软件工程-基础课程-计算机网络_网络协议与体系结构.docxVIP

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计算机网络基础

1网络的定义与功能

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，实现资源共享和信息传递的系统。网络的主要功能包括：

资源共享：网络中的计算机可以共享硬件资源（如打印机、存储设备）和软件资源（如应用程序、数据）。

信息传递：网络允许数据和信息在不同计算机之间传输，支持电子邮件、文件传输、远程登录等服务。

分布式处理：网络可以将任务分配给多台计算机，实现分布式处理，提高处理速度和效率。

数据通信：网络提供数据通信功能，使计算机之间能够进行数据交换和通信。

2网络的分类

计算机网络根据覆盖范围、拓扑结构、传输介质等不同标准可以进行多种分类。主要分类包括：

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、学校或家庭网络。

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，如城市范围内的网络。

广域网（WAN）：覆盖范围广泛，可以跨越国家甚至全球，如互联网。

3数据通信基础

数据通信是计算机网络中信息传输的基础，涉及数据的编码、传输、接收和解码。数据通信的关键概念包括：

比特（Bit）：数据通信的基本单位，表示二进制数中的一个位。

字节（Byte）：由8个比特组成的数据单位，用于表示字符、数字等信息。

数据传输速率：通常用比特每秒（bps）表示，描述数据传输的速度。

编码与解码：数据在传输前需要进行编码，以适应传输介质的特性；接收端则需要进行解码，将信号还原为原始数据。

3.1示例：ASCII编码

ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）是一种常用的字符编码标准，使用7位二进制数表示128个字符。例如，字符’A’的ASCII码为65，其二进制表示

#Python示例：ASCII编码转换

char=A

ascii_code=ord(char)#将字符转换为ASCII码

binary_representation=format(ascii_code,07b)#将ASCII码转换为7位二进制表示

print(f字符{char}的ASCII码为：{ascii_code})

print(f字符{char}的二进制表示为：{binary_representation})

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关系。常见的网络拓扑结构包括：

总线型（Bus）：所有节点共享一条通信线路，数据在总线上广播，所有节点都能接收。

星型（Star）：所有节点通过独立的线路连接到一个中心节点（如交换机），中心节点负责数据的转发。

环型（Ring）：节点通过线路形成一个闭合的环，数据沿环传递，每个节点接收后转发给下一个节点。

树型（Tree）：网络结构呈树状，数据从根节点向下传递，适用于大型网络。

网状（Mesh）：所有节点之间都有直接的通信线路，提供高可靠性和冗余，但成本较高。

4.1示例：星型拓扑结构

星型拓扑结构中，所有计算机都连接到一个中心设备，如交换机。当计算机A需要向计算机B发送数据时，数据首先发送到中心设备，然后由中心设备转发给计算机B。

#Python示例：模拟星型拓扑结构的数据转发

classSwitch:

def__init__(self):

self.connected_devices=[]

defconnect_device(self,device):

self.connected_devices.append(device)

defforward_data(self,source,destination,data):

ifdestinationinself.connected_devices:

destination.receive_data(data)

else:

print(目标设备未连接到交换机)

classDevice:

def__init__(self,name):

=name

defreceive_data(self,data):

print(f{}收到数据：{data})

#创建交换机

switch=Switch()

#连接设备

device_A=Device(A)

device_B=Device(B)

switch.connect_device(device_A)