計算機網絡技術原理

1.計算機網絡原理是指計算機網絡的基本概念、體系結構、協議和應用等方面的知識。《計算機網絡原理》是計算機類專業本科生的一門專業基礎必修課程，旨在讓學生系統掌握計算機網絡的相關知識和原理，深刻理解OSI/RM和TCP/IP網絡體系結構，具備進行協議分析的能力。該課程分為三篇，分別從平面、立體和應用程序三個角度觀察計算機網絡，將計算機網絡的基本原理分解成相對獨立的三個層次。計算機網絡的發展歷史可以追溯到計算機誕生之初，隨着技術的發展，越來越需要在計算機之間進行快速、大量的信息交換，於是人們便將計算機技術與通信技術進行結合，誕生了計算機網絡。

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計算機網絡基本原理是什麼

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計算機網絡工作原理是將地理位置不同的具有功能的多台計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統，網絡管理軟件及網絡通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞。

計算機網絡向用户提供的最重要的功能有兩個，即連通性和共享。

計算機網絡的功能

數據通信

數據通信是計算機網絡的最主要的功能之一。數據通信是依照一定的通信協議，利用數據傳輸技術在兩個終端之間傳遞數據信息的一種通信方式和通信業務。它可實現計算機和計算機、計算機和終端以及終端與終端之間的數據信息傳遞，是繼電報、電話業務之後的第三種最大的通信業務。數據通信中傳遞的信息均以二進制數據形式來表現，數據通信的另一個特點是總是與遠程信息處理相聯繫，是包括科學計算、過程控制、信息檢索等內容的廣義的信息處理。

資源共享

資源共享是人們建立計算機網絡的主要目的之一。計算機資源包括硬件資源、軟件資源和數據資源。硬件資源的共享可以提高設備的利用率，避免設備的重複投資，如利用計算機網絡建立網絡打印機；軟件資源和數據資源的共享可以充分利用已有的信息資源，減少軟件開發過程中的勞動，避免大型數據庫的重複建設。

集中管理

計算機網絡技術的發展和應用，已使得現代的辦公手段、經營管理等發生了變化。目前，已經有了許多管理信息系統、辦公自動化系統等，通過這些系統可以實現日常工作的集中管理，提高工作效率，增加經濟效益。

實現分佈式處理

網絡技術的發展，使得分佈式計算成為可能。對於大型的課題，可以分為許許多多小題目，由不同的計算機分別完成，然後再集中起來，解決問題。

負荷均衡

負荷均衡是指工作被均勻的分配給網絡上的各台計算機系統。網絡控制中心負責分配和檢測，當某台計算機負荷過重時，系統會自動轉移負荷到較輕的計算機系統去處理。

由此可見，計算機網絡可以大大擴展計算機系統的功能，擴大其應用範圍，提高可靠性，為用户提供方便，同時也減少了費用，提高了性能價格比。

計算機網絡工作原理是什麼？

關於計算機網絡的定義。

廣義的觀點：計算機技術與通信技術相結合，實現遠程信息處理或進一步達到資源共享的系統；資源共享的觀點：以能夠相互共享資源的方式連接起來，並且各自具有功能的計算機系統的集合；對用户透明的觀點：存在一個能為用户自動管理資源的網絡操作系統，由它來調用完成用户任務所需要的資源，而整個網絡像一個大的計算機系統一樣對用户是透明的，實際上這種觀點描述的是一個分佈式系統。

1、支撐計算機網絡的有兩大技術原理：

1）計算機（廣義上的計算機） 2）通信技術（包括接入和輸出技術）

前者的存在使得用户有了強大的數據錄入、處理、輸出能力，後者使得信息的遠程即時交換和共享成為可能。

2． 計算機網絡的拓樸結構。

答：計算機網絡採用拓樸學的研究方法，將網絡中的設備定義為結點，把兩個設備之間的連接線路定義為鏈路。計算機網絡也是由一組結點和鏈路組成的的幾何圖形，這就是拓樸結構。

分類：按信道類型分，分為點---點線路通信子網和廣播信道的通信子網。採用點——點連線的通信子網的基本結構有四類：星狀、環狀、樹狀和網狀；廣播信道通子網有總線狀、環狀和無線狀。

3． 計算機網絡的體系結構

答：將計算機網絡的層次結構模型和分層協議的集合定義為計算機網絡體系結構。

4．計算機網絡的協議三要素

答：三要素是：1，語法：關於諸如數據格式及信號電平等的規定；2，語義：關於協議動作和差錯處理等控制信息；3，定時：包含速率匹配和排序等。

5．OSI七層協議體系結構和各級的主要作用

答：七層指：由低到高，依次是物理層，數據鏈路層，網絡層，傳輸層，會話層，表示層和應用層。

6．TCP/IP協議體系結構

答：TCP/IP是一個協議系列，目前已飲食了100多個協議，用於將各種計算機和數據通信設備組成計算機網絡。

TCP/IP協議具有如下特點：1，協議標準具有開放性，其於特定的計算機硬件與操作系統，可以免費使用；2，統一分配網絡地址，使得整個TCP/IP設備在網絡中都具有惟一的IP地址。

分層：應用層（SMTP, DNS, NFS, FTP, Telnet, Others）、傳輸層（TCP,UDP）、互聯層（IP，ICMP, ARP, RARP）、主機——網絡層(Ethernet, ARPANET, PDN ,Others)。

傳輸控制協議TCP：定義了兩台計算機之間進行可靠數據傳輸所交換的數據和確認信息的格式，以及計算機為了確保數據的正確到達而採取的措施。

7、計算機通信常用原理

虛電路可分為永久虛電路和交換虛電路。

X.25協議描述了主機（DTE）與分組交換網（PSN）之間的接口標準。

X.25的分組級相當於OSI參考模型中的網絡層，主要功能是向主機提供多信道的虛電路服務。

幀中繼的層次結構中只有物理層和鏈路層，採用光纖作為傳輸介質。

幀中繼的常見應用：1，局域網的互聯，2，語音傳輸，3，文件傳輸。

ATM（異步傳輸模式），ATM的信元具有固定的長度，53個字節，5個自己是信頭，48個字節是信息段。

ATM網絡環境由兩部分組成：ATM網絡和ATM終端用户。

局域網L3交換技術：Fast IP技術，Net Flow技術

廣域網L3交換技術：Tag Switching

虛擬局域網：是通過路由和交換設備在網絡的物理拓撲結構基礎上建立的邏輯網絡。

虛擬局域網的交換技術：端換、幀交換、元交換。

虛擬局域網的劃分方法：按交換端口號、按MAC地址、按第三層協議。

VPN（虛擬專用網），特點：1，安全保障，2，服務質量保證，3，可擴充性和靈活性，4，可管理性。

VPN的安全技術：隧道技術、加解密技術、密鑰管理技術、使用者與設備身份認證技術。

網絡管理基本功能：故障管理、計費管理、配置管理、性能管理、安全管理。

SNMP（簡單網絡管理協議），CMIS/CMIP（公共管理信息服務和公共管理信息協議）。

計算機網絡原理詳解學生必看

計算機網絡原理詳解

計算機網絡基礎

線路(網線，光纖，無線。。。)

計算機終端(服務器， 電腦設備， 終端機， POS機，

ATM機。。。)

網絡設備(路由器，交換機，中繼器，光電轉換器，負

載均衡，防火牆，中繼器。。。)

軟件和協議

網絡通信的目的：通信和資源共享

網絡的七層模型：物理層，數據鏈路層，網絡層，傳輸

層，會話層，表示層，應用層

物理層

目的：保證原始數據比特流的無誤傳輸；

任務：確定與物理媒體相關的機械特性，電氣特性、機械

特性、功能特性以及規程特性

機械特性：連接器形式與插針分配電氣特性：接口電氣信號

特性。

功能特性：數據傳遞、控制、定時、接地規程特性：接口電

路所使用的規程

國物理層-寬帶

帶寬的單位：bps(比特率) ， 即bits/sec

帶寬的大小，指的是每秒能吞吐多少個“位”(0/1)

文件的大小，指的是1字節=8位(8個0/1)距離與寬帶

成反比，距離越遠，帶寬越低

例如：局域網的帶寬比廣域網大；

物理層：將二進制的數字信息比特流從一個節點傳輸到

下一個節點

設備：線路(網線、光纖，無線，同軸電纜等)，網卡，

無線(3G， 4G， 5G， 藍牙， 紅外， WiFi)

物理層-網卡的作用：

將數字信息進行串/並轉換；

地址標識；

數據幀的封裝和拆卸；

MAC地址：又叫網卡地址， 48bits(8個字節) ， 0~23位

是廠商代碼，24~47位是產商自行分派

口計算機內部：CPU， 內存， 硬盤， 鍵盤

例如代碼程序，已知：定義變量a=1.b=2求：X=a+b

的結果。

回計算機計算原理：

第一步，計算機會在內存中，劃分-塊區域，表示為

a，大小為1，表示為b，大小為2；

第二步， CPU從內存中取到到數據進行計算， 再把計

算結果存儲到內存中，表示為X，大小為3：

緩存：

由於CPU， 內存和硬盤傳輸效率不同， CPU>內存>

硬盤，所以需要緩存進行數據暫存，緩存大小不同，影

響電腦性能；

內存和硬盤的區別：

斷電下，硬盤的數據會保存下來，但是內存/緩存的

數據會丟失；

CPU：

位數：一位按照8位的倍數，32位，64位表示一個脈衝可

以傳輸64個bits；

主頻：2.6GHZ， -秒鐘傳輸2.6G， 1k=1024KB1M=

1000K1G=1024M1G=10億bits 2.6GHZ相當於一秒鐘

64*26億bits

數據鏈路層

目的：保證數據在物理鏈路上實現可靠的傳輸

數據的封裝和拆卸

地址標識

數據校驗，如：1101101100，在尾部加上數據準確性

檢查，如果1為偶數就是1，奇數為0.接收端看接收到的

數據中1是不是為偶數，是則表示數據接收是對的，存往一

點風險955

網絡層

網絡層數據傳輸單位(包)，其作用有：

路由選擇；

實現數據跨網絡的鏈接；

IP協議

網絡層包含：版本號，頭度，服務器類型，數據包總

長度，生存期，源地址，目標地址等

IP協議--地址

IPV 4地址由32位二進制數字組成， 每8位為一段， 共

分為4段，段間用"."隔開，為了便於閲讀，每一段表示為

其對應的十進制數字，稱為“點分十進制”表示形式；

IPV 4地址由類型， 網絡號和主機號三個部分組成，

路由尋址時，首先根據地質的網絡號到達網絡，然後利

用主機號達到主機；

IPV 4地址分為5類， 不同的類型適用於不同規模的網絡

IP地址在0~255之間，255為廣播地址，0表示網段

網絡號：IP地址和子網掩碼進行邏輯與計算的結果

例如：IP：10.102.129.158子網掩碼：255.255.255.0

十進制轉換成二進制：除二取餘數，一位數不夠時，補0

傳輸層

物理層+數據鏈路層+網絡層：實現數據從原主機的網卡送

到目標主機的網卡中；

物理層+數據鏈路層+網絡層+傳輸層：實現數據從源主機

的進程送到目標主機的應用程序進程(端口號)

傳輸的目的：

實現數據從源進程到目標進程的傳輸；

斷點續傳；

擁塞控制

傳輸層的兩個協議：UDP協議， TCP協議， 兩個協議區別

如下：

UDP無連接協議， TCP是面向連接的協議；

TCP比UDP更可靠；

UDP比TCP要佔用的網開銷小很多

端口號的概念：

對於TCP或UDP的應用程序， 都有標識該應用程序

的端口號，即端口號用於區分各種應用；

端口號的長度是16位，可提供65536(2的16次方)個

不同的端口號；

端口號1-255是公共端口號， 256-1024是用於Unix

服務；

端口號的另一種分配方法叫本地分配，使用1024以

上的端口號，本地分配方式不受網絡規模，但是通

信雙方要預先知道。

網絡連接的三次握手和四次斷開，例如A和B的進行通

信，三次握手四次釋放過程如下：

三次握手：

1.A發請求給B(希望對方可以一起吃飯， SYN， seq=0)

2.B回覆A(可以一起吃飯， ， SYN， seq=0，ACK ACK

number=1)

3.A確認收到B的確認消息(ACK ACK number=1)

四次斷開：

1.A告訴B， 數據發送完了(序號n， FIN=1)

2.B告訴A， 收到最後一個消息了(ACK number=n+1，

ACK flag=1)

3.B的數據發送完了後，B告訴A，數據發送完了(序號m，

FIN=1)

4.A告訴B， 收到了最後一個消息(ACK number=m+1，

ACK flag=1)

應用層

應用層，確定數據格式，數據加密，數據壓縮等；

應用層常用的協議：

HTTP協議：HyperText Transfer Protocol超文本傳輸

協議，是應用層協議，請求和響應應有固定的格式，

請求由四部分組成：請求行，請求頭，空行，請求體；

響應也是有四部分組成：響應行，響應頭，空行，請求體；

接口請求的方式有：GE獲聯資源) ， POS PE傳送數據)