软件工程-基础课程-计算机网络_数据通信基础.docxVIP

PAGE1

PAGE1

计算机网络概述

1计算机网络的定义与分类

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计算机系统。计算机网络的定义强调了几个关键点：地理位置的差异、独立功能的计算机、外部设备的连接、通信线路、网络操作系统、网络管理软件、网络通信协议以及资源共享和信息传递的目标。

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）：通常覆盖一个较小的地理区域，如一个办公室、一个学校或一个建筑物。局域网的特点是传输速率高、延迟低、误码率低。例如，使用以太网协议的网络，其数据传输速率可以达到10Gbps。

城域网（MAN）：覆盖范围介于局域网和广域网之间，通常是一个城市或一个大区域。城域网的传输速率和延迟介于局域网和广域网之间。

广域网（WAN）：覆盖范围广泛，可以是一个国家、一个洲甚至全球。广域网的特点是传输速率较低、延迟较高、误码率较高。例如，互联网就是一个典型的广域网。

个人区域网（PAN）：覆盖范围最小，通常是一个人的工作或生活空间，如使用蓝牙或USB连接的设备网络。

存储区域网（SAN）：专门用于数据存储的网络，提供高速的数据访问，通常用于数据中心。

2计算机网络的发展历史与趋势

计算机网络的发展历史可以追溯到20世纪60年代，当时美国国防部的高级研究计划署（ARPA）开发了ARPANET，这是互联网的前身。自那时起，计算机网络经历了从点对点连接到局域网、城域网、广域网，再到互联网的演变过程。随着技术的发展，计算机网络的传输速率、覆盖范围、服务质量等方面都有了显著的提升。

计算机网络的发展趋势主要体现在以下几个方面：

高速化：随着光纤通信、无线通信技术的发展，网络的传输速率不断提高，从最初的Kbps到现在的Gbps甚至Tbps。

智能化：网络设备和网络管理软件的智能化程度不断提高，如SDN（SoftwareDefinedNetwork）技术，使得网络的配置和管理更加灵活和高效。

移动化：随着移动通信技术的发展，移动网络已经成为计算机网络的重要组成部分，如4G、5G网络。

物联网化：物联网技术的发展，使得各种设备都可以通过网络进行连接和通信，如智能家居、智能城市等。

云计算化：云计算技术的发展，使得网络不仅可以传输数据，还可以提供计算资源和服务，如云存储、云服务器等。

安全化：随着网络攻击和网络犯罪的增多，网络安全技术的发展成为计算机网络发展的重要趋势，如防火墙、入侵检测系统、加密技术等。

例如，以下是一个使用Python实现的简单网络通信的例子，它使用了socket库，这是一个用于网络编程的标准库。

importsocket

#创建socket对象

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

#绑定地址和端口

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)

#发送数据

c.send(Thankyouforconnecting)

#关闭连接

c.close()

在这个例子中，我们创建了一个socket对象，然后绑定了本地主机的12345端口，开始监听这个端口。当有客户端连接时，我们接受这个连接，然后发送一条消息，最后关闭连接。这个例子展示了计算机网络中基本的通信过程：创建连接、发送数据、关闭连接。#数据通信基础

3信号与数据的关系

在计算机网络中，数据通信是通过信号在物理介质上传输来实现的。信号可以是模拟的，也可以是数字的。信号是数据的物理表示，而数据是信息的逻辑表示。数据通信的基础在于如何将数据转换为信号，以及如何在接收端将信号还原为数据。

3.1模拟信号

模拟信号是连续变化的信号，可以表示为电压、电流或光强度的变化。在早期的通信系统中，如电话网络，模拟信号被广泛使用。模拟信号的优点在于它们可以非常自然地表示声音、图像等连续变化的信息。

3.2数字信号

数字信号是离散的信号，通常表示为二进制序列。在现代计算机网络中，数字信号是主流，因为它们更容易被处理和传输，且抗干扰能力更强。数字信号通过将连续的信息转换为一系列的0和1来表示数据。

4模拟信号与数字信号转换

在数据通信中，模拟信号和数字信号之间的转换是至关重要的。这种转换通过调制和解调的过程来实现，通常由调制解调器（Modem）完成。

4