软件工程-基础课程-计算机网络_路由与交换技术.docxVIP

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计算机网络基础

1网络模型与协议

1.1网络模型

计算机网络模型，通常指的是OSI七层模型和TCP/IP四层模型，它们是理解网络通信的基础框架。

1.1.1OSI七层模型

OSI（OpenSystemInterconnection）模型将网络通信过程分为七层，每一层都有其特定的功能和任务，从下到上分别为：1.物理层：负责传输原始的比特流，定义了物理接口、电缆规格、信号电平等。2.数据链路层：提供节点间数据的可靠传输，处理数据帧的封装和解封装，包括错误检测和纠正。3.网络层：负责数据包的路由选择，将数据从源网络传输到目标网络。4.传输层：提供端到端的数据传输服务，确保数据的完整性和顺序，如TCP和UDP协议。5.会话层：管理会话的建立、维护和终止，提供通信双方的会话控制。6.表示层：处理数据的表示和格式，如数据加密、压缩等。7.应用层：直接面向用户，提供网络服务，如HTTP、FTP、SMTP等。

1.1.2TCP/IP四层模型

TCP/IP模型是互联网实际使用的模型，它将网络通信分为四层：1.网络接口层：对应OSI的物理层和数据链路层，处理数据的物理传输。2.网络层：对应OSI的网络层，主要功能是IP寻址和路由选择。3.传输层：对应OSI的传输层，提供端到端的数据传输服务。4.应用层：对应OSI的会话层、表示层和应用层，提供各种网络应用服务。

1.2协议

协议是网络通信中规定的一套规则，用于指导数据的传输和接收。常见的协议包括TCP、UDP、IP、HTTP、FTP等。

1.2.1TCP协议

TCP（TransmissionControlProtocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它通过三次握手建立连接，四次挥手断开连接，确保数据的可靠传输。

#Python示例：使用socket库创建TCP服务器

importsocket

#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...)

#接受客户端连接

client_socket,addr=server_socket.accept()

print(连接地址：,addr)

#接收数据

data=client_socket.recv(1024)

print(接收到的数据：,data.decode())

#发送数据

client_socket.send(Hello,TCP!.encode())

#关闭连接

client_socket.close()

server_socket.close()

1.2.2UDP协议

UDP（UserDatagramProtocol）是一种无连接的传输层协议，它不保证数据的可靠传输，但传输速度较快。

#Python示例：使用socket库创建UDP服务器

importsocket

#创建socket对象

server_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

#绑定IP和端口

server_socket.bind((localhost,12345))

print(UDP服务器启动，等待数据...)

#接收数据

data,addr=server_socket.recvfrom(1024)

print(接收到的数据：,data.decode())

print(发送地址：,addr)

#发送数据

server_socket.sendto(Hello,UDP!.encode(),addr)

#关闭服务器

server_socket.close()

2数据通信原理

数据通信是计算机网络中数据传输的基础，它涉及到数据的编码、传输、接收和解码等过程。

2.1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：-非归零编码：用高电平表示1，低电平表示0。-曼彻斯特编码：每个比特都有两个信号电平，信号的跳变表示数据的值。-差分曼彻斯特编码：信号的跳变在每个比特的中间，信号的跳变方向表示数据的值。

2.2数据传输

数据传输是将编码后的信号通过物理介质传输到接收端的过程。常见的传输方式有：-基带传输：直接传输数字信号，适用于短距离传输。-频带传输：将