《高级网络通信协议》课件

高级网络通信协议本课程将深入探讨网络通信协议的原理、分类、关键技术和应用，为理解现代网络架构奠定坚实基础课程大纲绪论物理层协议数据链路层协议网络层协议概述网络通信协议的概念、分介绍物理层的基本概念，各种探讨数据链路层的概念，常见深入分析网络层的概念，IP协类和本课程的目标协议简介和关键技术协议和错误检测与纠正技术议和路由协议概述

一、绪论网络通信协议的必要性协议的层次结构实现不同设备之间相互理解和协分层架构，每一层负责特定的任作的规范，确保数据传输的可靠务，降低复杂度，提高可扩展性性协议的标准化保证不同厂商的设备能够相互通信，促进网络互操作性网络通信协议的概念

1.定义作用网络通信协议是一组规则和约定协调网络设备的运作，保证数据，定义了网络设备之间交换信息传输的可靠性和安全性，实现不的格式、顺序和含义同系统之间的互操作性组成部分语法、语义和时序三个方面，规范数据格式、含义和传输顺序网络通信协议的分类

2.物理层数据链路层网络层传输层定义数据传输的物理介质和信负责在物理链路上可靠地传输实现数据包的路由和转发，负提供端到端的可靠数据传输服号规范数据帧责网络寻址务，例如TCP和UDP应用层提供用户应用程序使用的服务，例如、和HTTP SMTPDNS本课程的重点和目标

3.1深入理解网络通信协议的基本概念和层次结构掌握常见网络协议的原理和工作机制，如、、、2IP TCPUDP等HTTP了解网络安全协议，如和，保障数据传输的安3SSL/TLS IPsec全性4培养分析和解决网络通信问题的能力，并能运用协议知识进行网络设计和优化

二、物理层协议物理层的功能定义数据传输的物理介质和信号规范，例如电缆类型、信号编码和传输速率常见物理介质同轴电缆、双绞线、光纤等，根据不同的传输距离和速率选择信号编码技术将数字信号转换为模拟信号，例如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等物理层的基本概念

1.物理地址1每个网络设备唯一的标识符，用于在局域网内识别设备数据传输速率2单位时间内传输的数据量，决定网络传输的效率信号类型3数字信号或模拟信号，决定传输介质和编码方式传输介质4数据传输的物理通道，例如双绞线、光纤和无线电波物理层协议5规范物理层的功能和工作机制，例如信号编码、传输速率等各种物理层协议简介

2.以太网协议1最常用的局域网协议，定义了数据帧的格式和传输规则无线局域网协议2使用无线电波传输数据，例如系列协议

802.11光纤通道协议3基于光纤的高速数据传输协议，应用于存储区域网络（）SANSONET/SDH协议4同步光网络协议，用于长距离、高速数据传输物理层关键技术

3.12信号调制信号编码将数字信号转换为模拟信号，以便在将数字数据转换为物理层的信号形式物理介质上传输34信号传输信号接收通过物理介质传输信号，例如双绞线接收信号，并将其转换为数字数据、光纤和无线电波

三、数据链路层协议数据帧MAC地址流量控制错误检测与纠正数据链路层传输数据的基本单数据链路层使用的地址，用于调节数据传输速度，避免网络保证数据传输的可靠性，确保元，包含数据和控制信息在局域网内识别设备拥塞数据完整性数据链路层的基本概念

1.功能关键要素在物理链路上可靠地传输数据帧MAC地址、数据帧格式、流量控，解决物理层传输中的错误制、错误检测与纠正技术作用提供一个可靠的、无差错的物理链路，为上层协议提供可靠的传输服务常见数据链路层协议

2.以太网协议无线局域网协议最常用的局域网协议，定义了数据帧使用无线电波传输数据，例如

802.11的格式和传输规则系列协议帧中继协议异步传输模式（ATM）协议一种面向连接的数据链路层协议，提一种高速数据传输协议，适用于带宽供较高的传输效率需求较高的应用错误检测和纠正技术

3.1奇偶校验通过添加一个校验位来检测数据传输过程中的奇偶错误循环冗余校验（）使用数学算法计算校验码，可以检测2CRC和纠正数据传输中的错误3海明码一种更强大的错误纠正码，可以检测和纠正多位错误

四、网络层协议IP地址路由数据包网络层使用的地址，用于识别网络和主机数据包在网络中的传输路径，通过路由器进网络层传输数据的基本单元，包含数据和控行转发制信息网络层的基本概念

1.功能关键要素负责数据包的路由和转发，实现IP地址、子网掩码、路由表、路网络寻址，为上层协议提供数据由算法传输服务作用连接不同的网络，实现数据包在网络中的传输，为上层协议提供网络连接服务协议

2.IPIPv4协议IPv6协议最常用的网络层协议，定义了IP地址下一代网络层协议，提供更大的地址的格式和数据包的结构空间，满足未来网络发展的需求数据包分片数据包重组将数据包分成多个片段，以便在网络将多个片段重新组装成完整的数据包中传输路由协议概述

3.内部网关协议（）一种距离向量路由协议，简单易用，1RIP适用于小型网络开放式最短路径优先协议（）一种链路状态路由协议2OSPF，适用于大型网络，提供更快的收敛速度边界网关协议（）一种用于互联网的路由协议，负责不3BGP同自治系统之间的路由信息交换

五、传输层协议TCP协议UDP协议面向连接的传输层协议，提供可靠的数据传输服务，保证数据完整无连接的传输层协议，提供快速的数据传输服务，不保证数据完整性和顺序性和顺序传输层的基本概念

1.功能关键要素提供端到端的可靠数据传输服务端口号、流量控制、错误控制、，解决网络层数据传输中的问题数据流管理作用为应用程序提供可靠的数据传输服务，实现数据传输的可靠性和效率协议

2.TCP三次握手数据包排序建立连接的过程，确保双方都准备好保证数据包按顺序到达目的地，确保了数据传输数据完整性流量控制错误控制调节数据传输速度，避免网络拥塞检测和纠正数据传输中的错误，确保数据可靠性协议

3.UDP1无连接协议，不需要建立连接，数据传输速度快2不保证数据完整性和顺序，适用于对实时性要求高的应用，例如视频和音频流3应用于实时应用，例如网络游戏、视频会议和语音通话传输层安全性

4.数据加密使用加密算法对数据进行加密，防止数据被窃取或篡改数据完整性校验使用校验码验证数据是否被篡改，保证数据的完整性身份验证验证数据发送者的身份，防止恶意攻击者伪造数据

六、应用层协议HTTP协议SMTP协议DNS协议超文本传输协议，用于在Web浏览器和简单邮件传输协议，用于发送电子邮件域名系统协议，将域名解析为IP地址，方Web服务器之间传输数据便用户访问网站应用层的基本概念

1.功能关键要素提供用户应用程序使用的服务，应用层协议、应用程序接口（例如电子邮件、文件传输和网页API）、用户界面浏览作用实现网络应用程序的互操作性，为用户提供网络服务协议

2.HTTPWeb浏览器Web服务器用户访问网站的工具，发送请求存储网页内容，处理请求，返回HTTP HTTP，接收响应响应HTTP HTTPHTTP请求HTTP响应浏览器发送给服务器的请求，包含访服务器返回给浏览器的响应，包含网问资源的路径和参数页内容和状态码协议

3.SMTP邮件发送者将邮件发送到邮件服务器12邮件服务器将邮件转发到接收者的邮件服务器接收者的邮件服务器将邮件存储在收件箱中，等待接收者查3看协议

4.DNS域名解析将域名转换为地址，方便用户访问网站IP域名服务器存储域名和地址的映射关系，负责域名解析IP递归查询当域名服务器无法直接解析域名时，会向其他域名服务器发起递归查询

七、网络安全协议SSL/TLS协议IPsec协议安全套接字层协议，提供数据加密和身份验证，保证网络通信的安互联网协议安全协议，提供数据加密和身份验证，保护网络数据传全性输的安全性网络安全概述

1.网络攻击网络安全威胁网络安全目标黑客利用网络漏洞进行的攻击，例如拒病毒、木马、蠕虫等恶意软件，以及黑保护网络资源的安全，防止数据泄露、绝服务攻击、数据窃取和系统入侵客攻击和网络漏洞等安全威胁系统崩溃和网络攻击协议

2.SSL/TLS数据加密密钥交换使用对称加密算法对数据进行加密，使用非对称加密算法进行密钥交换，保证数据传输的安全性确保密钥的安全传输身份验证验证服务器和客户端的身份，防止恶意攻击者伪造身份协议

3.IPSec提供数据加密和身份验证，保护数据包在网络中的传输1IP2支持两种模式传输模式和隧道模式，根据不同的场景选择广泛应用于虚拟专用网络（）、防火墙和网络安全设备3VPN

八、总结与展望本课程涵盖了网络通信协议的基础知识和重要应用，为深入研究网络技术和网络安全打下了坚实基础随着网络技术的发展，网络通信协议也将不断演进，例如和网络的应用，将为网络通信带来新的挑战和机遇IPv65G。