《IP通信原理》课件.pptx

《《IP通信原理》课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《IP通信原理》课件.pptx（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、IP通信原理 创作者：ppt制作人时间：2024年X月目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 数据链路层数据链路层第第3 3章章 网络层网络层第第4 4章章 传输层传输层第第5 5章章 应用层应用层第第6 6章章 总结总结 0101第1章 简介 课程概述本章将简单介绍IP通信原理的相关概念，包括学习目的和意义、课程内容和难度以及学习要求。IP通信的基本概念IP通信是基于IP协议进行数据通信的过程，广泛应用于互联网、局域网等领域。IP通信的基本原理是：将数据划分为一系列的数据包，在源和目的地之间进行传输。IP通信的应用领域互联网是IP通信最广泛的应用领域，几乎所有的网络应用都基于IP通信。互

2、联网局域网也是IP通信的重要应用领域，通过IP通信，多个设备可以连接在同一个局域网中，实现数据的共享和交换。局域网IP通信也广泛应用于移动通信领域，例如4G网络就是基于IP通信的，通过IP协议可以实现移动数据的传输。移动通信 IP通信的基本过程和原理IP通信的基本过程是：发送方将数据划分为一系列的数据包，并指定目的地址，然后通过网络进行传输，接收方将接收到的数据包重新组装成完整的数据。IP通信的基本原理包括IP地址和子网划分、TCP/IP协议栈等。IP地址是用于标识网络中的设备的唯一地址，根据IP地址的分类可以分为A类、B类、C类等不同类别。IP地址的概念及其分类0103IPv4是目前应用最广

3、泛的IP协议版本，但是由于地址空间有限，逐渐被IPv6所取代。IPv6的地址空间更为广阔，可以满足未来的需求。IPv4和IPv6的区别02子网划分是将一个大的网络划分成若干个小的网络，有利于网络的管理和优化，同时也可以提高网络的安全性。子网划分的概念及其作用网络层网络层网络层：负责实现网络互连，网络层：负责实现网络互连，将数据从一个网络传输到另一将数据从一个网络传输到另一个网络，实现端到端的通信。个网络，实现端到端的通信。IPIP协议：网络层的核心协议，协议：网络层的核心协议，负责实现数据包的路由和转发。负责实现数据包的路由和转发。传输层传输层传输层：负责提供端到端的可传输层：负责提供端到端的

4、可靠数据传输服务，实现端到端靠数据传输服务，实现端到端的应用程序通信。的应用程序通信。TCPTCP协议：可靠的数据传输协协议：可靠的数据传输协议，保证数据传输的可靠性。议，保证数据传输的可靠性。UDPUDP协议：不可靠的数据传输协议：不可靠的数据传输协议，适用于实时性要求较高协议，适用于实时性要求较高的应用场景。的应用场景。应用层应用层应用层：负责实现各种网络应应用层：负责实现各种网络应用，例如用，例如WebWeb、FTPFTP等。等。HTTPHTTP协议：协议：WebWeb应用的核心应用的核心协议，负责实现协议，负责实现WebWeb页面的传页面的传输和交互。输和交互。TCP/IP协议栈物物理

5、理层层和和数数据据链链路路层层物理层：负责传输数据比特流，物理层：负责传输数据比特流，传输介质包括光纤、铜线等。传输介质包括光纤、铜线等。数据链路层：负责将数据帧从数据链路层：负责将数据帧从一个节点传输到另一个节点，一个节点传输到另一个节点，数据帧包括数据帧包括MACMAC地址和数据。地址和数据。0202第2章 数据链路层 数据链路层的基数据链路层的基本概念本概念数据链路层是数据链路层是OSIOSI参考模型中的第二层，主要负责传输数据参考模型中的第二层，主要负责传输数据帧。数据链路层协议分为透明协议和非透明协议，其中透明帧。数据链路层协议分为透明协议和非透明协议，其中透明协议指允许用户在数据传

6、输时无需关注链路层的特定协议，协议指允许用户在数据传输时无需关注链路层的特定协议，而非透明协议则需要用户关注链路层协议的细节。常用的数而非透明协议则需要用户关注链路层协议的细节。常用的数据链路层协议有以太网、据链路层协议有以太网、WiFiWiFi、PPPPPP、HDLCHDLC等。等。帧的格式和传输帧由首部、数据和尾部三部分组成。帧的基本格式帧的传输由发送方将数据进行分段，在每一段数据的前后加上首部和尾部组成帧，通过物理层传输至接收方，接收方进行解帧还原数据。常用的术语有同步字、帧同步、校验码等。帧的传输过程和相关术语为了保证数据的正确传输和流量的控制，数据链路层采用了差错控制和流量控制技术，

7、常见的差错控制技术有循环冗余校验、海明码等，流量控制技术有停止等待协议、滑动窗口协议等。帧的差错控制和流量控制 以太网是一种基于MAC地址的局域网技术，广泛应用于企业、家庭等场景。以太网的概念和应用0103以太网的速率分为10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等不同级别，距离限制与速率有关。以太网的速率和距离限制02以太网帧格式由目的MAC地址、源MAC地址、类型和数据四部分组成，其长度限制为最小64字节，最大1518字节。以太网帧格式和限制拓扑结构拓扑结构总线型拓扑总线型拓扑环型拓扑环型拓扑星型拓扑星型拓扑树型拓扑树型拓扑局局域域网网的的管管理理和和安安全全问题问题网络拓扑图

8、维护网络拓扑图维护设备信息维护设备信息维护安全认证和访问控制安全认证和访问控制应急响应机制应急响应机制局局域域网网的的概概念念和和发发展展历程历程概念和分类概念和分类传统局域网发展历程传统局域网发展历程现代局域网发展趋势现代局域网发展趋势5G5G时代的局域网应用时代的局域网应用局域网技术常常用用局局域域网网交交换换技技术术CSMA/CDCSMA/CD技术技术交换技术交换技术虚拟局域网技术虚拟局域网技术链路聚合技术链路聚合技术总结在实际应用中，数据链路层是整个网络中非常关键的一层，它直接影响网络的性能和稳定性。因此，对于数据链路层的技术和应用，我们需要深入学习和掌握。0303第3章 网络层 网络

9、层的基本概念网络层是计算机网络体系结构中重要的一层，它主要负责数据在不同计算机网络之间的传递和路由。网络层实现了逻辑通信，为运输层提供端到端的数据传输服务，同时也支持其他网络层间的通信。网络层协议的分类主要包括无连接协议和连接协议，常用的网络层协议有IP、IPX、AppleTalk等。网络层的关键技术是路由和转发，它们可以使得数据在不同网络之间传输。IP协议是网络层的核心协议之一，它的主要特点是：IP协议的概念和特点0103IP数据报是IP协议的数据单元，它的格式和寻址方法有：IP数据报的格式和寻址方法02IPv4和IPv6都是IP协议的不同版本，它们的区别和共同点有：IPv4和IPv6的区别

10、和共同点路由协议路由协议是网络层的一个重要协议，它的作用是：路由协议的概念和作用静态路由和动态路由是实现路由协议的两种方法，它们的特点和区别有：静态路由和动态路由的特点和区别常用的路由协议有RIP、OSPF、BGP等，它们的介绍和比较有：常用路由协议的介绍和比较 NATNAT技术技术NATNAT技术是网络层的一种重要技术是网络层的一种重要技术，它的功能是将私有地址技术，它的功能是将私有地址转换为公有地址，从而实现局转换为公有地址，从而实现局域网与广域网之间的通信。域网与广域网之间的通信。NATNAT技术主要分为基于端口的技术主要分为基于端口的NATNAT和基于地址的和基于地址的NATNAT，常

11、用，常用的的NATNAT设备有路由器、防火墙设备有路由器、防火墙等。等。ICMP协议和NAT技术ICMPICMP协议协议ICMPICMP协议是网络层的一个子协协议是网络层的一个子协议，它的作用是提供一种错误议，它的作用是提供一种错误报告和诊断机制，用于检测网报告和诊断机制，用于检测网络故障和错误。络故障和错误。ICMPICMP协议主要包括协议主要包括ICMPICMP请求请求报文和报文和ICMPICMP应答报文，常用的应答报文，常用的ICMPICMP类型有：回显请求和回显类型有：回显请求和回显应答、目的不可达、超时等。应答、目的不可达、超时等。网络层的关键技网络层的关键技术：路由和转发术：路由和

12、转发路由和转发是网络层的重要技术，它们为数据在不同网络之路由和转发是网络层的重要技术，它们为数据在不同网络之间的传递提供了支持。路由是指根据目的地址选择最佳路径间的传递提供了支持。路由是指根据目的地址选择最佳路径的过程，它需要使用路由表进行决策；转发是指将数据包从的过程，它需要使用路由表进行决策；转发是指将数据包从一个接口传输到另一个接口的过程，它需要使用转发表进行一个接口传输到另一个接口的过程，它需要使用转发表进行转发。路由和转发是网络层的核心技术，它们对网络的性能转发。路由和转发是网络层的核心技术，它们对网络的性能和可靠性都有着重要的影响。和可靠性都有着重要的影响。网络层协议的比较无连接协

13、议是一种轻量级协议，主要用于传输小数据报，它的特点有：无连接协议连接协议是一种面向连接的协议，主要用于传输大数据量的数据报，它的特点有：连接协议常用的网络层协议有IP、IPX、AppleTalk等，它们的介绍和比较有：常用的网络层协议 IPv4和IPv6都是IP协议的不同版本，它们的共同点有：IPv4和IPv6的共同点0103 02IPv4和IPv6的区别主要有：IPv4和IPv6的区别常用路由协议的介绍和比较路由协议是实现路由功能的协议，常用的路由协议有RIP、OSPF、BGP等。RIP协议是一种基于距离向量的路由协议，它的主要特点是快速收敛，但是网络规模较大时容易产生路由环路问题。OSPF

14、是一种基于链路状态的路由协议，它的主要特点是减少网络拓扑收敛时间，但是路由表较大。BGP是一种域间网关协议，主要用于互联网中的自治系统之间的通信，它的主要特点是可靠性高，但是配置较为复杂。基于地址的基于地址的NATNAT基于地址的基于地址的NATNAT是指将私有地是指将私有地址映射为公有地址，从而实现址映射为公有地址，从而实现局域网内主机访问互联网的功局域网内主机访问互联网的功能。能。基于地址的基于地址的NATNAT主要有静态地主要有静态地址映射和动态地址映射两种方址映射和动态地址映射两种方式。式。NAT技术的分类和应用基于端口的基于端口的NATNAT基于端口的基于端口的NATNAT是指将私有

15、地是指将私有地址和端口映射为公有地址和端址和端口映射为公有地址和端口，从而实现局域网内主机访口，从而实现局域网内主机访问互联网的功能。问互联网的功能。基于端口的基于端口的NATNAT主要有静态端主要有静态端口映射和动态端口映射两种方口映射和动态端口映射两种方式，常用的有式，常用的有PATPAT、NAPTNAPT等协等协议。议。0404第4章 传输层 传输层的作用和功能进程之间的数据传输进程间通信通过纠错码实现差错控制差错控制控制数据发送速率流量控制 面向连接的可靠传输协议特点0103通过窗口控制实现流量控制流量控制02三次握手建立连接连接过程TCP和UDP的比较和应用选择TCP可靠，UDP不可

16、靠可靠性UDP传输速度快速度TCP有流量控制，UDP没有流量控制适用于不同的应用场景应用场景SCTP协议面向消息的可靠传输协议特点四次握手建立连接连接过程可以实现多流量流控制流量控制通过多拥塞控制算法进行拥塞控制拥塞控制传输层协议的分类和比较根据面向连接和无连接、可靠性和不可靠性等特点，传输层协议可以分为TCP、UDP和SCTP等不同类型。TCP和UDP是应用最广泛的两种协议，它们各自具有不同的特点和应用场景，需要根据具体情况选择合适的协议。SCTP是一种新型的可靠传输协议，它能够提供多流量流控制和更好的拥塞控制等特性，适用于对数据传输质量要求高的场景。TCPTCP连接的建立、连接的建立、维护

17、和释放过程维护和释放过程TCPTCP连接的建立、维护和释放过程是一种三次握手和四次挥连接的建立、维护和释放过程是一种三次握手和四次挥手的机制。在建立连接时，客户端发送手的机制。在建立连接时，客户端发送SYNSYN报文请求连接，报文请求连接，服务器回应服务器回应SYN+ACKSYN+ACK报文确认连接，客户端再次回应报文确认连接，客户端再次回应ACKACK报文确认连接建立。在维护连接时，双方通过发送数据包和报文确认连接建立。在维护连接时，双方通过发送数据包和确认包来维护连接。在释放连接时，一方发送确认包来维护连接。在释放连接时，一方发送FINFIN报文表示报文表示请求关闭连接，另一方回应请求关闭

18、连接，另一方回应ACKACK报文确认关闭，然后发送自报文确认关闭，然后发送自己的己的FINFIN报文，等待对方回应报文，等待对方回应ACKACK报文后关闭连接。报文后关闭连接。UDP数据报格式和应用场景由源端口、目标端口、长度和校验和字段组成数据报格式无连接、不可靠、传输速度快特点适用于对数据传输实时性要求高的场景，如视频、音频等应用场景 拥塞控制拥塞控制慢启动慢启动拥塞避免拥塞避免快重传快重传快恢复快恢复应用场景应用场景适用于对数据传输可靠性和拥适用于对数据传输可靠性和拥塞控制要求高的场景塞控制要求高的场景特点特点通过拥塞窗口实现拥塞控制通过拥塞窗口实现拥塞控制通过窗口控制实现流量控制通过窗

19、口控制实现流量控制TCP流量控制和拥塞控制算法流量控制流量控制滑动窗口滑动窗口拥塞窗口拥塞窗口 0505第5章 应用层 应用层的基本概念应用层是计算机网络分层模型中的最高层，其作用是为应用程序提供网络服务。本页将介绍应用层协议的分类和比较以及其数据结构和封装格式。应用层协议的分类和比较如SMTP、POP、IMAP等电子邮件协议如FTP、TFTP等文件传输协议如HTTP、HTTPS等万维网协议 HTTP协议HTTP协议是万维网中最常用的应用层协议。本页将介绍HTTP协议的概念和作用以及请求和响应报文的格式。HTTPHTTP请求和响请求和响应报文的格式应报文的格式HTTPHTTP请求报文由请求行、

20、请求头和请求体三部分组成；请求报文由请求行、请求头和请求体三部分组成；HTTPHTTP响应报文由状态行、响应头和响应体三部分组成。响应报文由状态行、响应头和响应体三部分组成。HTTP 1.0、HTTP 1.1和HTTP 2.0的比较缺乏持久连接、无法复用TCP连接HTTP 1.0引入了持久连接、管道化和内容编码等机制HTTP 1.1引入了二进制分帧、多路复用、头部压缩等机制，提升了性能和安全性HTTP 2.0 DNS协议和FTP协议DNS协议和FTP协议分别用于域名解析和文件传输，是常用的应用层协议。本页将介绍DNS协议的概念和作用，以及FTP协议的特点和传输模式。DNS的域名解析过程和缓存机

21、制将域名转换为IP地址的过程域名解析DNS服务器会缓存已解析的域名和IP地址，提高查询效率缓存机制 FTP传输模式和数据格式的介绍FTP支持主动模式和被动模式，用于传输文件传输模式FTP支持ASCII格式和二进制格式，用于对文件进行编码数据格式 SMTP协议和VoIP技术SMTP协议是邮件传输协议，VoIP技术是一种基于IP网络的语音通信技术。本页将介绍SMTP协议的概念和应用，以及VoIP技术的特点和应用场景。SMTP协议的数据格式和应用SMTP协议使用文本格式的邮件报文来传输邮件数据格式SMTP协议是常用的电子邮件协议，用于发送和接收邮件应用 VoIPVoIP技术的架技术的架构和应用场景构

22、和应用场景VoIPVoIP技术主要分为客户端、服务器和技术主要分为客户端、服务器和VoIPVoIP网关三个部分，适网关三个部分，适用于企业、教育、医疗等多个领域中的语音通信。用于企业、教育、医疗等多个领域中的语音通信。0606第6章 总结 本课程总结概念与原理回顾学习内容思考与感悟分享学习体会技能与知识总结学习成果 学习建议学习建议为了更好地掌握本课程的内容，建议同学们在学习过程中注为了更好地掌握本课程的内容，建议同学们在学习过程中注重实践，将所学知识与实际场景相结合。此外，复习也是巩重实践，将所学知识与实际场景相结合。此外，复习也是巩固知识的重要方法，考试前一定要保证有充足的复习时间。固知识

23、的重要方法，考试前一定要保证有充足的复习时间。同时，还要关注新技术和新应用的发展趋势，及时更新自己同时，还要关注新技术和新应用的发展趋势，及时更新自己的知识体系。的知识体系。物联网技术物联网技术智能家居智能家居智能医疗智能医疗智能交通智能交通云计算技术云计算技术资源共享资源共享高效可靠高效可靠成本节约成本节约人工智能技术人工智能技术自主可控自主可控高效精准高效精准自适应优化自适应优化IP通信技术的未来发展5G5G技术技术超高速传输超高速传输低时延高可靠低时延高可靠大带宽高容量大带宽高容量了解IP地址的概念，掌握子网划分的方法IP地址与子网划分0103了解网络层的安全机制，掌握VPN技术的应用网络层安全02理解路由选择协议的分类与特点，掌握各类协议的使用路由选择协议新技术与新应用随着互联网的快速发展，IP通信技术也不断地向前推进。5G技术、物联网技术、云计算技术、人工智能技术等新技术的兴起，将会给IP通信技术带来更加广泛和深刻的变革。未来，IP通信技术将会更加高效、安全、智能，应用场景也会更加丰富多样。谢谢观看！再会