软件工程-基础课程-计算机网络_网络设计与规划.docxVIP

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计算机网络基础

1网络的定义与分类

网络，特别是计算机网络，是指通过通信设备和线路将地理位置分散、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。计算机网络可以按照不同的标准进行分类，例如：

按覆盖范围分类：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。

按拓扑结构分类：总线型、星型、环型、树型、网状型等。

按传输介质分类：有线网络（如双绞线、光纤）和无线网络（如Wi-Fi、蓝牙）。

2网络协议与模型

网络协议是网络中所有设备（网络设备和主机）之间通信规则的集合。它定义了数据的格式、同步和错误检测等规则，确保网络中数据的正确传输。网络模型，如OSI七层模型和TCP/IP四层模型，是网络协议的分层结构，每一层都有其特定的功能和协议。

2.1OSI七层模型

OSI模型将网络通信功能分为七层：

物理层：处理比特流的传输。

数据链路层：提供节点间数据传输的可靠性。

网络层：负责数据包的路由选择。

传输层：提供端到端的数据传输服务。

会话层：管理会话的建立和终止。

表示层：处理数据的表示和加密。

应用层：提供应用程序的网络接口。

2.2TCP/IP四层模型

TCP/IP模型将网络通信功能分为四层：

网络接口层：处理数据的物理传输。

网络层：负责数据包的路由选择。

传输层：提供端到端的数据传输服务。

应用层：提供应用程序的网络接口。

3数据通信原理

数据通信是计算机网络中数据传输的基础，涉及数据的编码、传输、解码和错误检测。数据通信可以是同步的或异步的，可以使用基带传输或宽带传输，可以是单工、半双工或全双工通信。

3.1示例：使用Python实现简单的数据通信

importsocket

#创建一个socket对象

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

#绑定IP和端口

s.bind((localhost,12345))

#监听端口

s.listen(5)

whileTrue:

#接受客户端连接

c,addr=s.accept()

print(Gotconnectionfrom,addr)

#接收数据

data=c.recv(1024)

print(Receiveddata:,data.decode())

#发送数据

c.send(Thankyouforconnecting.encode())

#关闭连接

c.close()

上述代码创建了一个简单的TCP服务器，监听本地主机的12345端口。当有客户端连接时，服务器接收客户端发送的数据，并向客户端发送确认信息。

4网络拓扑结构

网络拓扑结构描述了网络中节点和通信线路的物理布局和逻辑布局。常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型和网状型。

4.1总线型拓扑

所有节点都连接到一个共享的通信线路（总线）上。数据在总线上广播，所有节点都能接收到数据，但只有目标节点会处理数据。

4.2星型拓扑

所有节点都直接连接到一个中心节点（如交换机或集线器）。中心节点负责数据的转发，使得任意两个节点之间的通信都必须通过中心节点。

4.3环型拓扑

所有节点都连接成一个环，数据沿着环传递。每个节点接收到数据后，都会检查数据是否是发给自己的，如果不是，则将数据传递给下一个节点。

4.4树型拓扑

网络中的节点按照层次结构连接，类似于树的结构。数据从根节点向下传递，也可以从叶子节点向上传递。

4.5网状型拓扑

所有节点都与其他所有节点直接连接，形成一个网状结构。这种拓扑结构提供了最高的冗余度和可靠性，但成本和复杂度也最高。

以上是计算机网络基础的四个主要方面，包括网络的定义与分类、网络协议与模型、数据通信原理和网络拓扑结构。理解这些基础概念是进行网络设计与规划的前提。#需求分析与目标设定

需求分析与目标设定是网络设计与规划的首要步骤。这一阶段，我们需明确网络的最终用户、业务需求、性能指标、安全要求以及预算限制。例如，一个企业可能需要一个网络，能够支持远程办公、高速数据传输、高安全性以及低延迟的视频会议。

5示例：需求分析

假设我们正在为一家拥有100名员工的公司设计网络，他们需要访问内部服务器、外部互联网、进行视频会议以及远程办公。我们首先需要收集以下信息：

员工数量：100人

业务需求：内部服务器访问、外部互联网访问、视频会议、远程办公

性能指标：

内部服务器访问速度：100Mbps

外部互联网带宽：1Gbps

视频会议质量：高清，低延迟

安全要求：防火墙、入侵检测系统