计算机网络技术基础知识

一、计算机网络可以根据不同的标准被分为多种类型。以下是一些常见的分类方法：

1. 按照覆盖范围：

   • 个人区域网络（PAN, Personal Area Network）：这种网络覆盖范围非常有限，通常用于个人设备之间的连接，如手机、笔记本电脑、耳机之间。
   • 局域网（LAN, Local Area Network）：在局部区域范围内将计算机、外设和通信设备通过高速通信线路互连起来的网络系统。常见于一栋大楼、一个校园或一个企业内。局域网覆盖的区域范围较小，连接速率较高。
   • 城域网（MAN, Metropolitan Area Network）：连接一个城市范围内的计算机，连接距离约为10~100公里，介于局域网和广域网之间。
   • 广域网（WAN, Wide Area Network）：将不同城市或不同国家之间的局域网互联起来。广域网由终端设备、结点交换设备和传送设备组成，连接通常是租用电话线或用专线建造的。

2. 按照使用者：

   • 公用网络：由国家的电信公司出资建造的大型网络，由国家政府电信部门管理和控制，网络内的传输和转接装置可提供给任何部门和单位使用。
   • 私有网络：由一个政府部门或一个公司组建经营，仅供本部门或单位使用，不向本单位外的人提供服务的网络。

3. 按照传输技术：

   • 有线网络：通过电缆（如铜线、光纤）传输数据。
   • 无线网络：通过无线技术（如Wi-Fi、蓝牙）传输数据。

4. 按照拓扑结构：

   • 星型网络：所有节点都直接连接到一个中央节点。
   • 环形网络：每个节点只与两个其他节点直接连接，形成一个闭环。
   • 总线型网络：所有节点都连接到一个共享的通信线路上。
   • 网状网络：节点之间存在多个连接，数据可以通过不同的路径传输。

5. 按照访问方法：

   • 广播网络：信息从一个节点发送到网络上的所有节点。
   • 点对点网络（P2P, Peer-to-Peer）：网络中的节点可以直接相互通信，无需中央服务器。

6. 按照服务和协议：

   • 因特网：一个全球性的网络，基于TCP/IP协议。
   • 内联网（Intranet）和外联网（Extranet）：分别指仅供组织内部使用的网络和允许组织外部特定用户访问的网络。

7. 按照服务和协议：

   1. 单播（Unicast）：在这种传输方式中，信息从一个单一的源点发送到一个单一的目的点。这是最常见的信息传输模式，用于点对点通信。

   2. 广播（Broadcast）：在广播传输中，信息从一个源点发送到网络上的所有节点。这种方式在局域网中较为常见，如以太网（Ethernet）技术，其中一个设备发送的信息可以被同一网络中的所有设备接收。

   3. 多播（Multicast）：多播是指信息从一个或多个源点发送到多个指定的目的点。这种方式适用于视频会议和在线直播等场景，能有效减少网络带宽的使用。

   4. 任播（Anycast）：

      任播是互联网协议版本6（IPv6）中引入的一种通信方式，其中信息从源发送到一组接收者中的任何一个，通常是距离最近的一个。这种方式常用于分布式系统中，提高访问速度和负载均衡。 

8. 按照网络的交换方式：

   • 电路交换网：在两台计算机相互通信时，使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用这条线路进行信息传输，类似于电话通信。
   • 报文交换网：转接交换机实现将接收的信息存储，当所需线路空闲时，再将信息转发出去。充分利用线路的空闲，但增加了延时。
   • 分组交换网：将每个报文分成有限长度的小分组，发送和交换以分组为单位，接收端将收到的分组拼装成完整的报文。
   • 信元交换网：在分组交换的基础上发展，采用异步传输模式。

 

二、TCP/IP模型各层所使用的模型

TCP/IP模型是一个四层协议栈，它定义了计算机网络中数据从源到目的地传输的过程。这四层分别是应用层、传输层、网络互连层（也称为网络层）和网络接口层。每一层都使用特定的协议来执行其职责。以下是每一层及其常用协议的简要说明：

1. 应用层：

   • 应用层直接为用户的应用程序提供服务。它定义了用于网络中的各种应用服务和数据交换的协议。
   • 常用协议包括：
     • HTTP（超文本传输协议）：用于网页浏览。
     • HTTPS（HTTP Secure）：安全的网页浏览。
     • FTP（文件传输协议）：用于文件上传和下载。
     • SMTP（简单邮件传输协议）：发送电子邮件。
     • POP3（邮局协议第三版）和IMAP（互联网消息访问协议）：接收电子邮件。
     • DNS（域名系统）：将域名转换为IP地址。

2. 传输层：

   • 传输层负责在网络中的两个主机之间提供端到端的数据传输。
   • 常用协议包括：
     • TCP（传输控制协议）：提供可靠的、面向连接的数据传输服务，保证数据的顺序和完整性。
     • UDP（用户数据报协议）：提供无连接的数据传输服务，适用于对速度要求高但可以容忍一定丢包的应用，如视频会议。

3. 网络互连层（网络层）：

   • 网络层处理数据包在网络中的路由和转发。
   • 常用协议包括：
     • IP（互联网协议）：负责将数据包从源主机路由到目的主机。IP协议有两个版本：IPv4和IPv6。
     • ICMP（互联网控制消息协议）：用于传递控制消息，如错误报告和网络查询。

4. 网络接口层：

   • 网络接口层负责数据的物理传输，包括对物理设备的管理。这一层通常包括与实际网络硬件和介质（如以太网、Wi-Fi）相关的协议和技术。
   • 在这一层，并没有特定的“协议”名称，因为它涉及的是数据链路层和物理层的技术，如以太网（Ethernet）、光纤、DSL等。

TCP/IP模型简化了复杂的网络通信过程，通过将网络通信分解为四个抽象层次，使得不同的技术和协议能够在各自的层次上独立工作，同时保持整个系统的协同工作。

三、计算机网络的组成

计算机网络的组成可以从物理组件、功能组件和协议三个主要方面来描述，以确保网络中的数据正确、高效地传输。

物理组件

1. 终端设备：

   包括用于输入、输出和处理数据的设备，如个人计算机、智能手机、服务器等。

2. 网络介质：

   数据传输的物理路径，可以是有线（如双绞线、光纤）或无线（如无线电波、微波）。

3. 交换设备：

   用于连接多个网络设备，并在它们之间转发数据，例如交换机、路由器。

4. 网络接口卡（NIC）：

   安装在网络设备上，用于连接网络介质，并执行数据的封装和解封装。

功能组件

1. 资源共享：

   允许网络中的设备共享资源，如文件服务器上的数据、打印机等。

2. 通信服务：

   支持设备之间的数据交换，包括文本、音频和视频通信。

3. 网络软件：

   包括操作系统中的网络功能、网络管理软件以及实现特定网络协议的软件。

协议

1. 传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）：

   互联网上最常用的协议套件，定义了数据在网络上的传输方式。

2. 应用层协议：

   定义了网络服务的具体实现，如HTTP、FTP、SMTP等。

3. 网络层协议：

   负责数据包的路由和转发，最著名的是IP协议。

4. 数据链路层和物理层协议：

   定义了通过网络媒体传输数据的具体方式，如以太网协议。

计算机网络的组成不仅包括物理设备和连接介质，还包括实现网络功能的软件和协议。这些组件共同工作，以实现数据的高效、可靠传输。

四、Internet出现的意义是什么

互联网的出现和发展对社会、经济、文化等多个方面产生了深远的影响，其意义可以从多个角度来解读：

1. 信息共享和获取的便利化：

   互联网极大地降低了信息传播的成本，使得人们可以轻松地访问和分享大量信息。这不仅提高了知识的传播效率，而且促进了教育资源的公平化。

2. 通信方式的革命：

   互联网彻底改变了人们的通信方式，邮件、即时消息、社交媒体等工具使得跨时区的即时通信成为可能，缩短了人与人之间的距离。

3. 经济形态的变革：

   电子商务、网络营销、远程工作等新兴业态的出现，改变了传统的商业模式和工作方式，推动了全球化贸易和服务的发展。

4. 促进全球化进程：

   互联网打破了地理界限，使得世界各地的人们可以轻松地交流和合作，促进了文化、经济和技术的全球交流和融合。

5. 创新和技术发展的加速器：

   互联网是技术创新和发展的重要平台，它促进了新技术、新应用的迅速传播和应用，加速了科技进步和社会变革。

6. 公民社会和民主的促进：

   通过提供表达意见、组织活动和传播信息的平台，互联网增强了公民参与政治、社会事务的能力，有助于推动社会公正和民主进程。

7. 教育和自我发展：

   互联网提供了丰富的学习资源和在线教育平台，使得个人能够不受时间和地点的限制，进行终身学习和自我提升。