数据通信与网络01网络标准化
实用网络技术01
TCP/IP协议栈----互联网络层
对应OSI模型中的网络层 协议：
IP：网际协议 ICMP：网际控制报文协议 IGMP：网际组报文协议 ARP：地址解析协议
TCP/IP协议栈----应用层
对应OSI模型中的会话层、表示层和应用层 由使用TCP/IP通信的程序所使用 协议：FTP、TFTP、HTTP、SMTP等 所有应用软件都通过该层利用网络
TCP/IP协议栈----传输层
对应OSI模型中的传输层 提供了端到端的数据传送 可以同时支持多个应用 协议：
1.1 ISO的OSI/RM简介 的 简介
国际标准化组织提出的开放系统互连参考模型，是研究如何 把开放式系统连接起来的标准。 OSI模型是设计网络系统的分层次的框架，它使得所有类型 的计算机系统可以通信。 包括七个分离的但又不失相关的层次 在其中的每一层都定义了通过网络传输信息的一些过程 物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和 应用层，每一层都有自己的功能集，并依赖与邻近自身的上层 和下层完成网络信息的交互。 在最上层，应用层与计算机用户的软件程序进行交互。
ARP操作
在任何时候，当主机或路由器有数据报要发 送到另一个主机或路由器时，它具有接收端 的逻辑地址，但是IP数据包要在物理网络中 传送，在封装成帧的过程中必须有目的端的 物理地址。此时，它发送ARP查询报文，这 个报文包括发送端的物理地址（MAC地址） 和逻辑地址（IP地址）以及接收端的逻辑地 址，由于发送者不知道接收端的物理地址， 查询就在网络上广播。
1、网际协议（IP）
数据通信与网络
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2004年2月-2005年1月
数据通信与网络
课程主题
Computer Communications and Networking Technologies
– various networking schemes that have been devised
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数据通信与网络
教学内容
– 通信模型与术语 – 通信系统硬件
• 传输媒体，数据通信接口，网络设备 – 数据传输
• 信号分析，信道传输特性，数据编码，数据传输方式， 线路复用，链路控制
通信与计算机的关系
• 电信主要包括话音通信、图像通信、数据通信、 视频通信。数据及计算机通信是为计算机之间的 远程信息交换、分布处理、资源共享提供服务的。
• 数据及计算机通信是通信技术与计算机技术相结 合的产物，通信系统的性能提高及其技术的迅猛 发展得益于计算机硬件与软件技术的不断进步。
• 按照定义，计算机网络由通信子网与资源子网构 成。今天面对的通信子网以电信业运营的网络为 主干。
• 根据吉尔德定律与摩尔定律得知，通信网络的发展 大大快于微处理器的发展。 问题2：根据吉尔德定律，假如目前网络最大速率为
10G bps，5年后预计最大速率为多少？
– 网络带宽每年增4倍，5年后增至45=1024倍，达到10.24Tbps。
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数据通信与网络
计算机网络技术ppt课件
VS
无线局域网组件
包括无线网卡、无线接入点（AP）、无线 路由器等设备，共同构建无线局域网环境。
局域网组建与维护
组建步骤
需求分析、拓扑结构设计、设备选型与配置、网络布线、系统测试与验收等。
维护措施
定期检查网络设备和线路状态、备份重要数据、更新防病毒软件和补丁程序、及时处理网络故障等，确保局域网 稳定可靠运行。
防火墙技术原理及应用
防火墙原理
通过监测和控制网络流量，阻止未经授权的访问和数据传输，保护内部网络免受外部攻 击。
应用场景
在企业网络边界部署防火墙，过滤进出网络的数据包，防止恶意攻击和未经授权的访问。
入侵检测与应急响应策略
入侵检测
通过实时监控网络流量和系统日志，发现异 常行为和潜在攻击，及时发出警报。
ICMP协议
用于在IP网络中发送控制消息， 如ping命令。
RARP协议
将MAC地址转换为32位的IP地 址。
IP地址与域名系统
IP地址
用于唯一标识网络中的主 机或设备，包括IPv4和 IPv6两种格式。
域名系统
将域名解析为对应的IP地 址，方便用户记忆和访问 网络应用。
DNS服务器
提供域名解析服务的服务 器，包括根域名服务器、 顶级域名服务器和权威域 名服务器等。
第四代计算机网络
以Internet为核心的信息网络， 融合了多种信息技术，提供更为
丰富的网络服务和应用。
计算机网络分类与拓扑结构
分类
按照覆盖范围和用途，计算机网络可分为局域网、城域网、广域网和互联网等 类型。
拓扑结构
常见的计算机网络拓扑结构包括星型、环型、总线型、树型和网状型等。
计算机网络标准化组织
数据通信与网络
数据通信与网络数据通信与网络数据通信指的是通过某种媒介（如电波、光纤等）传输数据的过程。
而网络则是由多台计算机和其他设备相互连接而成的数据通信系统，可以实现信息和资源的共享。
数据通信与网络的发展始于20世纪60年代，随着计算机技术的发展和各种通信技术的成熟，数据通信与网络得到了迅猛的发展。
如今，数据通信与网络在各个领域都有着广泛的应用，无论是个人生活、工作，还是大型企业的运营，都离不开数据通信与网络。
数据通信与网络的基本组成包括数据发送方、数据接收方和媒介。
数据发送方将要传输的数据进行编码和调制后，通过媒介发送给接收方，接收方则进行解码和调制，得到原始数据。
传输中所用的媒介可以是有线的，如电缆、光纤等，也可以是无线的，如无线电波、红外线等。
不同的媒介具有不同的传输速度、传输距离和传输可靠性。
网络是由多个互连的计算机和其他设备组成的，各个设备之间通过网络协议进行通信和数据交换。
网络可以分为局域网、城域网、广域网和因特网等不同规模和范围的网络。
局域网通常用于办公楼或校园内部，城域网用于城市范围内的通信，广域网则覆盖更大范围，如跨城市、跨国家等。
而因特网是全球最大的网络，连接了世界上各个地区的计算机和网络设备。
数据通信与网络的应用非常广泛。
在个人生活中，我们使用手机进行语音通信、发短信和上网；在办公场所，我们使用局域网与同事进行文件共享和协同办公；在医疗领域，医生可以通过远程医疗技术为患者进行诊断和治疗；在工业控制领域，通过物联网技术可以实现远程监控和控制；在金融领域，我们可以通过网上银行进行转账和支付等。
数据通信与网络的应用不仅提高了工作效率和生活质量，还促进了各行各业的发展和创新。
数据通信与网络也面临着一些挑战与问题。
首先是安全性问题，随着人们对网络的依赖程度越来越高，网络安全问题变得日益严峻。
网络攻击、数据泄露和个人隐私保护等问题亟待解决。
其次是网络拥堵问题，随着用户数量的增加和数据传输量的增大，网络的带宽变得紧张，容易出现拥堵现象，影响用户的体验和数据传输的效率。
数据通信与计算机网络复习题与答案全
第1章计算机网络概论一、填空题1．在20世纪50年代，(计算机)和（通信）技术的互相结合，为计算机网络的产生奠定了理论基础。
2．从传输范围的角度来划分计算机网络，计算机网络可以分为（局域网）、（城域网）和（广域网）。
其中，Internet属于（广域网）。
3．从资源共享的角度来定义计算机网络，计算机网络指的是利用（通信线路）将不同地理位置的多个独立的（自治计算机系统）连接起来以实现资源共享的系统。
4．从逻辑功能上，计算机网络可以分成（资源子网）和（通信子网）两个部分。
5．（ARPAnet）的诞生是计算机网络发展历史中的一个里程碑事件，为Internet的形成奠定了理论和技术基础。
6．局域网的主要技术要素包括（网络拓扑）、（传输介质）和（介质访问控制方法）。
7．Internet是由分布在世界各地的计算机网络借助于（路由器）相互联接而形成的全球性互联网。
8．在通信技术中，通信信道的类型有两类:点对点式和（广播式）。
在点对点式通信信道中，一条通信线路只能连接一对结点。
而在（广播式）通信信道中，多个结点共享一个通信信道，一个结点广播信息，其他结点必须接收信息。
9．在数据传输系统中，传输介质是发送者和接收者之间的物理路径，可以分为（导向）介质和（非导向）介质。
采用（导向）介质传输数据的网络称为（有线网），而不采用（非导向）介质传输数据的网络称为（无线网）。
10．对于通信子网，早期ARPAnet中承担通信控制处理机功能的设备是（接口报文处理机/IMP），而现代计算机网络中承担该功能的设备是（路由器/router）。
11.Internet是全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的计算机网络，狭义的Internet是指由上述网络中采用IP协议的网络互联而成的，广义的Internet是指狭义Internet加上所有 (1) C 的网络。
Internet体系结构具有良好扩充性的主要原因在于它(2)B。
广义Internet的这种基于单一主干核心结构的弊端在于(3) D 。
数据通信与网络
数据通信与网络一、引言数据通信与网络是现代社会中不可或缺的一部分。
它负责实现信息的传输和共享，极大地改变了人们的生活和工作方式。
本文将讨论数据通信与网络的基本概念、功能以及一些常见的应用。
二、数据通信的基本概念1. 数据通信的定义数据通信是指将信息从一个地方传送到另一个地方的过程。
这种传送需要借助设备和协议来确保信息的准确和完整传输。
2. 数据通信的基本要素数据通信包括发送方、接收方、传输介质和传输协议四个基本要素。
发送方将原始信息转换为信号，并通过传输介质将信号发送给接收方。
传输协议规定了信号传输的方式和规则。
3. 数据通信的模型数据通信可以使用OSI模型进行描述，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层七个层次。
每个层次有不同的功能和任务，通过层与层之间的协议进行通信。
三、数据通信的功能1. 数据传输数据通信的主要功能是将原始数据转换为可传输的信号，并通过传输介质将信号传输给接收方。
这样接收方就可以恢复原始数据。
2. 数据交换数据交换指的是在网络中传输数据的过程。
数据通信通过数据交换的方式实现信息的共享。
3. 错误检测和纠正数据通信通过添加冗余信息和使用校验算法来检测和纠正传输过程中可能发生的错误，确保信息的准确性和完整性。
4. 数据压缩与加密数据通信可以利用压缩算法将数据压缩，减少传输的数据量。
同时，通过加密算法可以保护敏感数据的安全性，防止信息被非法获取。
四、数据通信的应用1. 互联网互联网是当前最常见和广泛使用的数据通信网络。
它连接了全球各地的计算机和设备，实现了信息的全球化传输和共享。
2. 移动通信移动通信是指通过移动网络进行数据通信的方式。
它包括手机通信、移动互联网、物联网等多种应用，为人们提供了便捷的通信手段。
3. 在线购物数据通信使得在线购物成为可能。
人们可以通过互联网将购物需求传输给电商平台，实现网上购物和订单交付。
4. 远程办公与视频会议数据通信为远程办公和视频会议提供了支持，使得人们可以通过网络进行远程工作和交流，提高了工作效率和便利性。
《数据通信与计算机网络》电子教案第1章 计算机网络基础
网络和现代通信技术基础——计算机网络的概述
18
1.5
计算机网络的拓扑结构
计算机网络的拓扑结构 ： •是指计算机网络的硬件系统的连接形式即网络的硬件 布局，通常用不同的拓扑来描述对物理设备进行布线 的不同方案。 最常用的网络拓扑有： •总线型 •环型 •星形 •网状 •混合
网络和现代通信技术基础——计算机网络的概述
2.
自主计算机其实就是指具有独立功能的计算机。如果一台计算 机脱离了网络或其它计算机就不能工作，则不是自主的。
网络和现代通信技术基础——计算机网络的概述
11
1.2 计算机网络的分类
分类标准：
分类标准 物理范围 网络名称 局域网、城域网、广域网
管理方法
网络操作系统 网络协议
基于客户机/服务器的网络、对等网
19
1.5
计算机网络的拓扑结构
工作站
工作站
服务器
集线器
打印机 工作站 工作站
总线型
星形
工作站 工作站 服务器
工作站
打印机
环型
工作站信技术基础——计算机网络的概述
1.6
计算机网络体系结构简介
1.6.1 协议和体系结构的概念 协议原为外交辞令，据说是为了在国与国之间进行 顺利交流而规定的约束事项(规则)。 我们平时进行交流时都要遵循一定的规则: •在法庭，双方必须按照一定的次序轮流发言； •开车时，转弯必须打出信号来通知周围的车辆； •驾驶飞机时，飞行员遵照一种制定得非常详细的标 准来和其他飞机通信，以维护空中的交通；
Windows网络、Netware网络、UNIX网络 NETBEUI网络、IPX/SPX网络、 TCP/IP网络等
拓扑
体系结构
数据通信与网络技术概述
数据通信与网络技术概述随着信息技术的快速发展和普及，数据通信与网络技术成为现代社会的重要基础设施之一。
数据通信涉及的范围广泛，包括数据传输、数据交换、网络架构等多个领域。
本文将概述数据通信与网络技术的基本概念、原理和发展趋势，以及它们在现代社会中的应用。
1.数据通信的基本概念数据通信是指通过某种媒介和协议将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
在数据通信中，发送端将要传输的信息转换为适合传输媒介的信号形式，并通过传输媒介将信号传输给接收端，接收端再将信号转换为原始信息。
数据通信的基本要素包括发送端、传输媒介、接收端和协议。
其中，传输媒介可以是有线媒介（如光纤、电缆）或无线媒介（如无线电、红外线）。
2.数据通信的基本原理数据通信采用的基本原理是信号的传输和接收。
传输信号的方法包括调制、多路复用等技术。
调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，通过改变信号的振幅、频率或相位来表示数字信号的不同状态。
多路复用技术则是将多个信号同时传输在同一传输媒介上，以提高传输效率。
接收端的主要任务是将传输过来的信号解调为原始的数字信号，然后进行解码和处理。
解调是调制的逆过程，它将模拟信号转换为数字信号。
解码则是将数字信号转换为原始的数据信息。
3.网络技术的发展历程网络技术的发展经历了多个阶段。
最早的计算机网络是由大型主机通过专用线路直接连接而成的。
然而，这种网络结构成本高昂且不灵活，难以大规模推广应用。
随着互联网的诞生，分组交换技术的引入使得计算机之间可以通过共享传输媒介进行数据通信。
互联网的崛起使得全球范围内的计算机可以互相连接，形成一个庞大的信息网络。
近年来，随着物联网、云计算、大数据等新兴技术的兴起，网络技术进入了新的发展阶段。
物联网将各种智能设备连接在一起，形成一个巨大的网络，并通过传感器和无线通信技术实现设备之间的信息交换。
云计算则将计算和存储资源集中到云平台上，提供各种云服务，大数据则利用分布式存储和计算的方式处理海量数据。
数据通信与网络协议
数据通信与网络协议数据通信与网络协议是现代信息技术领域中不可或缺的重要概念。
随着计算机和互联网的广泛应用，数据通信和网络协议的发展已经变得日益重要。
本文将介绍数据通信和网络协议的概念、作用以及其中一些常见的协议。
一、数据通信的基本概念数据通信是指在计算机领域中，将信息从一个地方传递到另一个地方的过程。
它是计算机及其他设备之间可靠、高效传输数据的手段。
数据通信可以通过有线或无线的方式实现，通过使用一定的数据传输协议，确保数据能够准确地从发送方传递到接收方。
二、网络协议的作用网络协议是一组规则和约定，用于计算机和网络设备之间的通信。
它定义了数据的格式、传输方式、错误检测、纠错等一系列细节，确保了网络通信的可靠性和正确性。
网络协议能够使不同类型的计算机和网络设备互联，实现数据的交换和共享，并提供安全性和可靠性的保证。
三、常见的网络协议1. TCP/IP协议TCP/IP协议是互联网上最常用的协议之一。
它是一种面向连接的协议，提供了可靠的数据传输和错误检测功能。
TCP/IP协议包括IP协议、TCP协议和UDP协议等多个子协议，它们共同构成了互联网的基础。
2. HTTP协议HTTP协议是超文本传输协议，用于在客户端和服务器之间传输超文本数据。
HTTP协议基于TCP/IP协议，通过URL来定位资源，支持GET和POST等请求方法，实现了万维网上的数据传输。
3. FTP协议FTP协议是文件传输协议，用于在计算机之间传输文件。
FTP协议基于TCP/IP协议，支持文件的上传、下载、删除等操作，提供了简单而有效的文件传输机制。
4. DNS协议DNS协议是域名系统，用于将域名转换为IP地址。
DNS协议能够通过域名解析，将用户友好的域名转换为计算机可识别的IP地址，实现了互联网上的网址访问。
5. SMTP和POP3协议SMTP协议是简单邮件传输协议，用于发送电子邮件。
POP3协议是邮局协议，用于接收电子邮件。
这两个协议共同构成了电子邮件的收发系统，实现了全球范围内的电子邮件传递。
数据通信与网络重点总结
《数据通信与计算机网络》复习要点第1章概述1．以数字信号来传送消息的通信方式称为数字通信，而传输数字信号的通信方式称为数字通信系统。
2．数据通信包括数据传输、数据交换和数据处理。
3．数据通信网络按照覆盖的物理范围可分为广域网、局域网和城域网。
4．计算机网络是通信技术与计算机技术密切结合的产物。
5．计算机网络已经历了由单一网络向互联网发展的过程。
6．计算机网络具有三个主要的组成部分(三大组成要素)，即①能向用户提供服务的若干主机；②由一些专用的通信处理机（即通信子网中的结点交换机）和连接这些结点的通信链路所组成的一个或数个通信子网；③为主机与主机、主机与通信子网，或者通信子网中各个结点之间通信而建立的一系列协议。
7．计算机网络按通信方式分为广播网络和点到点网络。
8．计算机网络主要性能指标，包括速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积和利用率。
9．OSI模型有七个层次，分别是：(7)应用层；(6)表示层；(5)会话层；(4)运输层；(3)网络层；(2)数据链路层；(1)物理层10．因特网使用的TCP/IP参考模型的四个层次是：应用层、传输层、互联网层、网络接入层。
11．协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
协议的语法定义了所交换信息的结构或格式；协议的语义定义了源端和目的端所要完成的操作。
12．服务指同一开放系统中某一层向它的上一层提供的操作，但不涉及这些操作的具体实现。
13．面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。
14．标准是由标准化组织、论坛以及政府管理机构共同合作制订的。
标准可分为两大类：法定标准和事实标准。
一．数据通信网络由哪些部分组成？答：从系统设备级的构成出发，可以认为数据通信系统由下面三个子系统组成：（1）终端设备子系统，由数据终端设备及有关的传输控制设备组成。
（2）数据传输子系统，由传输信道和两端的数据电路终接设备组成。
（3）数据处理子系统，指包括通信控制器在内的电子计算机。
《数据通信与计算机网络(第三版)》(1-3章)课件
2.2.2模拟数据的数字传输
模拟信号数字化过程主要包括三个步骤：抽样、量化、编码，如图212所示。
图2-12模拟信号的数字传输
2.2 数据编码与数据传输
【例2-3】一路电话信号的频带为300～3400Hz，则抽样频率应该 是什么样的范围？
解：由题意得fH=3400Hz，因为电话信号属于低通信号，故用低通 抽样定理满足要求，即fS≥2fH= 2×3400=6800Hz，所以按照6800Hz的 抽样频率对300～3400Hz的电话信号抽样，则可以不失真地还原成原来 的话音信号。
2．数据通信系统模型 数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计 算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。从计 算机网络的角度看，数据通信系统是把数据源计算机所产生的数据迅 速、可靠、准确地传输到数据宿（目的）计算机或专用外设。
图2-2数据通信系统模型
2.1.2数据通信方式
1．按照数字信号排列顺序分类 数据在信道上传输有两种基本的通信方式一种是串行通信， 另一种是并行通信，如图2-3所示。
图2-3串行、并行通信方式
2.1.2数据通信方式
2．按照消息传递的方向与时间的关系分类
发端
发端
收端 发端
（a）全双工通信 数据
收端 发端
收端 发端
（b）半双工通信 数据
（c）单工通信
收端 收端
图2-4 全双工、半双工、单工通信方式
2.1.3数据通信系统的主要技术指标
1．数据传输速率
(1)波特率RB也称调制速率，以波形每秒的振荡数来衡量。如
果数据不压缩，波特率等于每秒钟传输的数据位数，如果数据进行 了压缩，那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率。在信息传 输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，单位时间内通过信道 传输的码元数目称为码元传输速率，简称波特率。单位是“波特 ”(Baud)，记为B。波特率与码元长度有关：
《数据通信与计算机网络课件》(王磊) 第2章
数据通信与计算机网络
【注】关于多项式和二进制数
从数学的角度来讲，所有的数都可以用多项式来表示。例如， 123可以表示为：
123=1×102+2×101+3×100 这里的1、2、3分别是多项式的系数。扩展开来，对于二进制数 10111，可以表示为以x为基数的多项式： x4+x2+x+1 当然，反过来用一串二进制数来表示一个多项式也是可以的。
带限信号的频率上限为fH，用fS≥2fH的频率对其进行抽样，那
么在接收端就可以通过低通滤波器将该信号完整的恢复出来。
PCM的编码过程包括采样、电平量化和编码三个步骤。
数据通信与计算机网络
脉冲编码调制（PCM）
数据通信与计算机网络 差错控制编码
差错控制编码概述
差错控制编码的实质就是通过增加冗余信息来保证数据传输 的完整性和准确性。
奇偶校验的主要优点是简单，缺点是当出现偶数个错误的时 候检测不能显示出错，因此奇偶校验只能检测出部分传输差错。
数据通信与计算机网络
为了增强奇偶校验的检错能力，人们在奇偶校验的基础上 又开发出了二维奇偶校验的方法（又称水平垂直奇偶校验）， 其方法是对数据块进行水平和垂直两个方向进行校验，其在传 输时按列顺序进行传输。
0
1
0
0
数据通信与计算机网络
循环冗余校验（CRC）
循环冗余校验（Cyclic Redundancy Code，CRC）是普兰奇 （Prange）在1957年提出的。在其后的20多年里，随着循环码的 代数结构、性能和编译方法的不断提高，极大的推动了循环冗余 校验在实际差错控制系统中的应用。目前，循环冗余校验过程已 由集成电路产品实现，由于其运算速度较快，因此在多种通信和 网络设备中广泛应用。
数据通信原理与网络基础知识解析
数据通信原理与网络基础知识解析数据通信原理和网络基础知识是当今信息时代非常重要的基础知识，它涉及到计算机网络、通信协议、数据传输等方面的内容。
本文将从数据通信原理开始，逐步解析网络基础知识，并介绍其在实际应用中的一些常见应用。
数据通信原理是计算机网络和通信领域的核心基础。
在计算机网络中，数据通信是指通过网络将数据从一台计算机传输到另一台计算机的过程。
为了实现数据的传输，我们需要使用一些基本的数据通信原理。
首先，数据通信原理中的一个重要概念是传输介质。
传输介质是指数据在发送和接收之间传输的媒介，常见的传输介质包括铜缆、光纤和无线信道。
不同的传输介质具有不同的特性，包括传输速率、传输距离和传输可靠性等。
其次，数据通信原理中的另一个重要概念是数据传输方式。
数据传输方式是指数据在传输过程中的工作方式，常见的数据传输方式包括串行传输和并行传输。
串行传输是指将数据位逐位地传输，而并行传输是指将数据位同时传输。
每种传输方式都有其特点和应用场景。
另外，数据通信原理中还有一个关键概念是数据编码。
数据编码是将数据转换为特定格式的过程，以便在传输过程中能够正确地解码。
常见的数据编码方法有ASCII码、二进制码和压缩编码等。
数据编码的选择取决于数据传输的需求和传输介质的特性。
在理解了数据通信原理之后，我们可以进一步了解网络基础知识。
网络基础知识包括计算机网络的组成和网络协议的原理。
首先，计算机网络由一组相互连接的计算机组成，其目的是为了实现计算机之间的数据交换和共享资源。
计算机网络的组成包括计算机节点、通信线路、交换设备和通信协议等。
其次，网络协议是计算机网络中用于控制和管理数据通信的规则和约定。
常见的网络协议包括TCP/IP协议、HTTP协议和SMTP协议等。
每个网络协议都有其特定的功能和应用场景，通过网络协议，我们可以实现计算机之间的数据传输和通信。
在实际应用中，数据通信原理和网络基础知识有着广泛的应用。
其中，互联网是最典型的应用之一。
计算机网络与数据通信
计算机网络与数据通信计算机网络是指互联的计算机系统之间通过通信渠道进行数据交换的过程。
它是以计算机为核心，利用通信技术、网络技术等各种计算机科学领域的技术与知识相结合的新型技术。
本文将从计算机网络基础、数据通信技术以及网络安全等方面探讨计算机网络与数据通信的相关知识。
一. 计算机网络基础计算机网络的发展可以追溯至20世纪60年代初期，但其已经发展成为媒介传输信息的现代化工具。
它是通过将两台或多台计算机系统相连而形成的。
在计算机网络中，计算机系统可以通过电信或其他通信方式相互连接，实现信息的交换，其核心技术是数据通信技术。
计算机网络可以分为局域网和广域网。
局域网是在一个相对较小的局域内部部署的一组计算机，它们通过一个共享的通信媒介（如以太网或Wi-Fi）互相连接。
在局域网中，计算机之间可以互相通信和共享资源，如数据、文件和打印机等，但是局域网的覆盖范围有限。
广域网则是通过公共的通信设施连接的局域网，包括不同地区的局域网之间的连接，通过广域网可以实现全球互联网的访问。
二. 数据通信技术计算机网络中最基本的技术是数据通信技术。
数据通信是指在网络中，计算机系统之间进行信息传递的一种过程，它需要确保网络中传输的数据完整、准确和安全。
典型的数据通信系统包括发送端、接收端、传输媒介、接口设备以及传输协议等组成部分。
其中，传输媒介是指信号传输的物理媒介，如光纤、金属导线、无线电波等。
接口设备则是用于连接计算机系统和传输媒介的硬件设备。
传输协议则是数据传输的规则和标准，它定义了信息发送和接收的标准格式和过程。
例如，TCP/IP协议是互联网中最常用的协议，它定义了在互联网上如何传输和接收数据。
其他协议包括HTTP协议、SMTP协议、FTP协议等。
数据通信技术还涉及到的一些重要概念包括带宽、时延、误码率、噪声等。
带宽是指传输媒介可以传输的数据量，通常用比特/秒来表示。
时延是指信息从发送端到接收端所需的时间。
误码率是指传输过程中出现了错误数据的比率，噪声则是指传输媒介中非信号部分的能量和信号部分的能量之间的比率。
数据通信与网络安全技术
数据通信与网络安全技术数据通信与网络安全技术在当今信息时代扮演着至关重要的角色。
随着互联网的普及和网络应用的不断扩大，人们对于数据的传输和存储安全性的要求也越来越高。
本文将重点介绍数据通信与网络安全技术的基本概念、主要方法以及现实应用。
一、数据通信的基本概念数据通信是指将信息从一个地方传输到另一个地方，通信的目的是实现信息的交流与共享。
在数据通信中，数据被转换成电信号通过物理媒介进行传输。
其中，常见的物理媒介包括电缆、光纤等。
数据通信的基本过程包括传输、处理、传输结束三个阶段。
二、数据通信的主要方法1. 电路交换电路交换是一种传统的数据通信方法，其特点是在通信的两端建立一条专用的、持续的物理连接来实现数据的传输。
这种方法适用于对通信质量有高要求的场景，但相对占用资源较多。
2. 分组交换分组交换相对于电路交换来说更加灵活高效。
它将数据划分为较小的数据包，通过提供的网络服务进行传输。
在接收端，数据包重组成完整的数据，实现信息的传递。
这种方法广泛应用于现代互联网。
三、网络安全技术的基本概念网络安全技术是保护计算机网络和网络数据免受未经授权的访问、攻击、损坏或者篡改的技术手段。
网络安全的基本目标包括保密性、完整性和可用性。
1. 保密性保密性是指保护数据不被未经授权的个人或系统访问。
常见的保密性技术包括加密算法、访问控制、身份验证等。
2. 完整性完整性是指保护数据不被未经授权的更改。
为了确保数据的完整性，常见的方法包括数字签名、消息认证码等。
3. 可用性可用性是指确保网络和网络资源在需要时可用。
为了保证可用性，常见的技术包括备份与恢复、容灾等。
四、数据通信与网络安全技术的现实应用数据通信与网络安全技术在当今社会的各个领域都有广泛应用。
1. 金融领域在金融领域，数据通信与网络安全技术的应用极为重要。
通过加密通信、多重认证等手段，保护金融数据不被黑客攻击和窃取，确保交易的安全性和可靠性。
2. 医疗领域在医疗领域，数据通信和网络安全技术用于保护患者的个人医疗信息。
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•到应用层 •L7数据
•数据的解码、 •解密和解压
•H6
•表示层
•L6数据 •从会话层
数据通信与网络01网络标准化
会话层
•会话层
•从表示层 •L6数据
•syn
•syn
•syn •H5
•到表示层 •L6数据
•syn
•syn
端口号 20、21
23 80 53 25
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数据通信与网络01网络标准化
TCP协议
§ TCP协议特点
Ø TCP---传输控制协议 Ø TCP属于面向连接的协议 Ø TCP可以提供可靠的、有序的端到端之间的传输，并且进行流量控制
•源端口号 (16比特)
•目的端口号(16比特)
•顺序号(32比特) •应答号 (32比特)
•3
•L4数据
•H3
•2
•2
•T2
•L3数据Βιβλιοθήκη •H2•1•1
•010101000011110000101010
•传输媒 体
数据通信与网络01网络标准化
数据的接收—报文拆封
•应用层 •表示层 •会话层
•传输层 •网络层
•数据链路层
•物理层
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•数据 •数据 •传输层报头+ 数据 •网络层报头 + 传输层报头 +
•H3 •包
•到传输层 •L4数据
•包
•H3
•网络层
•L3数据 •到数据链路层
•L3数据 •从数据链路层
§ 网络层的作用
Ø 负责将分组数据从源端传输到目的端
§ 网络层功能
Ø 为网络设备提供逻辑地址 Ø 进行路由选择、分组转发
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数据通信与网络01网络标准化
数据链路层
•从网络层 •L3数据
•会话层 •syn •H5
•L5数据 •到传输层
§ 会话层的作用
•L5数据 •从传输层
Ø 建立、维护、管理应用程序之间的会话。
§ 功能
Ø 对话控制 Ø 同步
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数据通信与网络01网络标准化
传输层
•从会话层 •L5数据
•传输层
•H4
•H4
•H4
•到会话层 •L5数据
•H4
•H4
•传输层 •H4
数据通信与网络01网络标准化
常见的端口号
▪ 端口号的分类范围
➢ Well-known端口： 0-1023
➢ 注册端口： 1024-49151
➢ 动态或私有端口： 49152-65535
应用协议 FTP Telnet HTTP DNS SMTP
传输层协议 TCP TCP TCP
TCP、UDP TCP
TCP三次握手
•客户端A
•1 •发送 SYN＝1
•(seq#=100) •接收SYN,ACK
•3 •建立连接，ACK＝1
•(ack#=301)
•服务器B
•接收SYN
•2
•发送SYN＝1, ACK＝1 •(seq#=300 ack#=101)
注：TCP协议通过四次握手断开连接
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数据通信与网络01网络标准化
•数据 •数据 •数据 •数据
•二进制 流“0、
1”
•0101110101001000010
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•应用层 •表示层 •会话层 • 传输层
• 网络层
•数据链路层
• 物理层
协议数据单 元（PDU）
数据段 Segment
数据包 Packet
数据帧 Frame
比特 Bit
数据通信与网络01网络标准化
§ OSI模型的目的
Ø 规范不同系统的互联标准 Ø 提供不同厂商间的接口标准
§ OSI模型分为七层
Ø OSI把网络按照层次分为七层，由下到上分别为物理层、数据链路层、 网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
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数据通信与网络01网络标准化
OSI参考模型体系结构
•面向用户应用
• 7.应用 层 • 6.表示层
•网络层
•IP
•RARP •ARP
•数据链路层 •物理层
•由底层网络定义的协议
•Ethernet,Token-Ring,FDDI,X.25,Wirless,ATM
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数据通信与网络01网络标准化
应用层协议
§ HTTP
Ø 超文本传输协议，提供浏览网页服务
§ Telnet
Ø 远程登陆协议，提供远程管理服务
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数据通信与网络01网络标准化
各层间的联系
•对数据进行转换、 •加密和压缩
•提供可靠的端到端的 •报文传输和差错控制
•将分组数据封装成帧； •提供节点到节点方式的传输
•应用层 •表示层 •会话层 •传输层 •网络层 •数据链路层 •物理层
•允许接入网络资源
•建立、管理和终止会话
•将分组从源端传送到目的端； •提供网络互联
•5.会话层
•4.传输层
•面向数据传输 § 特点
•3.网络层
• 2.数据链路 层
•1.物理层
Ø OSI模型每层都有自己的功能集；
Ø 层与层之间相互独立又相互依靠；
Ø 上层依赖于下层，下层为上层提供服务。
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数据通信与网络01网络标准化
OSI参考模型
•数据
• 7.应用层 • 6.表示层
•5.会话层 •4.传输层 •3.网络层 •2.数据链路层 •1.物理层
•传输层 •Internet层 •数据链路
•物层理层
•TCP(传输控制协议)属于面向连接的网络协议 •UDP(用户报文协议)属于无连接的网络协议
•报 •文
•互联网络
•网络层 •主机到主机传输
•传输层 •端到端可靠传输
数据通信与网络01网络标准化
端口号
应用 层 HTTP FTP DNS
TFTP
端口80 20、21 53 69
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数据通信与网络01网络标准化
本章内容
§ OSI七层参考模型概述 § 数据封装和拆封过程 § TCP/IP协议栈
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数据通信与网络01网络标准化
课程议题
OSI七层参考模型概述
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数据通信与网络01网络标准化
计算机网络介绍
•Intranet
•移动
•Inte rnet
•SP. •DP. •Seq. •Ack. •23 •1028 •301 •102
•SP. •DP. •Seq. •Ack. •23 •1028 •302 •103
§ Seq序列号
Ø 标识该数据段在已发送数据流中的位置
§ Ack应答
Ø 发送方通过返回一条消息来验证数据已被接收
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数据通信与网络01网络标准化
➢ 是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议栈 ➢ 利用一组协议完成OSI所实现的功能
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数据通信与网络01网络标准化
TCP/IP中的主流协议
•应用层 •表示层 •会话层
•传输层
•各种应用程序层 •SMTP •FTP •…… •DNS •SNMP •NFS
•TFTP
•TCP
•UDP
•ICMP •IGMP
•8 字节
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数据通信与网络01网络标准化
网络层
§ 网络层也叫Internet层
Ø 负责将分组报文从源端发送到目的端
数据通信与网络01网络 标准化
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2020/11/21
数据通信与网络01网络标准化
教学目标
▪ 通过本章学习使学员能够：
1、掌握OSI七层模型的起源、作用和各层的功能； 2、熟悉网络传输过程中数据的封装与解封装的过程； 3、掌握TCP/IP协议栈中各层的常见协议的特点； 4、了解以太网中数据的结构。
•L4数据 •L4数据 •L4数据 •到网络层
•L4数据 •L4数据 •L4数据 •从网络层
§ 传输层的作用
Ø 负责建立端到端的连接，保证报文在端到端之间的传输
§ 传输层的功能
Ø 服务点编址、分段与重组、连接控制、流量控制、差错控制
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数据通信与网络01网络标准化
网络层
•网络层
•从传输层 •L4数据
§ 应用层的作用
Ø 为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务
§ 常见的应用层协议
Ø http、ftp、smtp、pop3、telnet、dns等
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数据通信与网络01网络标准化
表示层
•从应用层 •L7数据
•表示层
•数据的编码、 •加密和压缩
•H6
•L6数据 •到会话层
§ 表示层的作用
•宽带上网
•Server
•SOH O
计算机网络就是将分布在不同地理位置，具有独立功能的多台计算机，通过 通信线路和通信设备相互连接起来，进行数据通信，实现资源共享。
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数据通信与网络01网络标准化
OSI参考模型
§ OSI的概念
Ø Open System Interconnect开放系统互连参考模型，是由ISO（国际标准 化组织）定义的。
•在媒体上传输比特； •提供机械的和电气的规约
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数据通信与网络01网络标准化
课程议题
数据封装和拆封过程
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数据通信与网络01网络标准化