计算机网络_自顶向下方法

1、计算机网络_自顶向下方法汇报人：AA2024-01-21BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目录CONTENTS计算机网络概述自顶向下方法介绍应用层协议与服务传输层协议与服务网络层协议与服务数据链路层与物理层协议与服务BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01计算机网络概述计算机网络是由一组自治的计算机通过通信链路和互连设备互连起来，实现资源共享和信息传递的系统。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、万维网等阶段，逐渐发展成为今天的全球互联网。发展历程计算机网络的定义与发展通信链路互连设备主机协议计算机网络的基本组成用于传输数据的物理或逻辑通道，如光纤、同轴电缆、双绞线等。网络中的计算机或其他设备，用于处理数据和提供网络服务。用于连接网络中的计算机和其他设备，如路由器、交换机、集线器等。规定网络中计算机之间通信的规则和格式，如TCP/IP协议族。按覆盖范围分类：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。按拓扑结构分类：星型、环型、总线型、树型、网状等。按管理和使用范围分类：公用网、专用网

2、。按传输技术分类：广播式网络（如以太网）、点对点网络（如PPP）。计算机网络的分类BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02自顶向下方法介绍123自顶向下方法从网络应用的需求出发，首先设计高层次的网络架构，然后再逐步细化到低层次的具体实现。从高层次开始设计将网络设计划分为多个层次，每个层次负责特定的功能，层次之间通过接口进行通信。分层设计将网络功能划分为独立的模块，每个模块具有明确的功能和接口，便于独立开发和测试。模块化自顶向下方法的基本思想传统方法传统方法通常从底层开始设计，先考虑具体的硬件和通信协议，然后逐步向上构建网络应用。这种方法往往导致设计复杂度高，难以实现和维护。自顶向下方法自顶向下方法从高层次的应用需求出发，先设计网络架构和接口，再逐步细化到具体的实现。这种方法可以降低设计的复杂度，提高网络的可维护性和可扩展性。自顶向下方法与传统方法的比较促进团队协作自顶向下方法的分层设计和模块化思想有利于团队协作，不同团队可以分别负责不同层次或模块的开发，提高开发效率。降低设计复杂度通过分层设计和模块化，自顶向下方法可以将复杂的网络设计问题分解为多个相对简单的子问

3、题，从而降低设计的复杂度。提高可维护性自顶向下方法将网络功能划分为独立的模块，每个模块具有明确的功能和接口，便于独立开发和测试。这使得网络更容易维护和升级。提高可扩展性自顶向下方法设计的网络架构具有良好的可扩展性，可以方便地添加新的功能和模块，以适应不断变化的应用需求。自顶向下方法的优势BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03应用层协议与服务应用层协议概述01应用层协议是计算机网络中最高层的协议，负责处理应用程序之间的通信。02应用层协议通过定义应用程序之间交换信息的格式和规则，实现不同应用程序之间的互操作性。应用层协议通常采用客户/服务器模式，其中客户端发送请求，服务器响应请求并提供服务。03ABCD常见应用层协议与服务HTTP（超文本传输协议）用于Web浏览器和Web服务器之间的通信，支持网页的浏览和下载。FTP（文件传输协议）用于文件的上传和下载，支持文件的存储、检索和共享。SMTP（简单邮件传输协议）用于电子邮件的发送和接收，支持邮件的存储、转发和阅读。DNS（域名系统）用于将域名解析为IP地址，支持网络设备的寻址和定位。应用层协议应确保数据的可靠传输，

4、包括数据的完整性、顺序性和重复性控制。可靠性应用层协议应优化数据传输效率，减少网络带宽和资源的浪费。高效性应用层协议应提供安全机制，如加密、身份验证和访问控制，以保护数据和隐私。安全性应用层协议应实现不同应用程序之间的互操作性，支持跨平台和跨网络的应用。互操作性应用层协议的设计原则BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04传输层协议与服务传输层协议概述传输层协议是计算机网络体系结构中的重要组成部分，位于网络层和应用层之间。传输层协议的主要功能是为上层应用提供可靠的、透明的数据传输服务，同时实现网络中的流量控制和拥塞控制。传输层协议主要有两个：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。02030401TCP/IP传输层协议TCP是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP提供全双工通信，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP使用滑动窗口机制进行流量控制和拥塞控制，以提高网络传输效率。TCP的连接建立过程包括“三次握手”，连接释放过程包括“四次挥手”。1UDP协议UDP是无连接的、不可靠的、基于数据报的传输层通信协议。UDP不保证数

5、据的可靠传输，发送数据前不需要建立连接，接收数据后也不需要确认。UDP的头部开销小，传输效率高，适用于实时性要求较高的应用，如音视频传输、实时游戏等。UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。可靠性确保数据能够可靠地从发送端传输到接收端，避免数据的丢失和损坏。高效性提高数据传输的效率，减少网络资源的浪费。透明性对上层应用提供透明的数据传输服务，使得上层应用无需关心数据传输的细节。可扩展性能够适应未来网络技术的发展和变化，方便协议的升级和扩展。传输层协议的设计原则BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05网络层协议与服务网络层协议概述网络层协议是计算机网络中负责数据传输的关键协议之一，它位于传输层和应用层之间，为不同主机之间的通信提供逻辑上的连接。网络层协议的主要功能包括路由选择、数据包的封装与解封装、拥塞控制等，以确保数据能够在网络中可靠、高效地传输。IP协议01IP协议是网络层的核心协议，它负责在网络上传输数据报。02IP协议具有无连接、不可靠的特点，它不保证数据报的可靠传输，而是提供一种“尽力而为”的服务。03IP协议通过IP地址来识别不同的主机和路

6、由器，实现数据在网络中的路由和传输。ICMP（InternetControlMessageProtocol）协议是IP协议的附属协议，用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。ICMP协议主要用于网络诊断和错误报告，例如当遇到网络不可达、超时等问题时，可以通过ICMP协议发送相应的错误消息。ICMP协议IGMP（InternetGroupManagementProtocol）协议是用于IPv4网络中的组播成员资格管理协议。IGMP协议允许主机加入或离开组播组，并向路由器报告其组播组成员资格信息。路由器根据IGMP协议提供的信息来决定如何路由组播流量，确保数据能够正确地传输到所有组成员。010203IGMP协议简洁性网络层协议应该设计得尽可能简单，以降低实现的复杂性和减少出错的可能性。网络层协议需要高效地处理数据，包括路由选择、数据封装与解封装等过程，以确保数据的快速传输。虽然网络层协议本身不提供可靠的数据传输服务，但它应该采取一些措施来减少数据丢失和损坏的可能性，例如通过重传机制来处理丢失的数据包。网络层协议应该具有良好的可扩展性，以适应不断增长的网络规模和不断变化的网络环境。这包括支持

7、更多的地址空间、更大的数据包大小等。网络层协议应该提供一定的安全机制，以保护数据的机密性、完整性和可用性。例如，可以采用加密技术来保护数据的传输安全。高效性可扩展性安全性可靠性网络层协议的设计原则BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06数据链路层与物理层协议与服务数据链路层协议的主要功能为网络层提供服务，将原始的、有差错的物理线路改进为逻辑上无差错的数据链路，向网络层表现为一条无差错的线路。数据链路层协议的分类面向字符型协议和面向比特型协议。数据链路层协议的主要特点采用差错控制、流量控制和链路管理等技术。数据链路层协议概述以太网帧格式包括前导码、帧起始定界符、目的地址、源地址、类型/长度、数据、填充字段和帧校验序列等字段。以太网交换机的工作原理通过自学习算法建立和维护转发表，实现数据帧的转发和过滤。以太网协议的工作原理采用带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）机制。以太网协议PPP协议的主要功能提供点到点的数据链路层服务，支持多种网络层协议。PPP协议的组成包括一个将IP数据报封装到串行链路的方法、一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议（LCP）以及一套网络控制协议（NCPs）。PPP协议的工作过程建立连接、配置参数、传输数据和终止连接。010203PPP协议为数据端设备提供传送数据的通路，传输数据。物理层协议的主要功能根据传输介质的不同，可分为有线传输协议和无线传输协议。物理层协议的分类采用模拟信号或数字信号传输数据，提供机械、电气、功能和规程等方面的特性。物理层协议的主要特点物理层协议概述确保数据传输的准确性和完整性，采用差错控制机制。可靠性原则效率原则灵活性原则安全性原则提高数据传输的效率，减少传输延迟和带宽浪费。适应不同的网络环境和应用场景，支持多种网络层协议和传输介质。保障数据传输的安全性，防止数据泄露和篡改。数据链路层与物理层协议的设计原则感谢观看THANKS

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