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计算机网络基础

计算机网络概述

网络通信基础

局域网技术

广域网技术

互联网应用技术

网络安全与管理

目录

01

计算机网络概述

计算机网络是由多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，在相应软件支持下实现数据通信和资源共享的系统。

从20世纪60年代的ARPANET开始，经历了从局域网到广域网、从低速到高速、从单一数据通信到多媒体通信的发展历程。

发展历程

定义

计算机网络由资源子网和通信子网两部分组成。资源子网包括主机、终端、外设等，负责数据处理和资源共享；通信子网包括通信设备和线路，负责数据传输和交换。

组成

根据网络覆盖范围，计算机网络可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）；根据传输介质，可分为有线网和无线网；根据网络拓扑结构，可分为星型、环型、总线型等。

分类

功能

计算机网络具有数据通信、资源共享、分布式处理、负载均衡等功能。

应用

计算机网络已广泛应用于各个领域，如办公自动化、电子商务、在线教育、远程医疗等。同时，随着云计算、大数据等技术的发展，计算机网络的应用前景将更加广阔。

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网络通信基础

数据通信

信号

带宽

数据传输速率

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指在不同计算机或终端之间，通过传输介质进行数据交换和共享的过程。

数据在传输过程中的表示形式，可以是模拟信号或数字信号。

指传输介质能够传输信号的最大频率范围，通常以赫兹（Hz）为单位。

指单位时间内传输的数据量，通常以比特率（bps）为单位。

传输介质

用于传输信号的物理媒介，如双绞线、同轴电缆、光纤等。

通信方式

根据信号传输的方向和时间，可分为单工、半双工和全双工通信。

串行通信与并行通信

串行通信是指数据在一条传输线上按位顺序传输，而并行通信则是多位数据同时通过多条传输线进行传输。

网络协议

为实现网络通信而制定的一系列规则和约定，包括语法、语义和时序三个要素。

OSI七层模型

开放系统互联参考模型（OSI/RM）将网络通信划分为七个层次，从下往上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

TCP/IP协议族

传输控制协议/网际协议（TCP/IP）是一组网络通信协议的集合，包括TCP、IP、UDP、ICMP等多种协议，构成了互联网的基础。TCP/IP协议族分为四层，从下往上依次为网络接口层、网络层、传输层和应用层。

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局域网技术

局域网定义

局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是一种在小范围内实现计算机设备间通信的网络技术，通常覆盖一个建筑物或校园等有限地理区域。

通常局限于一个建筑物或校园内。

由于传输距离短，局域网通常具有较高的数据传输速率。

局域网通常采用有线传输方式，因此误码率相对较低。

由于网络规模较小，局域网的管理和维护相对简单。

地理范围有限

低误码率

易于管理和维护

高数据传输速率

采用基带传输

以太网使用基带传输方式，通过曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码对数字信号进行调制。

CSMA/CD协议

以太网采用载波监听多路访问/碰撞检测（CSMA/CD）协议，实现多设备间的通信。

MAC地址识别：以太网使用物理地址（MAC地址）识别设备，实现数据帧的准确传输。

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工业自动化

以太网在工业自动化领域应用，实现设备监控、数据采集等功能。

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企业内部网络

以太网作为企业内部网络的主要技术，实现员工间的文件共享、打印服务等功能。

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校园网建设

以太网在校园网络中广泛应用，为学生提供上网、教学资源共享等服务。

无线局域网使用无线电波作为传输媒介，通过扩频技术提高抗干扰能力和数据传输速率。

无线传输媒介

无线局域网采用IEEE802.11系列标准规定的MAC层协议，实现设备间的通信。

MAC层协议

加密与安全机制：无线局域网提供WEP、WPA等加密方式，确保数据传输的安全性。

无线局域网为移动办公提供便利，员工可在任何覆盖范围内的地方接入网络。

移动办公

公共场所网络覆盖

物联网应用

无线局域网广泛应用于机场、酒店、咖啡馆等公共场所，为用户提供上网服务。

无线局域网作为物联网的重要组成部分，实现智能家居、智能交通等应用场景的数据传输。

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广域网技术

覆盖范围广

传输速率低

异构性

安全性

广域网（WAN）通常覆盖较大的地理区域，甚至可能跨越国家或大陆。

广域网通常由不同类型的网络和设备组成，具有异构性。

由于广域网覆盖范围广，信号在传输过程中需要经过许多中继站和交换设备，因此传输速率相对较低。

广域网的安全性相对较低，需要采取额外的安全措施来保护数据传输。

路由器是广域网中的关键设备，它根据网络层的信息将数据包从一个网络转发到另一个网络。路由器通过维护路由表来实现数据包转发，路由表中包含了到达目的网络的最佳路径信息。

路