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计算机网络基础

1网络体系结构与协议

网络体系结构是网络各层及其协议的集合，它定义了网络中数据传输的规则和标准。在计算机网络中，最著名的体系结构是OSI（开放系统互连）模型和TCP/IP模型。

1.1OSI模型

OSI模型分为七层，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。每一层都有其特定的功能，例如物理层负责数据的物理传输，网络层负责数据包的路由选择，应用层则提供用户接口和应用服务。

1.2TCP/IP模型

TCP/IP模型分为四层，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。TCP/IP模型是互联网的基础，其中的TCP（传输控制协议）和IP（互联网协议）是两个最重要的协议，分别负责数据的可靠传输和数据包的路由选择。

1.3协议示例：TCP三次握手

TCP协议在建立连接时，需要进行三次握手。以下是Python代码示例：

importsocket

#创建socket对象

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

#绑定IP和端口

s.bind((localhost,12345))

#监听连接

s.listen(5)

whileTrue:

#接受连接

conn,addr=s.accept()

print(Connectedby,addr)

#发送数据

conn.sendall(bHello,World!)

#关闭连接

conn.close()

在上述代码中，我们创建了一个TCP服务器，它监听12345端口的连接。当有客户端连接时，服务器会发送”Hello,World!“的消息，然后关闭连接。这就是TCP三次握手的过程。

2数据通信原理

数据通信是计算机网络的基础，它涉及到数据的编码、传输、解码和错误检测等过程。在数据通信中，最常用的技术是调制解调和编码解码。

2.1调制解调

调制解调是将数字信号转换为模拟信号，或者将模拟信号转换为数字信号的过程。在计算机网络中，由于数字信号在长距离传输中容易受到干扰，因此需要将其转换为模拟信号进行传输。到达目的地后，再将模拟信号转换回数字信号。

2.2编码解码

编码解码是将数据转换为适合传输的信号，或者将传输的信号转换回数据的过程。在计算机网络中，最常用的编码技术是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。

3网络设备与拓扑结构

网络设备是计算机网络中的硬件设备，它们负责数据的传输、接收和处理。网络设备包括路由器、交换机、集线器、网桥、网关等。

3.1路由器

路由器是网络设备中的一种，它负责在网络层进行数据包的路由选择。路由器通过查找路由表，决定数据包的传输路径。

3.2交换机

交换机是网络设备中的一种，它负责在数据链路层进行数据的转发。交换机通过学习MAC地址，建立MAC地址表，然后根据MAC地址表进行数据的转发。

3.3拓扑结构

网络拓扑结构是网络中设备的连接方式，它决定了网络的性能和可靠性。网络拓扑结构包括总线型、星型、环型、树型、网状型等。

3.4拓扑结构示例：星型拓扑

星型拓扑是一种常见的网络拓扑结构，其中所有设备都连接到一个中心设备，如交换机或集线器。以下是星型拓扑的示例：

++

|Switch|

++

/|\

/|\

PC1PC2PC3PC4

在上述示例中，所有PC都连接到一个中心交换机。当PC1需要向PC2发送数据时，它会将数据发送到交换机，然后交换机将数据转发给PC2。这样，即使其他PC正在传输数据，PC1和PC2之间的通信也不会受到影响。#物联网概论

4物联网的概念与应用

物联网（InternetofThings，IoT）是指通过信息传感设备，如射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

4.1应用实例

物联网在多个领域有广泛的应用，例如：

智能家居：通过物联网技术，家中的各种设备如灯光、空调、安防系统等可以实现远程控制和自动化管理。

智能交通：利用物联网技术，可以实时监控交通流量，优化交通信号灯的控制，减少交通拥堵。

工业4.0：在制造业中，物联网技