《互联网模型》课件

互联网模型互联网作为当今最广泛应用的信息交换和传播平台,其基本架构和特点值得深入探讨我们将从互联网的基本构造、关键技术和发展趋势等方面,系统地介绍互联网模型的核心内容什么是互联网模型网络协议分层结构体系结构互联网模型定义了一套标准化的网络协议,互联网模型将网络功能划分为多个独立层次,互联网模型为网络系统的设计与构建提供了用于规范设备之间的通信和数据传输每一层都有特定的作用和责任一种标准化的体系结构互联网模型的发展历程初期发展120世纪60年代，互联网诞生于美国军事研究项目商业化应用280年代后,互联网逐步被商业化,广泛应用于各行各业技术突破390年代中期,浏览器和万维网的出现推动互联网进入快速发展期互联网模型的发展历程可以分为三个阶段:初期发展、商业化应用以及技术突破从军事研究项目到商业化应用,再到技术的高速发展,互联网经历了从无到有,从小到大的历程,成为当今社会不可或缺的重要基础设施互联网模型的分层结构互联网模型采用分层设计,将复杂的网络协议栈划分为多个相对独立的层次每一层都承担不同的功能,上下层之间通过标准化的接口进行交互和数据传输分层结构提高了系统的灵活性和可扩展性,方便了协议的升级和部件的替换同时也降低了系统的复杂度,有利于网络设计、维护和管理物理层基础传输信号传输物理层负责电气、机械、功能和过物理层规定了用于在连接实体之间程特性的定义,以建立、维持和拆传输原始数据位的编码、调制和同除物理连接步方式连接设备物理介质物理层涉及网络接口卡、中继器、物理层定义了使用的物理介质,如集线器等用于连接网络设备的硬件双绞线、光纤电缆、无线电波等链路层作用主要协议主要设备链路层特点链路层负责将数据在相邻网络•以太网协议（Ethernet）•网卡链路层服务具有局部性,仅在相设备之间可靠地传送它提供邻网络设备之间有效它还负•点对点协议（PPP）•集线器（Hub）差错检测和纠正机制,确保数据责介质访问控制和数据帧同步•串行线路IP协议（SLIP）•交换机（Switch）完整性•路由器（Router）网络层数据分组寻址与路由12网络层负责将上层传输的数据网络层提供IP地址,并根据路由分割成更小的分组,并添加必要算法确定数据包的最佳传输路的头部信息径差错控制逻辑寻址34网络层可以检测并纠正在传输网络层使用IP地址为数据传输过程中产生的差错,保证数据的提供端到端的逻辑寻址,与物理完整性位置无关传输层协议协议端口号流量控制TCP UDPTCP是一种面向连接的可靠传UDP是一种无连接的、不可靠端口号用于标识网络应用程序,流量控制机制可以防止数据发送输协议,提供有序、无差错、不的数据报协议,适用于对实时性传输层协议使用端口号来确定数速度过快而导致接收端缓冲区溢重复的数据传输要求较高的应用据应该发送给哪个应用程序出应用层功能定义典型协议设备特点作用概述应用层是互联网模型的最高层，•HTTP/HTTPS应用层设备包括个人电脑、手应用层确保用户应用程序能够它定义了用户应用程序与网络机、服务器等终端设备，以及通过网络正确地交换信息它•FTP之间的接口该层负责处理应Web浏览器、邮件客户端、定义了数据的语义和格式以及•SMTP用程序特定的协议和数据格式文件传输软件等应用程序应用程序的功能行为•POP3•IMAP•DNS七层模型OSIOSI（Open SystemsInterconnection，开放式系统互联）七层模型是国际标准化组织制定的标准,定义了计算机网络通信的七个功能层该模型为网络分层设计提供了理论指导,使网络设备和软件更加标准化和模块化•物理层•数据链路层•网络层•传输层•会话层•表示层•应用层四层模型TCP/IPTCP/IP四层模型是一种广泛应用的网络协议栈,包括物理层、数据链路层、网络层和传输层这种分层结构简单直观,易于实现和扩展,被广泛应用于互联网和局域网中TCP/IP四层模型的主要特点是将网络功能划分为不同层次,每一层有其特定的功能和协议,各层之间相互独立,降低了复杂度,提高了灵活性模型对比74七层四层OSI TCP/IP物理、链路、网络、传输、会话、表网络接口层、互联网层、传输层、应示、应用用层$100B30市场价值标准发布年TCP/IP OSITCP/IP协议栈广泛应用于各行各业,OSI七层标准于1984年由ISO发布,但市场规模巨大未能完全普及物理层作用电磁传输物理层定义了电磁信号的传输和编码规则,确保比特流的可靠传输物理连接物理层定义了网络设备之间的物理连接方式,例如线缆类型和接口标准数据传输物理层负责将数据位流转换为电磁信号并在物理媒体上传输物理层协议与设备网线集线器交换机路由器Hub SwitchRouter通过电磁信号传输数据的基础物物理层设备,将多个设备连接在智能集线器,根据MAC地址定向网络层设备,根据IP地址选择最理层协议连接各节点并形成网一起,将数据广播到所有端口转发数据,提高网络效率和安全佳传输路径,连接不同网段络性链路层作用数据链路控制物理寻址12链路层负责组织数据帧、错误链路层提供基于MAC地址的寻检测与修复、流量控制等，确址机制，确定数据在物理链路保数据在物理链路上可靠传输上的发送和接收对象访问控制局域网协议34链路层控制多个设备共享同一常见的链路层协议包括以太网、个物理信道的访问，如Wi-Fi、蓝牙等，用于局域网环CSMA/CD、CSMA/CA等境中设备间的通信链路层协议与设备以太网协议PPP最广泛应用的局域网协议,支持广点对点链路层协议,用于拨号上网播方式,传输数据帧时带有目标和广域网场景,提供验证、压缩和MAC地址和源MAC地址多路复用等功能交换机网桥链路层设备,能根据MAC地址进行链路层设备,可以连接不同局域网转发,以太网上最常见的设备,提高段,通过学习和维护MAC地址表进网络吞吐量行转发网络层作用路由功能地址转换拥塞控制分片功能网络层负责数据包在网络中的网络层将上层的逻辑地址转换网络层监控网络负载,并通过调当数据包大于链路层最大传输转发和路由选择,确保数据能够为下层的物理地址,实现端到端整数据流量来缓解网络拥塞,确单元时,网络层会对其进行分片在不同子网络间顺利传输的通信保整体网络性能并重组,确保数据传输完整网络层协议与设备协议路由器IPIP协议是网络层最重要的协议，负责路由器是网络层的关键设备，负责连数据包的寻址和路由接不同网段并实现数据的转发防火墙技术NAT防火墙用于监控和控制网络流量，提NAT技术用于实现IPv4地址的动态供网络安全防护转换和复用传输层作用数据传输流量控制12传输层负责将上层应用程序的传输层确保数据发送方不会淹数据分成合适的数据块,并通过没接收方,保证高效可靠的数据可靠或不可靠的传输方式送达交换目的地错误纠正端到端连接34传输层会检测并纠正传输过程传输层建立和管理应用程序之中出现的差错,确保数据的完整间的逻辑连接,保证数据能端到性端传输传输层协议与设备协议协议TCP UDPTCP（传输控制协议）是最广泛使用的传输层协议它提供可靠的、UDP（用户数据报协议）是一种无连接、不可靠的传输层协议它有序的数据传输,广泛应用于Web浏览、电子邮件等应用适用于对实时性要求较高的应用,如视频会议、在线游戏等网关设备负载均衡设备网关设备如路由器、防火墙等,负责在不同网络之间传输数据,并提供负载均衡设备可以将网络流量分发到多台服务器,提高系统的可靠性安全防护功能和扩展性应用层作用数据交互网络服务用户界面应用层负责实现网络应用程序之间的数据交应用层提供了各种网络服务,如Web服务、应用层为用户提供了友好的图形界面和交互互和交换,如网页浏览、电子邮件发送等文件传输服务、远程登录服务等,满足用户方式,使用户能够方便地使用网络应用程序的需求应用层协议与设备HTTP/HTTPS FTP最常见的应用层协议,用于网页浏文件传输协议,用于上传和下载文览、文件传输等HTTPS提供更件通常用于网站管理和大型文件安全的加密通信共享DNS SMTP/POP3/IMAP域名解析协议,将域名转换为IP地电子邮件协议,用于发送、接收和址,方便用户访问网站是互联网管理电子邮件是互联网常用的通核心协议之一信方式之一分层设计的优点灵活性可维护性复用性可伸缩性分层设计允许每一层独立地进每一层专注于特定的功能,使得分层设计促进了组件的复用,不每一层可根据需求独立扩展,满行修改和更新,而不会影响到其问题的定位和修复变得更加容同应用程序可以共享相同的底足不同应用场景的需求,提高了他层的功能这样提高了系统易这样提高了整个系统的可层功能,减少了开发成本和时间整个系统的可伸缩性的灵活性和可扩展性维护性分层设计的缺点通信效率降低资源利用效率低分层设计增加了通信协议和调用的复杂性，每一层都需要保持自身的数据结构和处理可能会减慢数据处理的速度逻辑，导致资源利用效率降低灵活性受限维护成本高层与层之间的边界限制了系统的灵活性和分层设计使系统更复杂，需要更多的人力可扩展性，不利于快速响应需求变化和资源来维护和优化系统经典案例分析以互联网和新媒体为代表的技术创新引发了各行各业的巨变例如网飞在视频服务领域的颠覆创新,彻底重塑了传统的电视观看模式又如亚马逊在电商领域的颠覆性创新,点燃了传统零售业的革命性转型这些经典案例都体现了互联网模型的强大影响力未来发展趋势网络融合1不同网络技术的融合与协同云计算与大数据2云端处理与数据分析能力提升智能化3人工智能赋能网络设备移动化4网络服务随时随地可及未来互联网模型的发展趋势将体现在网络融合、云计算与大数据、智能化和移动化等多个方面不同网络技术将更好地协同工作，云端算力与数据分析将极大提升，人工智能将赋能网络设备，移动互联网服务将全面普及这些发展方向将推动互联网技术向更高效、智能和便捷的方向演进总结与展望总结从物理层到应用层，互联网分层模型为网络通信提供了标准化和系统化的框架前瞻随着技术的进步，未来互联网模型将进一步优化和演进，满足新的业务需求创新分层架构为创新提供了稳定的基础，新技术的发展将推动模型不断完善。