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中科大计算机网络课件06
目录
计算机网络概述
物理层与数据链路层
网络层与传输层
应用层与网络安全
无线网络与移动网络
网络管理与故障排除
01
计算机网络概述
计算机网络是由多台自主工作的计算机通过通信设备和线路连接起来，在操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
定义
从20世纪60年代的ARPANET开始，经历了分组交换网、TCP/IP协议、局域网、广域网等阶段，至今已发展成为全球范围内的互联网。
发展历程
包括计算机、通信设备、传输介质和网络软件等部分。
基本组成
常见的计算机网络结构有星型、总线型、环型、树型和网状等。
结构
根据网络覆盖的地理范围，可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。根据传输技术，可分为广播式网络和点对点网络。
分类
计算机网络拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式，在局域网中常见的主要有星型结构、环型结构、总线型结构等几种。拓扑结构是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。
拓扑结构
02
物理层与数据链路层
物理层的基本概念
物理层是计算机网络体系结构中的最底层，负责传输比特流。它定义了传输介质的机械、电气、功能和规程等特性，确保比特流能在传输介质上正确传输。
传输介质
传输介质是物理层中用于传输比特流的物理媒体，包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等。不同的传输介质具有不同的传输特性和适用场景。
数据链路层是计算机网络体系结构中的第二层，负责将数据组合成数据块（帧），并在相邻节点间进行可靠传输。
数据链路层的主要功能包括帧同步、差错控制、流量控制和访问控制等。通过这些功能，数据链路层能够确保数据在相邻节点间可靠地传输。
数据链路层的功能
数据链路层的基本概念
以太网是一种广泛使用的局域网技术，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议进行通信。当节点需要发送数据时，首先监听信道是否空闲，如果空闲则发送数据；如果信道忙碌，则等待一段时间后再次监听并发送。在发送数据时，如果发生冲突，则立即停止发送并等待一段随机时间后重试。
PPP（Point-to-PointProtocol）是一种点对点数据链路层协议，主要用于拨号上网等场景。PPP协议包括链路建立、链路维护和链路终止三个阶段。在链路建立阶段，通信双方进行协商并确定通信参数；在链路维护阶段，双方通过定期发送LCP（LinkControlProtocol）报文来维护链路状态；在链路终止阶段，双方通过交换终止报文来结束通信。
HDLC（High-LevelDataLinkControl）是一种高级数据链路控制协议，适用于各种类型的数据通信网络。HDLC协议采用帧同步方式进行通信，每个帧包括帧头、信息字段和帧尾三部分。帧头包含地址字段和控制字段，用于标识发送方和接收方以及帧的类型；信息字段包含要传输的数据；帧尾包含校验字段，用于检测传输过程中是否出现错误。
以太网协议
PPP协议
HDLC协议
03
网络层与传输层
网络层的基本概念
网络层是OSI七层模型中的第三层，负责在网络中进行数据包的路由和转发。
网络层的功能
网络层的主要功能包括路由选择、数据包转发、网络拥塞控制等，以确保数据能够在网络中可靠地传输到目的地。
IP协议
01
IP协议是网络层中最核心的协议之一，负责在网络中路由和传输数据。它通过IP地址来识别不同的主机和网络，并根据路由表将数据包转发到相应的目的地。
ARP协议
02
ARP协议用于将32位的IP地址解析为MAC地址，以便在网络中进行数据包的传输。当主机需要发送数据时，会先通过ARP协议获取目标主机的MAC地址，然后再将数据发送到网络上。
ICMP协议
03
ICMP协议用于在IP主机和路由器之间传递控制消息，如网络不可达、超时等。这些消息可以帮助网络管理员诊断网络故障和问题。
传输层是OSI七层模型中的第四层，负责提供端到端的通信服务，确保数据的可靠传输。
传输层的基本概念
传输层的主要功能包括建立、管理和终止会话，对数据进行分段和重组，以及提供可靠的数据传输服务等。它通过端口号来识别不同的应用程序，并根据需要选择相应的传输协议（如TCP或UDP）来进行数据传输。
传输层的功能
04
应用层与网络安全
应用层的基本概念
应用层是计算机网络体系结构中的最高层，负责为用户提供各种网络服务和应用支持。它通过应用层协议来实现不同设备间的通信和数据交换。
数据处理
应用层负责对传输的数据进行处理，如压缩、加密、编码等，以确保数据的可靠传输和安全性。
应用层的功能
应用层的主要功能包括以下几个方面
会话管理
应用层负责建立、管理和终止网络会话，确保不同设备间的通信能够顺利进行。
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