网络体系结构
网络体系结构及协议
问题亟待解决，向IPv6过渡成为必然趋势。
02
网络安全性问题
随着网络攻击手段不断升级，现有网络体系结构在安全性方面存在诸多
漏洞，如DDoS攻击、网络钓鱼等，需要加强安全防护。
03
网络可扩展性问题
现有网络体系结构在面对大规模数据传输和海量设备连接时，存在可扩
展性不足的问题，难以满足未来物联网、5G等应用场景的需求。
02
ICMP（互联网控制 消息协议）
用于在IP主机和路由器之间传递 控制消息，如网络不可达、超时 等。
03
IGMP（互联网组管 理协议）
用于IPv4网络中的多播组成员资 格管理。
数据链路层和物理层协议
数据链路层协议
如Ethernet、PPP等，负责将数据封装成 帧进行传输，并提供错误检测和流量控 制等功能。
内容过滤
检查数据包内容，拦截恶意代码、垃圾邮件等不良信息。
防火墙原理及功能介绍
日志记录
记录网络访问和数据传输情况，便于审计和 故障排查。
VPN支持
提供虚拟专用网络功能，保障远程访问的安 全性。
典型防火墙配置案例分析
案例一
小型企业网络防火墙配置
配置目标
保护内部网络免受外部攻击，限制员工上网行为。
典型防火墙配置案例分析
协议作用
网络协议是网络通信的基础，它使得 不同厂商生产的计算机和网络设备能 够相互通信，实现网络资源的共享和 信息的交换。
协议层次结构划分
OSI七层模型
01
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应
用层。
TCP/IP四层模型
02
网络接口层、网络层、传输层、应用层。
五层模型
03
网络体系结构
网络体系机构概念：网络体系结构就是为了完成计算机之间的通信，把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。
将这些同层实体通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。
简单点说就，层和协议的集合称之为网络体系结构。
（网络体系结构实际上是研究网络协议的，网络协议是我们这本书的核心，计算机通信其实讲的就是协议，这节课实际上是这本书的总纲它介绍了一些基本概念和原理。
）网络协议：是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。
（网络协议是计算机网络的核心，计算机网络有多个计算机节点和通信设备组成，他们直接为什么可以通信呢!就是遵守相同的规定，在这个规定之下他们能够实现，数据通信和资源共享，像我们在社会中也是一样的，在交流的过程中也要选择一种语言，大家都能听的懂的语言，要么汉语，要么英语，这就是网络协议。
）协议有以下三个要素。
语法（syntax）:就是规定一些数据信息与控制信息的格式、编码（我们在传输数据的时候传输有效信息同时也要传输一些控制信息，控制信息是对信息的一些解释和说明或者是对地址信息和路由的一些辅助信息。
编码是：比如我们在物理层传输一些比特序列，在传输的过程中0和1用什么形式来表示，是模拟信号还是数字信号）语义（semantics）：包括用于协议和差错处理的控制信息。
（主要是针对控制信息，那么控制信息里面包含不同的内容，地址信息，检错，纠错等等，计算机阶段或者是设备节点当收到一个信息的时候首先要做的事情就是对它的控制信息进行解析，知道它的地址是什么含义，这个信息是不是给自己的，是自己的进行接收，不是自己的要想办法转发，传输过程中是不是有错误你要看的检错，纠错信息，要完成以定的检错，纠错计算才知道这个信息是不是正确的信息，是不是发送方想要发送的，让后接收方送到正确信息时候接收，收到错误信息的时候，是否要向发送方发一个应答，是否对数据中的数据进行纠错等，这些都是语义所以处理的。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指将计算机网络划分为不同的层级，并在每个层级中定义特定的功能和协议。
这种分层结构有助于网络的设计、维护和扩展。
在计算机网络体系结构中，常用的是OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
下面是TCP/IP参考模型的五层结构：1. 物理层：该层负责物理传输介质的传输，例如光纤、电缆等。
它定义了连接计算机所需的硬件细节，以及数据的电压、信号速率等特性。
在此层上，数据以比特流的形式传输。
2. 数据链路层：该层负责将原始的比特流转换为有意义的数据帧，并提供传输信道的错误检测和纠正。
它通常有两个子层：逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。
3. 网络层：该层负责在计算机网络中进行数据包的路由和转发。
它使用IP地址来标识不同的网络设备，并为数据包选择合适的路径。
在此层上，数据被划分为小块，并加上源和目的地的网络地址信息。
4. 传输层：该层负责在源和目的地之间提供可靠的数据传输。
它使用TCP和UDP协议来实现数据的分段和重新组装，以及连接的建立和终止。
在此层上，数据被划分为报文段，每个报文段都有序号和检验和。
5. 应用层：该层提供应用程序访问网络的接口，并为各种网络应用提供服务。
它包括HTTP、FTP、SMTP等协议，用于实现Web浏览、文件传输、电子邮件等常见的应用功能。
这种分层结构的优点在于，每个层级的功能和协议都相对独立，可以由不同的厂商和团队进行独立开发和测试。
同时，各层之间的接口规范也使得不同厂商的设备能够互相兼容和交互操作。
此外，通过将网络分解为多个层级，可以更好地进行网络故障诊断和故障隔离，提高网络的可靠性和可扩展性。
总之，计算机网络体系结构的分层设计为网络的建设、管理和维护提供了一种有效的方法。
它不仅可以提供高效的数据传输和服务提供，同时也为网络的安全性和可靠性提供了保障。
计算机网络体系结构的分层设计是网络通信的基础。
通过将网络的各个功能划分为不同的层级，可以使得不同的网络设备和应用程序可以按照规定的协议进行交互，实现信息的传输和交换。
网络体系结构及网络协议课件
目 录
• 网络体系结构概述 • OSI模型 • TCP/IP模型 • 网络协议详解 • 网络安全与协议 • 未来网络体系结构展望
01 网络体系结构概述
什么是网络体系结构
总结词
网络体系结构是计算机网络中各层功 能及其相互关系的集合，定义了网络 中数据传输和通信的规则。
DNS协议
总结词
域名系统，将域名转换为IP地址。
详细描述
DNS协议是互联网上用于将域名转换为IP地址的一种分布式数据库系统。通过DNS协议，用户可以在 浏览器中输入域名，而不是IP地址，来访问网站。DNS协议将域名解析为相应的IP地址，以便计算机 能够相互通信。
FTP协议
总结词
文件传输协议，用于在网络上传输文件。
远程办公 企业通过SSH协议建立安全的远程登 录通道，保证远程办公数据的安全性。
域名系统（DNS） DNS通过DNSSEC协议提供安全可靠 的域名解析服务，保护用户免受DNS 欺骗攻击。
06 未来网络体系结构展望
软件定义网络（SDN）
总结词
软件定义网络是一种新型网络体系结构，通过将网络控制与 转发分离，实现网络资源的灵活管理和调度。
DNSSEC协议
DNSSEC协议是一种DNS安全扩展协议，可以为DNS查询提供数据完 整性和源认证等安全保护。
网络安全协议的应用场景
电子商务 电子商务网站通过SSL/TLS协议对用户 提交的敏感信息进行加密传输，保证交
易数据的安全性。 虚拟专用网络（VPN） VPN通过IPsec协议建立安全的网络 连接，保护数据传输的安全性。
应用层
直接为用户提供服务，如文件传输、电子邮件和网页 浏览等。
表示层
网络体系结构
网络体系结构网络体系结构，简称网络架构，指的是互联网整体架构的逻辑架构、物理架构和协议架构，它决定了互联网的功能、性能、可靠性和安全性，同时也为互联网的拓展和发展提供了基础支持。
一、逻辑架构网络逻辑架构是指网络系统中各个部分的功能和互相之间的关系。
它是网络系统最基本的部分，以分层的方式进行组织，从上至下分别是：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
1. 应用层应用层是网络体系结构中最靠近用户的一层，它主要负责处理和管理用户与网络之间的信息交互。
在这一层上，包括了很多常见的协议，如HTTP、FTP、SMTP等。
2. 传输层传输层主要负责网络数据的传输和速率的控制，它负责把数据分成若干个数据包，并负责传输和接收。
这一层也包括了两个主要的协议：TCP和UDP。
3. 网络层网络层主要负责寻找最佳的路径，实现不同网络之间的数据传输，强调数据包在网络中的传输。
在这一层上最常见的协议是IP协议。
4. 数据链路层数据链路层位于物理层和网络层之间，主要负责将网络层传过来的数据包转换成适合物理层传输的数据包。
最常见的协议是以太网协议。
5. 物理层物理层负责传输和接收网络中的数据以及硬件的控制。
它决定了数据的传输速率、数据的格式和传输媒介等。
最常见的传输媒介是有线和无线两种。
二、物理架构网络物理架构是指网络系统中各个设备之间的连接方式和传输媒介等硬件设备的布局、位置和组成。
物理架构包括以下几种架构方式：1. 局域网（LAN）局域网是指在一个较小范围内的计算机网络，其覆盖范围通常在一个建筑物或者一个校园内。
局域网的传输速率非常快，最常常用的网线是双绞线。
2. 城域网（MAN）城域网是指在一个城市或者地理范围比较大的区域内的计算机网络。
城域网常用的传输媒介是光纤。
3. 广域网（WAN）广域网是指在一个大范围的区域内的计算机网络，它由多个局域网和城域网组成。
广域网的传输媒介是电话线路或者无线电波。
三、协议架构网络协议架构是指网络系统中使用的通信协议以及协议之间的关系。
《网络体系结构》课件
网络安全的未来发展
人工智能在网络安 全中的应用
人工智能可用于预测网络攻击
行为，加强网络安全防御。
区块链技术的网络 安全应用
区块链技术可以确保数据的安
全性和不可篡改性，用于加强
网络安全。
云安全的挑战与解决 方案
云安全面临着数据隐私和访问 控制等挑战，而安全监控和加 密技术则是解决这些挑战的关 键。
网络安全Байду номын сангаас决方案
谢谢观看！下次再见
网络体系结构的 演变
网络体系结构的演变从早期的单一主机到分布式计算，从 局域网演变到互联网，从传统的中心化体系结构到边缘计 算。
网络体系结构的演变
单一主机
网络仅由单一主机 组成
互联网
连接全球各地网络
边缘计算
在数据源附近进行 计算
分布式计算
多台计算机共同完 成任务
● 02
第2章 OSI参考模型
OSI参考模型概 述
防火墙
用于控制网络流量， 保护内部网络免受
外部攻击
加密技术
用于保护数据的机 密性和完整性
入侵检测系统
监控网络流量，及 时发现异常行为
01 网络攻击
包括DDoS攻击、恶意软件、黑客攻击等
02 数据泄露
包括敏感数据泄露、隐私泄露等
03 合规要求
如GDPR、HIPAA等要求的合规性
网络安全的未来发展
未来，人工智能将被广泛应用于网络安全领域，帮助提高网 络安全的智能化水平。区块链技术的发展也将为网络安全带 来更多创新。同时，云安全将面临挑战，但也必将迎来更多 解决方案。
网络体系结构的分类
分布式体系结 构
多个网络间互相连 接
对等体系结构
网络体系结构
一.网络体系结构
1.c/s结构：client/server 客户端与服务器结构，如QQ、微信手机APP。
2.b/s结构：browser/server 浏览器与服务器结构通过浏览器访问软件系统
的web展示信息，并通过web server与服务器进行信息交互，业务逻辑处理信息在服务器端完成。
3.P2P结构：point to point 通过直接的点对点通信交换实现数据信息资源、
服务共享。
C/S、B/S模式的系统以应用为核心，通信交互过程中必须有应用服务器，用户请求必须通过应用服务器来完成，用户同创新也必须通过应用服务器完成。
在P2P对等网络中，用户之间可以直接通信、共享资源，无需常规服务器的中转处理。
二.特点和区别
1.灵活性B/S结构灵活性高，因其浏览器是标准的、规范的，使用起来方
便灵活。
C/S结构灵活性差，当访问服务器时必须安装客户端在操作系统上面。
2.部署浏览器部署比较方便，兼容性强。
因为浏览器只要能正常解析
HTML标签，处理HTTP协议数据包就可以。
C/S结构客户端必须进行升级重新安装客户端软件。
3.系统的设计与开发
B/S开发效率高
C/S开发效率低
4.在系统性能方面
B/S就没那么明显。
网络体系结构OSI模型
OSI中数据传输过程
OSI参考模型中每一层都要依靠下一层提供的服务。 为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装， 然后加入本层的头部（和尾部）。头部中含有完成数据 传输所需的控制信息。 这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的 过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封 的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面 实际上被包封了多层“信封”。 但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封”，而对 于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆封后将其提交 给上层，本层不作任何处理。
2.2 OSI参考模型的结构
ISO将整个通信功能划分为七个层次，划分层次 的主要原则是： ⑴ 网中各节点都有相同的层次。 ⑵ 不同节点的对等层具有相同的功能。 ⑶ 一个节点内相邻层之间通过接口通信。 ⑷ 每一层可以使用下一层提供的服务，并向其 上层提供服务。 ⑸ 不同节点的对等层通过协议来实现对等层之 间的通信。
OSI中数据传输过程
数据封装 一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据 首先必须打包，打包的过程成为封装。 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。的 信封中发送，还要写明用航空或挂号…。
OSI中数据传输过程
发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封 中发送，还要写明用航空或挂号…
2.3 OSI参考模型各层的功能
4. 传输层 传输层的主要功能是：向用户提供端到端的服务，处理数据 包差错、数据包次序以及其他一些关键传输问题。传输层向 高层屏蔽了下层数据通信的细节，因此，它是计算机通信体 系结构中关键的一层。 5. 会话层 会话层的主要功能是：负责维护两个节点之间的传输链接， 以便确保点到点的传输不中断，以及管理数据交换等功能。 6. 表示层 表示层的主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息 的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数 据压缩与恢复等功能。 7. 应用层 应用层的主要功能是：为应用软件提供了很多服务，例如， 文件服务器，数据库服据流
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网络体系结构
一、网络计算模型
☆主机/终端模型
☆对等模型
☆C/S（客户端/服务器）模型胖客户端模型
C/S模型数据处理方式为：客户端从服务器获取数据，后对数据进行处理，将处理结果返回给服务器。
☆B/S（浏览器/服务器）模型瘦客户端模型、多层模型
最常见的B/S模型被称为B/W/D（浏览器/网站服务器/数据库服务器）模型。
二、网络分类
PAN个人网、LAN局域网、MAN城域网、WAN广域网和Internet因特网。
三、体系结构
□协议分层
分层可以降低网络系统设计的复杂度，提高网络传输的适应性和灵活性。
在分层体系结构中，在同一层次中能够完成相同功能的元素成为对等实体。
对等实体之间的通信必须使用相同的通信规则，这种通信规则称为协议。
“服务”视为垂直的通信规则，“协议”1视为水平的通信规则。
□服务访问点
SAP（服务访问点），是上层调用下层服务的接口，是服务的唯一标识。
网络体系结构中，对等实体之间发送数据前需要附加PCI（协议控制信息），PCI和数据一并构成PDU
（协议数据单元）。
PDU将委托给下层进行转发，对于下层而言，上层的PDU就是SDU（服务数据单元），上层将SDU交给下层之前，需要附加ICI（接口控制信息），ICI和SDU一并构成IDU（接口数据单元）。
□服务类型
□服务原语
服务可以看成是由一组抽象的语句来实现的，这组语句称为服务原语。
下层对上层的服务一个完整的服务原语包括三个部分：原语名称、原语类型和原语参数。
四、参考模型
第一个公开的网络体系参考模型，IBM公司提出的SNA（系统网络体系结构）
△OSI参考模型
ISO(国际标准组织)颁布了OSI参考模型，制定了7个层次的功能标准、通信协议以及各种服务。
①OSI参考模型的层次结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层以及应用层。
主机需要达到应用层，路由器需要达到网络层，交换机需要达到数据链路层，中继器只需要达到物理层。
②OSI参考模型的数据封装
OSI参考模型对数据的封装方法是从应用层到网络层，每次封装都是在原数据上附加一个头部，在头部里包含有控制信息；在数据链路层，除了要附加一个头部之外，还要附加一个尾部，头部里包含同步信息和控制信息；在物理层，数据以比特流形式传输，不再需要封装。
△TCP/IP 参考模型
TCP/IP参考模型分为4层：网络接口层、网际层、传输层和应用层。
主机需要达到应用层，路由器需要达到网际层，交换机只需要达到网络接口层。