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计算机网络基础
1网络模型与协议
1.1原理与内容
计算机网络模型,如OSI七层模型和TCP/IP四层模型,是理解网络通信的基础。这些模型将网络通信过程分解为不同的层次,每一层负责特定的功能,从而简化了网络设计和故障排查。协议是规定网络中数据传输规则的约定,确保不同设备和系统之间的通信能够顺利进行。
1.1.1OSI七层模型
应用层:提供应用程序之间的接口,如HTTP、FTP。
表示层:处理数据格式和加密。
会话层:管理会话的建立和终止。
传输层:负责端到端的数据传输,如TCP、UDP。
网络层:处理数据包的路由,如IP协议。
数据链路层:确保数据在物理链路上的可靠传输,如以太网协议。
物理层:定义物理信号和接口标准。
1.1.2TCP/IP四层模型
应用层:与OSI模型的应用层、表示层和会话层对应。
传输层:与OSI模型的传输层相同。
网络层:与OSI模型的网络层相同。
网络接口层:与OSI模型的数据链路层和物理层对应。
1.2示例
在Python中,使用socket库可以创建基于TCP/IP模型的网络通信程序。下面是一个简单的TCP服务器和客户端示例:
#TCP服务器
importsocket
deftcp_server():
#创建socket对象
server_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#绑定IP和端口
server_socket.bind((localhost,12345))
#监听连接
server_socket.listen(5)
print(服务器启动,等待连接...)
whileTrue:
#接受客户端连接
client_socket,addr=server_socket.accept()
print(f连接来自{addr})
#接收数据
data=client_socket.recv(1024)
print(f收到数据:{data.decode()})
#发送响应
client_socket.sendall(Hello,client!.encode())
#关闭连接
client_socket.close()
#TCP客户端
importsocket
deftcp_client():
#创建socket对象
client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#连接服务器
client_socket.connect((localhost,12345))
#发送数据
client_socket.sendall(Hello,server!.encode())
#接收响应
data=client_socket.recv(1024)
print(f收到响应:{data.decode()})
#关闭连接
client_socket.close()
#运行服务器
tcp_server()
#运行客户端
tcp_client()
1.2.1描述
上述代码展示了如何使用Python的socket库创建一个简单的TCP服务器和客户端。服务器监听在本地主机的12345端口,等待客户端连接。一旦连接建立,服务器接收客户端发送的数据,并发送响应。客户端则连接到服务器,发送数据,并接收服务器的响应。
2数据传输与信号
2.1原理与内容
数据传输涉及将数据从一个点传输到另一个点的过程,包括数据编码、调制、解调和解码。信号是数据传输的物理载体,可以是模拟信号或数字信号。在计算机网络中,通常使用数字信号进行数据传输。
2.1.1数据编码
数据编码是将数据转换为适合传输的信号的过程。常见的编码方式有ASCII、Unicode和UTF-8。
2.1.2调制与解调
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程,以便在模拟通信信道上传输。解调是相反的过程,将模拟信号转换回数字信号。
2.1.3信号类型
模拟信号:信号的幅度随时间连续变化。
数字信号:信号的幅度在时间上是离散的,通常表示为二进制序列。
2.2示例
在Python中,可以使用struct库进行数据编码,将Python数据类型转换为字节流,以便在网络上传输。
imports
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