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演講人:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系架構(gòu)日期:目錄計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本原理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)局域網(wǎng)協(xié)議與體系架構(gòu)廣域網(wǎng)協(xié)議與體系架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與體系架構(gòu)01計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述Chapter計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由一組自主的計算機(jī)互聯(lián)形成的系統(tǒng),這些計算機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)共享資源、傳遞信息。從20世紀(jì)60年代的ARPANET開始,經(jīng)歷了局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等階段,逐漸形成了今天的全球互聯(lián)網(wǎng)。定義發(fā)展歷程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展03網(wǎng)絡(luò)資源包括數(shù)據(jù)、軟件、硬件等共享資源。01網(wǎng)絡(luò)硬件包括計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器、交換機(jī)等)、傳輸介質(zhì)(如光纖、電纜等)。02網(wǎng)絡(luò)軟件包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理軟件等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用功能數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理、負(fù)載均衡等。應(yīng)用電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸、萬維網(wǎng)瀏覽、電子商務(wù)等。02網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本原理Chapter網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的雙方或多方之間所共同遵守的規(guī)則或約定的集合。它規(guī)定了通信雙方如何建立連接、傳輸數(shù)據(jù)以及終止連接等過程。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的作用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主要作用是確保網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備之間能夠正確、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。它規(guī)定了數(shù)據(jù)的傳輸格式、傳輸速率、傳輸控制等,使得不同設(shè)備能夠相互理解并協(xié)同工作。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義與作用應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié),如HTTP、FTP等協(xié)議。這些協(xié)議定義了應(yīng)用程序之間如何進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。傳輸層協(xié)議提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),如TCP和UDP協(xié)議。TCP協(xié)議提供可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),而UDP協(xié)議則提供無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中路由和傳輸數(shù)據(jù),如IP協(xié)議。IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包的格式和路由規(guī)則,使得數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)中正確傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議定義了如何在物理介質(zhì)上傳輸數(shù)據(jù),如以太網(wǎng)協(xié)議。這些協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)的編碼方式、傳輸速率等物理層細(xì)節(jié)。傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層和物理層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹HTTP協(xié)議:HTTP(HypertextTransferProtocol)協(xié)議是一種應(yīng)用層協(xié)議,用于Web瀏覽器和服務(wù)器之間的通信。它定義了如何請求和發(fā)送Web頁面,以及服務(wù)器如何響應(yīng)這些請求。TCP/IP協(xié)議:TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議,提供了可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和無連接的數(shù)據(jù)報服務(wù)。它包括TCP和IP兩個核心協(xié)議以及其他輔助協(xié)議。DNS協(xié)議:DNS(DomainNameSystem)協(xié)議用于將域名解析為IP地址,以便計算機(jī)能夠找到并訪問相應(yīng)的網(wǎng)站或服務(wù)器。它是互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一部分。FTP協(xié)議:FTP(FileTransferProtocol)協(xié)議是一種用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸文件的協(xié)議。它允許用戶從一個主機(jī)向另一個主機(jī)上傳或下載文件。03計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)Chapter物理層負(fù)責(zé)傳輸比特流,提供機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程等特性。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)建立和管理數(shù)據(jù)鏈路,進(jìn)行差錯控制和流量控制。OSI七層模型提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù),如電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄等。負(fù)責(zé)建立、管理和終止會話,支持遠(yuǎn)程登錄和虛擬終端等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。提供可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),包括差錯控制、流量控制、復(fù)用和分用等。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和加密解密等,提供數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮服務(wù)。會話層傳輸層表示層應(yīng)用層OSI七層模型01020304對應(yīng)于OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。網(wǎng)絡(luò)接口層對應(yīng)于OSI的網(wǎng)絡(luò)層,負(fù)責(zé)路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)層對應(yīng)于OSI的傳輸層,提供可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層對應(yīng)于OSI的會話層、表示層和應(yīng)用層,提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用層TCP/IP四層模型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的比較與分析OSI模型層次劃分更細(xì)致,TCP/IP模型更簡潔實(shí)用;OSI模型強(qiáng)調(diào)通信協(xié)議的功能和層次劃分,TCP/IP模型強(qiáng)調(diào)協(xié)議族的概念和層次間的獨(dú)立性。OSI七層模型與TCP/IP四層模型的比較分層模型有利于協(xié)議設(shè)計和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,降低了協(xié)議設(shè)計的復(fù)雜性;但過多的層次劃分可能導(dǎo)致性能開銷和協(xié)議實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性增加。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體需求選擇合適的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析04局域網(wǎng)協(xié)議與體系架構(gòu)Chapter局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)是一種在小范圍內(nèi)(如一個辦公室、一棟大樓或校園內(nèi))實(shí)現(xiàn)計算機(jī)之間通信的網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)傳輸速度快、誤碼率低、主要傳輸媒介為雙絞線和光纖。常見類型以太網(wǎng)(Ethernet)、令牌環(huán)網(wǎng)(TokenRing)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)等。定義以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)采用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層的實(shí)現(xiàn)方式。體系架構(gòu)以太網(wǎng)體系架構(gòu)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層三層。其中,物理層負(fù)責(zé)傳輸比特流;數(shù)據(jù)鏈路層分為MAC子層和LLC子層,MAC子層負(fù)責(zé)尋址和訪問控制,LLC子層提供與高層協(xié)議的服務(wù)訪問點(diǎn);網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)路由和轉(zhuǎn)發(fā)。工作原理以太網(wǎng)采用CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測)機(jī)制,即先聽后發(fā),邊聽邊發(fā),沖突停止,隨機(jī)延遲后重發(fā)。以太網(wǎng)協(xié)議與體系架構(gòu)無線局域網(wǎng)協(xié)議無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetwork,WLAN)采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了物理層和MAC層的實(shí)現(xiàn)方式。無線局域網(wǎng)的體系架構(gòu)與有線局域網(wǎng)類似,也包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層三層。不同之處在于物理層采用了無線傳輸技術(shù),如射頻(RF)技術(shù)。無線局域網(wǎng)采用CSMA/CA(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免)機(jī)制,即先聽后發(fā),避免沖突。同時,為了提高傳輸效率,采用了RTS/CTS(請求發(fā)送/清除發(fā)送)握手機(jī)制來減少隱藏節(jié)點(diǎn)問題。體系架構(gòu)工作原理無線局域網(wǎng)協(xié)議與體系架構(gòu)05廣域網(wǎng)協(xié)議與體系架構(gòu)Chapter廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork,WAN)是一種覆蓋廣闊地理區(qū)域的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),通常連接不同城市或國家/地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)的主要功能是提供長距離通信和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),支持各種應(yīng)用,如電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸?shù)?。廣域網(wǎng)通常采用分組交換技術(shù),如X.25、幀中繼(FrameRelay)和ATM(AsynchronousTransferMode)等。廣域網(wǎng)概述PPP(Point-to-PointProtocol)是一種用于點(diǎn)對點(diǎn)連接的協(xié)議,廣泛應(yīng)用于廣域網(wǎng)連接。PPP協(xié)議提供了一套完整的認(rèn)證、壓縮和加密機(jī)制,確保數(shù)據(jù)的安全傳輸。PPP體系架構(gòu)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層三層結(jié)構(gòu),支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,如IP、IPX等。010203PPP協(xié)議與體系架構(gòu)ATM(AsynchronousTransferMode)是一種面向連接的、快速分組交換技術(shù),適用于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。ATM支持多種業(yè)務(wù)類型,如語音、視頻和數(shù)據(jù)等,具有高速率、低延遲和高可靠性等特點(diǎn)。ATM協(xié)議定義了信元(Cell)作為基本傳輸單位,具有固定長度和格式,簡化了硬件處理過程。ATM體系架構(gòu)包括物理層、ATM層、ATM適配層和高層協(xié)議四層結(jié)構(gòu),提供了一套完整的QoS(QualityofService)保障機(jī)制。ATM協(xié)議與體系架構(gòu)06網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與體系架構(gòu)Chapter網(wǎng)絡(luò)安全的重要性隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及,網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出,保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受攻擊和破壞變得越來越重要。網(wǎng)絡(luò)安全的威脅網(wǎng)絡(luò)攻擊、惡意軟件、數(shù)據(jù)泄露等是網(wǎng)絡(luò)安全的主要威脅。網(wǎng)絡(luò)安全的目標(biāo)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的可用性、機(jī)密性、完整性和真實(shí)性。網(wǎng)絡(luò)安全概述SSL/TLS協(xié)議與體系架構(gòu)客戶端和服務(wù)器通過握手協(xié)議協(xié)商加密算法和密鑰,然后使用協(xié)商的算法和密鑰對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。SSL/TLS協(xié)議的工作流程SSL(安全套接字層)和TLS(傳輸層安全性)協(xié)議用于在應(yīng)用程序之間提供安全通信,通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和驗(yàn)證來保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。SSL/TLS協(xié)議的作用SSL/TLS協(xié)議由記錄協(xié)議、握手協(xié)議、警告協(xié)議、更改密碼說明協(xié)議和應(yīng)用數(shù)據(jù)協(xié)議等組成。SSL/TLS協(xié)議的組成IPSec協(xié)議的作用IPSec(Internet協(xié)議安全性)協(xié)議用于在IP層提供安全通信,通過對IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密和驗(yàn)證來保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和真實(shí)性。IPSec協(xié)議的組成I
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