计算机网络是现代社会信息交流的基础设施,它涉及到众多的基础概念和技术。本笔记将对计算机网络的基础概念进行细致讲解,以帮助读者建立计算机网络的知识框架。这门课程的内容虽然艰深,但对于我们日常生活中离不开的网络环境而言,是必须要掌握的知识。 计算机网络是指将地理位置分散的、功能上独立的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来,以实现资源共享和信息传递的系统。网络可以分为局域网(LAN)、城域网(MAN)和广域网(WAN)等几种类型,每种类型在规模、覆盖范围和连接方式上都有不同的特点。 互联网是全球最大的计算机网络集合,它是由众多的网络通过网关或路由器连接成的一个网间网。RFC(请求评论)是互联网标准规范的文档,它详细描述了网络协议和标准。 在计算机网络中,数据的传输是以数据包(Packet)、帧(Frame)、段(Segment)为单位进行的,其中TCP/IP模型和OSI/RM模型是最常见的两种网络协议模型。TCP/IP模型是四层结构,包括应用层、传输层、网际层和网络接口层;OSI/RM模型则更为详细,是一个七层模型,从上至下分为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。 网络协议中的TCP(传输控制协议)是面向连接的协议,它负责提供可靠的数据传输服务,而IP(网际协议)则是负责数据包的路由和传输。 数据链路层负责在相邻节点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据,常见的数据链路层技术包括以太网(Ethernet)、点对点协议(PPP)等。 物理层涉及到信号的传输,包括模拟信号和数字信号。数字信号通过调制技术转换为模拟信号进行传输,而接收端则通过解调技术将模拟信号恢复为数字信号。 在数据链路层,还会涉及到两种通信方式:半双工和全双工。半双工只能在一个方向上进行数据传输,而全双工可以同时在两个方向上传输数据。带宽(Baud)是衡量数据传输速率的单位,表示单位时间内传输的信号波形数量。 传输介质是网络中用于数据传输的物理通道,常见的传输介质包括双绞线(Twisted Pair)、同轴电缆(Coaxial Cable)和光纤(Optical Fiber)等。 在局域网中,常见的拓扑结构有星型拓扑、环型拓扑等。星型拓扑中,所有的设备都连接到一个中心点(如交换机或集线器)上;环型拓扑中,设备通过一个环路连接起来。 网络设备在计算机网络中扮演着重要角色,其中包括数据终端设备(DTE)、数据电路终端设备(DCE)、调制解调器(Modem)等。调制解调器是一种可以将模拟信号和数字信号互相转换的设备,它在发送和接收端之间提供数据传输功能。 传输介质的另一端连接的是网络接口卡(NIC),它负责网络硬件和传输介质之间的数据交换。在物理层与数据链路层之间,还需要一系列的协议和标准来进行数据封装和传输,这包括802.2 LLC、HDLC、PPP等。 局域网技术中,以太网是目前最流行的局域网技术之一,它有各种不同的标准,比如10Base-T、100Base-TX等。以太网采用的介质访问控制协议是CSMA/CD(载波侦听多路访问/碰撞检测),它用于控制多台计算机对共享信道的访问。 无线网络技术也是计算机网络领域的一个重要分支,其中802.11标准定义了无线局域网的技术规范,也被称为Wi-Fi。无线网络技术同样遵循OSI/RM模型和TCP/IP模型,提供了无线接入点(Access Point)来连接终端设备。 网络协议的另一个重要概念是虚拟局域网(VLAN),它允许多个局域网逻辑上跨越物理设备进行分段,提高了网络的灵活性和安全性。 除此之外,网络中的错误检测和校正也非常重要。常用的错误检测方法包括循环冗余校验(CRC)、自动重传请求(ARQ)等。CRC使用一种特定的算法来检测数据传输或存储中的错误,而ARQ则通过请求发送方重新发送数据包来保证数据的正确传递。 网络中还有许多相关的概念和术语,例如MAC地址(Media Access Control Address)是数据链路层地址,用于指定网络中的唯一设备;IP地址则是网络层地址,用于标识网络中的设备;而MAC子层则是数据链路层中负责控制数据链路连接的部分。 以上内容涵盖了计算机网络的基础概念,包括网络的分类、网络的拓扑结构、传输介质、网络协议、数据封装与传输等重要知识点,这些知识对于理解和深入学习计算机网络都是必不可少的基础。考研复习的同学们应重点把握这些基础知识,为后续学习打下坚实的基础。
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