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1、介绍：计算机网络对于初学者是比较枯燥的，并且吃力，通过自己的亲身体验，我深有感触，决心设计一个简单易懂的PPT以帮助学习。该PPT从互联网的各种应用着手，介绍几种常见应用及其区别的同时，还会介绍看不见的各层的简单原理供大家参考。另制作该PPT时主要依据的是谢希仁先生计算机网络(第5版)。,浅谈计算机网络,在讨论计算机网络的应用之前先把几个概念区分一下：,计算机网络的定义：计算机网络是一个系统，利用通信设备将地理位置不同、 功能独立的计算机连接起来，通过一定的手段实现各计算机之间的数据传输和资 源共享。,互联网,因特网,其他专用网,互联网就是指广义的计算机网络，它包括因特网。,因特网是互联网的一
2、种，我们平常所说的上网就是指基于因特网的万维网。这个PPT 所讲述的各种应用都是基于因特网的。,万维网,万维网用户一般使用浏览器（如IE)进行资源操作，它是因特网的一种应用，但由于因 特网的其他应用绝大部分都可以在浏览器上进行，我们就把万维网当成因特网了。,计算机网络是一门学科，它的最终目的是为人类的资源共享服务，它研究的是实现这个 目的的各种原理。,以太网,以太网是一种局域网，不用接入因特网就可以进行通信，只要一些传输设备如网线、 交换机就行了。,因特网应用图示,以上蓝色部分可点击链接,几个地址,IP地址：IP地址用来标识一台主机的逻辑地址，全球唯一，计算机传输数据时用IP地址找到目的主机和
3、标记本机，可以更改。 物理地址（MAC地址）：在网络适配器（网卡）上写入的全球唯一的地址，不能更改，是标记本机的物理地址，与IP地址配合使用，完成数据传输链路的连接。 端口：两台主机之间的通信实际上是主机上应用程序进程之间的通信，虽然IP地址和MAC地址能使两台主机传输数据，但无法找到主机上的应用程序，因此就产生了端口的概念，端口就像地址一样标记进程的种类，用端口号来表示，如万维网进程的端口号为80。端口是软件规定的，不同于接口，一般意义的接口为硬件接口。,其他概念,层：计算机为了进行互联网上的应用，要对传输的数据进行各种操作（调制、解调、正确传输等），加上操作数据的设备（主机、链路、路由器等
4、）。为了这些操作的简单，就把整个传输系统分层，各层各有分工，不会相互干涉，既独立又简便。国际标准化组织ISO发布过OSI/RM七层模型，但复杂而不实用，现在广泛使用的是TCP/IP五层模型，从上到下分别是：应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。 协议：各层完成的工作不同，所使用的方法也不同，要使它们达到分层简化工作的目的，各层必须有不同的规则来约束工作方法，这些规则统成为协议。TCP和IP协议是网络系统的两个最重要的协议，因此，五层体系模型即以TCP/IP协议族命名。 服务：各层处理数据时，就像生产流水线一样加工数据，实际上处理数据的是各种协议。下层的协议完成本层的工作后，把数据交给上一
5、层，以满足上层协议的规则，这就是服务。服务是协议提供的，既完成本层任务，又使上层更简便地工作，不用关心下层的操作而只关心本层的任务，这叫做透明，即上层只知道有数据，而不知道内容。 下面简要介绍一下五层模型及其工作方式。,TCP/IP五层模型,主机,路由器,主机,主机上的进程,连接进程,建立网络逻辑连接,在结点间处理数据,传输比特流,说明：应用层为进程服务，如IE浏览器的使用；运输层向进程的通信提供服， 通过TCP或UDP报文建立进程的连接；网络层通过IP地址来标记主机在网络上 的逻辑位置，用路由器建立逻辑与物理连接，通过路由器转发报文；链路层处 理实际的物理连接；网络层只负责发送比特流而不管其
6、具体内容，实现透明传 送。,主机间的通信,接下来要描述主机之间通信的过程。 主机上正在运行的程序叫进程，主机之间的通信实际是进程之间的通信。假设一台主机要向另一台主机发送一些数据，它们之间要进行连接才能通信。由于因特网是互联网最大的应用，所以我们要讨论基于因特网的主机通信。,主机间的通信,主机上的进程首先要确定在运输层是进行TCP还是UDP连接，TCP提供可靠的、面向连接的传输方式，而UDP不提供可靠的传输，只尽最大努力交付。它们是两种协议，规定使用套接字进行进程的通信，只工作在主机上。当使用UDP报文时，不必建立连接，直接将数据向目的主机发送。把目的IP地址和端口号等数据的信息放在首部，加上
7、要传输的数据（应用层的数据）就构成了UDP报文。UDP没有太多的数据控制，所以是不可靠的。,主机间的通信,如果使用TCP报文，先向目的主机发送连接请求，等到目的主机返回确认后才能进行数据传送。TCP使用套接字连接进程，其格式是socket=(IP地址:端口号),TCP连接:=socket1，socket2=(IP1:port1),(IP2:port2) 同样是加上首部和数据部分构成TCP报文，但其首部比UDP要复杂。TCP要实现可靠传输，必须进行更复杂的操作，如使用停止等待协议、连续ARQ和滑动窗口协议，进行差错、流量和拥塞控制，在完成传输后还要释放连接。,主机间的通信,运输层将TCP或UDP
8、报文交给下面的网络层，成为IP数据报的数据，再加上IP的首部构成IP数据报。IP数据报向下交给数据链路层，再如上封装成MAC帧，再交给最下层的物理层，将MAC帧转化为比特流在实际的因特网连接中传输。到达目的主机后再层层剥离，直到得到源主机发送的应用层数据，这样就完成了通信。,物理层,数据在传输过程中必须要经过一些设备才能很好地传输。如物理层要用到传输线、调制解调器、中继器、卫星等。下面是一些物理层的设备：,双绞线,交叉线,物理层,光缆,超五类网线,同轴电缆,它们都可以传输数据，现在最常用的是双绞线和光，双绞线就是网线，不同类别的性能不同，又分为交叉线和直通线光纤由于传输速度快、带宽（频率范围，
9、不是网络带宽）大、易于铺设、超低损耗等多处优，被制成光缆使用。物理层还需要调制解调器（俗称“猫”）进行数字信号和模拟信号（电信号）的编码译码转换，完成数据的传输。,数据链路层,数据链路不同于链路，是对数据的传输控制，以帧为传输单元，主要实现3个功能：封装成帧、透明传输、差错检测。封装成帧就是将IP数据报加上首部和尾部，形成有边界的帧，且容易区分边界。帧的数据部分的一些内容和首尾部有可能是相同的，这样就把帧错误地分割开了，解决这个问题就是实现透明传输。链路层一般通过一种循环冗余检验CRC实现差错检测。,数据链路层,数据链路层使用点对点和广播两种信道，分别使用PPP协议和CSMA/CD协议。 它们
10、都应用于一种局域网以太网，PPP协议使用的是PPP帧，广播信道使用的是MAC帧，现在广泛使用的PPPoE（在Internet选项的连接属性中）宽带上网就是运行在以太网上的PPP。下面讲述一下PPP上网的原理。,数据链路层,首先用户要拥有宽带账号，进行连接拨号，通过“猫”向路由器发出信号以便接入因特网服务供应商，然后发送一些分组建立物理链路连接。通过鉴别成功后就给用户分配一个临时IP地址，用户就可以上网了。当用户断开网络时，就收回IP地址，断开链路连接，释放物理层的连接。,数据链路层,以太网需要一些设备才能进行通信。首先是网络适配器（简单意义上称“网卡”），它上面有固化的全球唯一的硬件地址或MA
11、C地址，能和IP地址匹配，实现通信。广播信道还要使用集线器（工 作在物理层），使用集线 器可以使局域网内各主机 互相通信。,集线器,数据链路层,局域网的传输距离较短，要想扩大距离和加快传输速度，往往使用网桥和交换机。交换机是网桥的一种，可以用来实现虚拟局域网，即通过人工配置将各主机放在配置的各个局域网内，而不管实际的物理连接。 注意无线局域网和因特网 不一样，无线局域网一般 利用笔记本在几米几十米 内发射电磁波完成简单通 信。,无线网桥,数据链路层,目前的交换机已达到10G比特的传输速度了，具有很多优点，大部分网吧里也有交换机。,交换机,华为交换机,48口以太网交换机,网络层,网络层主要进行I
12、P地址的管理、分组或报文在因特网上的传播控制，以达到更好地为人类服务的目的。IP地址是全球唯一的，但通信的主机并不知道IP地址，只知道硬件地址，这就需要两个地址间的转换，使用的是地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP。当网络层收到一个上面来的分组时，根据目的IP地址在其ARP高速缓存中查找目的主机的硬件地址。如果找到就把IP数据报封装成MAC帧继续往下传送。,网络层,如果找不到就在本网内广播发送一个ARP请求，主要内容是要找目的IP地址的硬件地址，每个主机都能收到该请求，然后检查，如果符合就返回一个ARP响应，然后源主机将这种映射写入高速缓存，就实现了通信。如果在本局域网内还找不到，就要通
13、过路由器进行更大范围的查找了。这种查找对用户并不可见。,网络层,路由器是一种计算机，它有自己的路由表，对应的是（目的网络地址，下一跳地址），这样就能在因特网中传播了。它使用几种协议与算法能够实现最优的传输，时间最短或者距离最短，或者兼而有之。通过路由器还可以将一些网络分层内网和外网，内网要使用网络地址转换NAT保证IP地址的全球唯一。,路由器,现用的IP地址由32个二进制数字0、1组成，分为4段，为了方便书写，就化为十进制数字，如： 二进制：100011001 00001110 01001000 00011000 十进制： 141 . 14 . 72 . 24 十进制的数字虽然易写，但不易记，
14、比如当你上网要进入百度时，你不会写百度的十进制IP地址，而会在地址栏打入，这就是域名。域名是全球唯一的，与IP地址对应，域名系统由ICNAA管理，通过域名服务器来使用。,下面要介绍因特网的一些常见的应用，在这之前要了解以下内容， 以方便理解。,应用层的各种应用都是基于协议的，下面就以协议来介绍各种 应用。,FTP文件传送协议,FTP使用客户服务器（C/S）方式，有两大类：复制整个文件、联机访问。提供交互式访问，即双方都可以进行文件操作。复制文件有两种，分别是基于TCP的FTP和基于UDP的TFTP。下面是其原理。,点击返回到因特网图示,用户界面,控制进程,数据传送进程,控制进程,数据传送进程,
15、FTP客户端,FTP服务器端,TCP控制连接,TCP数据连接,主进程,因特网,打开熟知端口，使客户进程能连接； 等待客户发出连接请求；,向服务器发送连接请求,连接请求,创建数据传送进程和数据连接,向数据库取出请求的文件,通过数据传送进程将文件传送到客户,接收完毕，断开数据连接,这是基于TCP的FTP，进程之间通过TCP报文连接、传输数据，但它们 不是直接连接，还要通过前面讲的几层达到真正的物理连接。用户控制 发送请求，服务器控制进程建立数据传送进程连接，并发送数据。发送 完数据进程关闭，控制进程继续连接，主进程回到等待状态。控制进程 数据进程使用的端口号不一样，所以不会相互干扰。,重放,FTP
16、文件传送协议,远程终端协议TELNET,TELNET使用C/S方式，通过TCP连接登陆到远地的另一个主机上。TELNET能将用户的操作传到远地主机，也能将远地主机的输出返回给用户，为了适应多种计算机和操作系统的不同，产生了一个网络虚拟终端NVT的定义，客户或服务器都将操作和数据转为NVT格式在因特网上传送，收到数据后，再将NVT格式转换为本系统所需格式。,客户端,TCP连接,服务器端,因特网,使用客户端格式,使用服务器端格式,使用NVT格式,点击返回到因特网图示,万维网www是一个分布式的超媒体系统，其文档包含图片、声音、视频、动画等内容，依靠超链接获取信息，工作方式是C/S，一般的客户端都是浏览器。 客户程序向服务器发出请求，服务器返回请求的文档，使用统一资源定位符URL唯一标识文档，一般遵循超文本传送协议HTTP，使用超文本标记语言HTML。,点击返回到因特网图示,URL的格式如下： :/:/， 使用HTTP协议时，其格式是 http：/:/，
