软件工程-基础课程-计算机网络_网络互联设备.docxVIP

PAGE1

PAGE1

计算机网络基础

1网络的定义与分类

1.1网络的定义

计算机网络是指将地理位置不同、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的系统。

1.2网络的分类

计算机网络根据覆盖范围和规模，可以分为以下几类：

局域网（LAN）：覆盖范围较小，通常在几百米到几公里内，如办公室、学校、工厂等。局域网的传输速率较高，延迟较低。

城域网（MAN）：覆盖范围介于局域网和广域网之间，通常在几公里到几十公里内，如城市或大企业内部网络。

广域网（WAN）：覆盖范围广泛，可以是整个国家、地区甚至全球。广域网的传输速率较低，延迟较高。

互联网（Internet）：全球最大的广域网，由无数个局域网、城域网和广域网互联而成。

2网络协议与模型

2.1网络协议

网络协议是网络中所有设备通信时必须遵守的规则和标准，它定义了数据传输的格式、速率、时序和错误检测等。常见的网络协议有：

TCP/IP协议：传输控制协议/互联网协议，是互联网的基础协议，包括应用层、传输层、网络层和链路层。

HTTP协议：超文本传输协议，用于从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。

FTP协议：文件传输协议，用于在互联网上传输文件。

2.2网络模型

网络模型是描述网络结构和功能的理论框架，常见的网络模型有：

OSI七层模型：开放系统互连模型，将网络通信功能分为七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

TCP/IP四层模型：将网络通信功能分为四层，从下到上分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。

3数据传输与信号类型

3.1数据传输

数据传输是指数据从一个节点到另一个节点的移动过程。数据传输可以分为以下几种类型：

串行传输：数据位按顺序一位一位地在信道上传输。

并行传输：数据位同时在多个信道上传输。

基带传输：使用单一频率的信号进行数据传输，适用于短距离传输。

宽带传输：使用多个频率的信号进行数据传输，适用于长距离传输。

3.2信号类型

信号是数据传输的载体，可以分为以下几种类型：

模拟信号：信号的幅度随时间连续变化，如电话信号、电视信号等。

数字信号：信号的幅度随时间离散变化，如计算机中的二进制信号。

3.3示例：TCP/IP协议的四层模型

#Python示例代码，展示TCP/IP四层模型中的网络层和传输层的功能

importsocket

#创建一个socket对象

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

#绑定IP地址和端口号

s.bind((,12345))

#监听端口

s.listen(5)

#接受客户端连接

c,addr=s.accept()

#接收数据

data=c.recv(1024)

#发送数据

c.send(Hello,client!.encode(utf-8))

#关闭连接

c.close()

s.close()

这段代码展示了TCP/IP四层模型中的网络层和传输层的功能。网络层负责将数据包从源地址传输到目标地址，而传输层负责在源端和目标端之间建立可靠的连接，确保数据的正确传输。在这个例子中，我们使用Python的socket库创建了一个TCP服务器，它首先创建一个socket对象，然后绑定到本地的IP地址和端口号，开始监听端口。当有客户端连接时，服务器接收客户端的连接请求，然后接收数据，发送数据，最后关闭连接。

3.4示例：模拟信号与数字信号的转换

#Python示例代码，展示模拟信号与数字信号的转换

importnumpyasnp

importmatplotlib.pyplotasplt

#生成模拟信号

t=np.linspace(0,1,1000,endpoint=False)

signal=np.sin(2*np.pi*5*t)

#将模拟信号转换为数字信号

signal_digital=np.where(signal0,1,-1)

#绘制模拟信号和数字信号

plt.figure(figsize=(10,5))

plt.plot(t,signal,label=AnalogSignal)

plt.plot(t,signal_digital,label=DigitalSignal)

plt.legend()

plt.show()

这段代码展示了模拟信号与数字信号的转换。我们首先使用numpy库生成了一个模拟信号，然后使用np.where函数将模拟信号转换为数字信号，最后使用