)鏈路層上，路由器需要將網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包封裝成幀進(jìn)行傳輸，因此也涉及到數(shù)據(jù)鏈路層的操作。數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備04網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層定義網(wǎng)絡(luò)層通過IP協(xié)議（InternetProtocol）來管理數(shù)據(jù)包的路由，將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)较乱粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，直到到達(dá)目標(biāo)主機(jī)。工作原理網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中的第三層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)。定義網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接，確保數(shù)據(jù)能夠可靠地從源主機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)。功能ICMP協(xié)議（InternetControlMessageProtocol）：用于在IP主機(jī)和路由器之間傳遞控制消息，用于診斷網(wǎng)絡(luò)問題。ARP協(xié)議（AddressResolutionProtocol）：用于將32位的IP地址轉(zhuǎn)換為MAC地址，以便在以太網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)。IP協(xié)議（InternetProtocol）：用于將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)较乱粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。IP協(xié)議通過IP地址來識(shí)別每個(gè)主機(jī)。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議用于連接不同的網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)IP地址將數(shù)據(jù)包路由到正確的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。路由器用于連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，例如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)。網(wǎng)關(guān)可以執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，以便不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間能夠通信。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備05傳輸層傳輸層概述傳輸層功能傳輸層協(xié)議傳輸層定義傳輸層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的第四層，負(fù)責(zé)端到端的數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)可靠、有序和無差錯(cuò)地傳輸。傳輸層提供端到端的通信服務(wù)，負(fù)責(zé)建立、管理和終止網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)提供數(shù)據(jù)分段、重組和錯(cuò)誤控制等功能。傳輸層協(xié)議主要包括TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議），它們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的基礎(chǔ)上提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。VSTCP是一種面向連接的協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。它通過建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和連接終止三個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的順序控制、流量控制和擁塞控制等功能。UDP協(xié)議UDP是無連接的協(xié)議，提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。它簡(jiǎn)單高效，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，如流媒體、在線游戲等。TCP協(xié)議傳輸層協(xié)議由于網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的傳輸可能會(huì)被拆分或重組，傳輸層負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)分段進(jìn)行排序和重組，確保數(shù)據(jù)的完整性和順序。數(shù)據(jù)分段與重組流量控制用于防止發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)過快，導(dǎo)致接收方來不及處理而造成數(shù)據(jù)丟失。傳輸層通過控制發(fā)送速率，確保接收端能夠及時(shí)接收和處理數(shù)據(jù)。流量控制擁塞控制用于防止網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，傳輸層通過降低發(fā)送速率或重新分配網(wǎng)絡(luò)資源來減輕擁塞，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。擁塞控制傳輸層功能06會(huì)話層03在網(wǎng)絡(luò)通信中，會(huì)話層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會(huì)話，以及同步點(diǎn)管理。01會(huì)話層是OSI參考模型中的第五層，負(fù)責(zé)建立、管理和終止會(huì)話，以及同步點(diǎn)管理。02會(huì)話層的主要目的是提供一種機(jī)制，使得不同系統(tǒng)或設(shè)備之間可以建立和維護(hù)通信會(huì)話。會(huì)話層定義010203會(huì)話層協(xié)議規(guī)定了如何建立、管理和終止會(huì)話，以及如何同步會(huì)話。會(huì)話層協(xié)議包括會(huì)話控制協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。會(huì)話控制協(xié)議用于建立、管理和終止會(huì)話，而數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議用于同步點(diǎn)管理。會(huì)話層協(xié)議會(huì)話層功能01會(huì)話層的主要功能是提供一種機(jī)制，使得不同系統(tǒng)或設(shè)備之間可以建立和維護(hù)通信會(huì)話。02會(huì)話層還負(fù)責(zé)管理會(huì)話的同步點(diǎn)，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院鸵恢滦浴?3會(huì)話層還提供了一種機(jī)制，使得通信雙方可以協(xié)商和確定通信參數(shù)，例如數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)格式等。07表示層目的表示層的主要目的是處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)解壓縮等方面的問題，以確保數(shù)據(jù)的完整性和可讀性。功能表示層的功能包括數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)解壓縮等。定義表示層位于OSI參考模型的第六層，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼，以確保發(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)格式一致。表示層定義用于規(guī)定如何在不同系統(tǒng)之間表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的可讀性和一致性。數(shù)據(jù)表示協(xié)議用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓縮，以減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，提高傳輸效率。數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，以保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。數(shù)據(jù)加密協(xié)議表示層協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表示層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式，以便在異構(gòu)系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)壓縮表示層可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，提高傳輸效率。數(shù)據(jù)加密表示層可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。數(shù)據(jù)解壓縮表示層負(fù)責(zé)對(duì)接收到的壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮，以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。表示層功能08應(yīng)用層應(yīng)用層定義應(yīng)用層是OSI參考模型中的最高層，負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，為用戶提供直接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。定義應(yīng)用層直接與用戶和應(yīng)用程序交互，處理應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換，并負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用程序可理解的形式。描述用于萬維網(wǎng)中網(wǎng)頁(yè)的傳輸，是應(yīng)用層最常用的協(xié)議之一。HTTP協(xié)議用于文件傳輸，允許用戶在互聯(lián)網(wǎng)上上傳和下載文件。FTP