计算机网络技术概述及相关功能配置

前言：

1.网络基本概念与分类；

2.两大核心模型：OSI七层与TCP/IP五层；

3.PDU（协议数据单元）概念解析，数据封装与解封装的全过程。

目录：

一、计算机网络技术概览：

1.1 计算机网络定义

1.2 网络组成要素

1.3 网络分类

二、网络模型：

2.1 OSI七层模型

1. 应用层（Application Layer）

2. 表示层（Presentation Layer）

3. 会话层（Session Layer）

4. 传输层（Transport Layer）

5. 网络层（Network Layer）

6. 数据链路层（Data Link Layer）

7. 物理层（Physical Layer）

2.2 TCP/IP五层模型

关键头部信息

三、数据封装与解封装全流程：  PDU（协议数据单元）概念解析

3.1 发送端封装过程

3.2 接收端解封装过程​编辑

总结：

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一、计算机网络技术概览：

1.1 计算机网络定义

       计算机网络是通过传输介质和网络设备，将地理上分散的计算机系统互联起来，实现资源共享（文件、打印机）、信息交换（邮件、视频）和分布式计算（云计算）的系统。

1.2 网络组成要素

组件类型	核心功能	典型代表
终端设备	生成/消费数据	PC、手机、服务器
传输介质	数据传输通道	光纤、双绞线、Wi-Fi
网络设备	数据转发与路由	交换机、路由器
协议体系	通信规则标准化	TCP/IP、HTTP、DNS

1.3 网络分类

分类维度	类型	典型场景	传输距离
覆盖范围	PAN	智能手表连接	<10米
	LAN	企业办公室	<1公里
	WAN	跨国企业专线	全球范围
拓扑结构	星型	家庭Wi-Fi	-
	网状	5G基站	-

二、网络模型：

2.1 OSI七层模型

各层核心功能：

1. 应用层（Application Layer）

• 功能：直接为用户应用程序（如浏览器、邮箱）提供网络服务

• 关键协议：

  • HTTP：网页浏览

  • FTP：文件传输

  • SMTP：电子邮件发送

• 示例：当您在浏览器输入URL时，应用层生成HTTP请求

2. 表示层（Presentation Layer）

• 功能：

  • 数据格式转换（ASCII→Unicode）

  • 加密/解密（SSL/TLS）

  • 压缩/解压（JPEG/MP3）

• 典型场景：HTTPS通信中的加密处理

3. 会话层（Session Layer）

• 功能：

  • 建立/维护/终止会话（如视频会议连接）

  • 同步数据交换（断点续传）

• 协议示例：NetBIOS（Windows文件共享）

4. 传输层（Transport Layer）

• 核心职责：

  • TCP：可靠传输（三次握手、重传机制）

  • UDP：高效传输（直播、DNS查询）

• 关键概念：端口号区分应用（80端口=HTTP）

5. 网络层（Network Layer）

• 核心功能：

  • IP寻址（IPv4/IPv6）

  • 路由选择（OSPF/BGP协议）

• 设备代表：路由器实现跨网络通信

6. 数据链路层（Data Link Layer）

• 核心任务：

  • MAC寻址（交换机学习MAC表）

  • 帧同步（以太网帧结构）

  • 差错控制（CRC校验）

• 典型技术：VLAN划分、PPP协议

7. 物理层（Physical Layer）

• 功能重点：

  • 定义电气/光学/无线接口特性

  • 比特流传输（0/1编码）

• 介质示例：

  • 有线：双绞线（Cat6）、光纤

  • 无线：Wi-Fi（2.4GHz/5GHz）

2.2 TCP/IP五层模型

TCP/IP层级	对应OSI层	核心协议	数据单元
应用层	应用+表示+会话	HTTP/DNS	报文
传输层	传输层	TCP/UDP	段
网络层	网络层	IP/ICMP	包
数据链路层	数据链路层	Ethernet	帧
物理层	物理层	802.3	比特

关键头部信息

1. TCP头：

   • 源/目的端口号

   • 序列号/确认号

   • 窗口大小

2. IP头：

   • 源/目的IP地址

   • TTL（生存时间）

   • 协议类型（TCP=6, UDP=17）

关键差异

• TCP/IP合并了OSI的应用/表示/会话层

• 更强调网络层(IP)和传输层(TCP)的核心地位

三、数据封装与解封装全流程：
  PDU（协议数据单元）概念解析

OSI层级	PDU名称	添加的头部信息	典型设备
应用层	报文	HTTP/FTP头部	终端设备
传输层	段/数据报	TCP/UDP头部（端口号等）	防火墙
网络层	包	IP头部（源/目的IP）	路由器
数据链路层	帧	MAC头部+CRC校验	交换机
物理层	比特流	前导码/帧定界符	网卡/中继器

3.1 发送端封装过程

1. 传输层封装：

   • TCP头部添加序列号（保证有序）和校验和（差错检测）

   • 示例TCP头部结构：

     | 源端口 | 目的端口 | 序列号 | 确认号 | 标志位 | 窗口大小 | 校验和 |

2. 网络层封装：

   • IP头部包含TTL（防环路）和协议字段（标识上层协议）

   • IPv4头部示例：

     | 版本 | 首部长度 | TTL | 协议 | 源IP地址 | 目的IP地址 |

3. 数据链路层封装：

   • 以太网帧添加类型字段（0x0800表示IPv4）

   • 帧结构：

     | 前导码 | 目标MAC | 源MAC | 类型 | 数据 | FCS校验 |

3.2 接收端解封装过程

 

1. 数据链路层处理：

   • 通过CRC校验检测帧完整性

   • 检查目的MAC地址是否匹配（否则丢弃）

2. 网络层处理：

   • 路由器根据目标IP决定转发路径

   • TTL值减1，若为0则丢弃并发送ICMP超时报文

3. 传输层处理：

   • TCP通过序列号重组乱序数据段

   • UDP直接提交给应用层（无重组机制）

总结：

       1.本文向各位讲述了计算机网络技术，网络概述和网络的协议与标准，网络模型，OSI七层模型，TCP/IP五层模型，数据的封装与解封装过程,掌握网络模型，能够精准定位故障（如ping通但无法上网→应用层问题），并为学习云计算、网络安全等领域奠定基础。
       2.理解网络协议，就是掌握互联网如何从物理信号一步步转化为您屏幕上的社交媒体动态。从比特流到应用数据，每一层协议都在精密协作。