计算机网络与信息安全 通信基础
计算机网络与数据通信基础
计算机网络与数据通信基础
计算机网络是现代社会中极为重要的基础设施之一，它使得人们能
够快速、高效地进行信息交流和资源共享。本文将介绍计算机网络的
基本概念、分类以及常见的数据通信技术。
一、计算机网络的基本概念
计算机网络是指将多台计算机通过通信设备和传输线路连接在一起，实现资源共享和信息传输的系统。计算机网络由三个主要组成部分构成：计算机节点、通信设备和传输线路。其中，计算机节点指的是连
接在计算机网络中的每台计算机，通信设备包括路由器、交换机等设备，传输线路则是连接各个节点之间的传输介质。
计算机网络按照规模可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）和互联网（Internet）。局域网覆盖范围较小，通常在
一个办公室、楼层或校园内部建立；城域网覆盖范围相对较大，通常
是在一个城市内部建立；广域网覆盖范围更广，可以跨越多个地理位置；互联网则是由世界各地的计算机网络相互连接而成的全球性网络。
二、数据通信技术
1. 调制与解调
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，而解调则是相反的过程。调制技术常用的有频移键控调制（FSK）、相位键控调制（PSK）和正
交幅度调制（QAM）等。调制技术使得数字信号可以通过模拟传输介
质进行传输。
2. 多路复用与分用
多路复用是将多个信号合并在一个传输介质上进行传输的技术。常
用的多路复用技术有时分多路复用（TDM）和频分多路复用（FDM）。与多路复用相反，分用是将一个信号从传输介质中分离出来的技术。
3. 数字传输与编码
为了实现可靠的数字信号传输，需要使用一些编码技术。数据通信
计算机网络与信息安全
计算机网络与信息安全
计算机网络是现代信息技术发展的重要基础，而信息安全是保障网络运行和数据传输安全的关键。本文将探讨计算机网络与信息安全的概念、重要性以及相关的技术和挑战。
一、计算机网络
计算机网络是指将多台计算机互相连接起来，通过通信链路进行信息交流和资源共享的系统。它的发展使得全球范围内的信息传输变得更加便捷和高效。计算机网络通常包括局域网、广域网和互联网等不同的网络类型。
1. 局域网（LAN）
局域网是一种覆盖范围相对较小的计算机网络，通常用于办公室、学校和住宅小区等场所内部。局域网可以实现内部设备之间的快速通信和资源共享。
2. 广域网（WAN）
广域网是一种覆盖范围较大的计算机网络，通常通过电话线、光纤或卫星传输数据。广域网连接不同地理位置的局域网，实现各地网络之间的信息交流。
3. 互联网
互联网是全球范围内最大的计算机网络，它连接了数以亿计的计算机和其他设备。互联网通过TCP/IP协议进行数据传输，为人们提供了广泛的信息获取和社交交流平台。
二、信息安全的重要性
信息安全是指保护计算机系统、网络和数据免受未经授权的访问、使用、泄露、破坏等威胁和风险。信息安全对个人、组织和社会的稳定和发展具有重要意义。
1. 防止数据泄露
随着信息化程度的提高，大量的个人和机密信息存储在计算机网络中。信息泄露可能导致个人隐私泄露、商业机密外泄等重大损失，因此保护数据安全至关重要。
2. 防范网络攻击
网络攻击是指利用计算机网络漏洞，对系统进行非法入侵、破坏和攻击的行为。黑客、病毒和木马等恶意软件的存在，给网络安全带来了严峻挑战，因此信息安全技术的应用至关重要。
网络安全和信息安全的区别是什么
网络安全和信息安全的区别是什么
网络安全和信息安全是紧密相关但又不完全相同的概念。
下面是它们之间的区别：
1.范围和焦点：网络安全更注重保护计算机网络系统、设备和通信基础设
施免受未经授权的访问、攻击和破坏。而信息安全更广泛，包括保护信
息在存储、处理、传输和使用过程中的机密性、完整性和可用性。
2.技术和控制措施：网络安全主要关注保护网络基础设施和通信流量的安
全，涉及防火墙、入侵检测系统、虚拟专用网等技术手段。而信息安全
更加综合，除了网络安全措施外，还包括访问控制、加密、身份认证、
安全策略和政策等方面的控制措施。
3.范围和应用领域：网络安全通常集中在保护计算机网络和互联网上的系
统、设备和数据的安全。而信息安全更广泛，旨在保护所有形式的信息，
包括纸质文件、电子文档、数据库、移动设备等。
4.依赖和融合：网络安全通常是信息安全的基础，因为网络是信息传输和
处理的主要通道。信息安全需要依赖于网络安全来保护信息的传输和存
储过程中的安全性。
尽管网络安全和信息安全在某些方面有所重叠，但从概念和实践角度来看，它们有一定的区别。网络安全是确保计算机网络和通信基础设施的安全，而信息安全更关注整个信息生命周期中的安全性，包括获取、存储、处理和传输等方面。综合考虑两者的控制措施和策略，可以更全面地保护企业和组织的数字资产和敏感信息。
计算机数据通信基础知识及体系结构
奈氏准则描述的是有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽之间的关系。如考虑信道噪声问题，可用香农(Shannon)定律来表述，它描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。信道的最大信息传输速率为C： C=W lb b/s 其中，W为信道的带宽(以Hz为单位)，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。
*
(2) 误码率Pe：接收码元中错误码元数占传输总码元数的比例，即： Pe＝ 计算机网络通信系统中，要求误码率低于10−9。 (3) 误字率Pw：实际应用中，常由若干码元组成一个码字，因此衡量传输可靠性也用误字率表示。误字率指接收的错误码字占传输总码字的比例，即：
*
Pw＝ 传输中，有时一个码字中有两个或更多个码元出错，这和错一个码元的效果一样，因为它们都导致这个码字出错，两种情况的误字率相同，但误码率不同。可见，误字率不一定等于误码率。 (4) 误组率PB：数据通信中，可将所传输的信息中的若干字组成一组，一组一组地传送，此时接收信息中的错误组数与传输的总组数之比称误组率，即： PB＝
*
图2-7 数字信号三种编码的波形
*来自百度文库
2) 频带传输 基带传输是数据通信中一种非常重要的传输形式，但是它只能在信道上原封不动地传输二进制数字信号。 传统的 通信信道是为传输语音信号而设计的，它只适用于传输音频范围为300～3400 Hz的模拟信号，不适用于直接传输计算机的数字基带信号。为了利用 交换网实现计算机之间的数字信号传输，必须将数字信号转换成模拟信号。为此，需要在发送端选取音频范围内的某一频率的正(余)弦模拟信号作为载波，用它运载所要传输的数字信号，通过 信道将其送至另一端；在接收端再将数字信号从载波上取出来，恢复为原来的信号波形。这种利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为“频带传输”。
计算机网络与通信基础知识解析
计算机网络与通信基础知识解析
计算机网络是现代信息技术的重要组成部分，它使得数以亿计的计算机能够互相连接和通信。计算机网络不仅仅是一个简单的互联网，它是一个庞大而复杂的系统，涉及许多基本的概念和原理。在本文中，我们将对计算机网络与通信的基础知识进行解析，让读者对这一领域有更深入的理解。
首先，我们来了解计算机网络的概念。计算机网络是指通过通信链路将多台计算机连接在一起，使得它们可以相互交换信息和共享资源。计算机网络可分为局域网（LAN）、广域网（WAN）和城域网（MAN）等不同的类型。局域网通常用于小范围内的计算机互联，如家庭、办公室或学校；而广域网则用于大范围内的计算机互联，如不同城市之间的互联；城域网则是介于局域网和广域网之间的一种网络形式。
计算机网络的设计和实现离不开通信协议。通信协议是一套规则和标准，用于控制计算机之间的数据传输和通信行为。最基本的通信协议是TCP/IP协议，它是互联网中最常用的协议之一。TCP/IP协议将数据分为小的数据包，通过互联网传输，并保证数据的可靠性和正确性。除了TCP/IP协议外，还有HTTP、FTP、SMTP等其他网络协议，它们分别用于在Web浏览器、文件传输和电子邮件等方面进行通信。
在计算机网络中，还有一个重要的概念是网络拓扑。网络拓扑指的是计算机网络中各个节点（计算机）之间的物理连接方式。常见的网络拓扑包括星型拓扑、总线拓扑和环形拓扑等。星型拓扑是将所有计算机连接到一个中央节点，形成星形的结构；总线拓扑是将所有计算机连接到一个共享的总线上，形成线性的结构；环形拓扑则是将所有计算机连接成一个闭合的环形结构。不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，如星型拓扑适用于小型局域网，而总线拓扑适用于中型网络。
计算机网络与通信技术基础教程
提供数据存储、处理和共享等 服务，支持多种操作系统和应
用软件。
05
网络互联技术
网络互联概述及意义
网络互联定义
网络互联是指将两个或更多个独立的计算机 网络连接起来，以实现数据交换和资源共享 的过程。
网络互联的意义
网络互联可以扩大网络规模，提高网络性能 ，实现资源共享和数据交换，促进全球信息
化发展。
数字调制技术是将数字信号转换为模 拟信号进行传输的过程，常见的数字 调制方式包括振幅键控（ASK）、频 移键控（FSK）和相移键控（PSK） 等。
03
模拟调制技术
模拟调制技术是将模拟信号转换为适 合在信道上传输的信号的过程，常见 的模拟调制方式包括调幅（AM）、 调频（FM）和调相（PM）等。
多路复用技术
入侵检测
入侵检测是指通过对计算机网络或计 算机系统中的若干关键点收集信息并 对其进行分析，从中发现网络或系统 中是否有违反安全策略的行为和被攻 击的迹象。
防范策略
针对不同类型的入侵行为，可以采取 不同的防范策略，如加强系统漏洞修 补、限制不必要的网络服务、使用强 密码认证等。
网络管理基本概念和SNMP协议
以太网组网方法
以太网组网主要包括总线型、星型和环型三种拓扑结构，其 中星型结构以交换机为中心节点，各计算机通过网线与交换 机相连。
无线局域网技术及应用
计算机应用基础计算机网络与通信技术
计算机应用基础计算机网络与通信技术
计算机应用基础：计算机网络与通信技术
在现代社会中，计算机的应用已经广泛渗透到了我们生活的方方面面，而计算机网络与通信技术正是支撑其运作的重要基石。本文将从计算机网络的定义和意义、计算机通信的基本原理、计算机网络的分类以及计算机网络的应用等方面进行探讨，希望能够帮助读者更好地理解和应用计算机网络与通信技术。
一、计算机网络的定义和意义
计算机网络是指将多台计算机通过通信设备和通信线路相互连接起来，进行信息传递和资源共享的系统。计算机网络的意义在于实现了计算机之间的信息交流与资源共享，扩展了计算机的应用范围，提高了工作效率。
二、计算机通信的基本原理
计算机通信是指将信息从发送方传输到接收方的过程。其基本原理包括发送端和接收端的网络协议、数据的封装与解封装、信道的传输与接收等。通过网络协议的规定，数据可以按照一定的格式进行封装和解封装，以及在不同的网络设备之间进行传输与接收。
三、计算机网络的分类
根据规模和范围的不同，计算机网络可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）和互联网（Internet）等。局域网通常
用于局部范围内的计算机互联，城域网则跨越了较大的地理范围，而
广域网可以覆盖更大的区域。互联网是全球最大的计算机网络，将各
个网络连接起来，实现了全球范围的信息交流与资源共享。
四、计算机网络的应用
计算机网络的应用非常广泛，几乎涵盖了各个领域。在商业领域，
计算机网络可以实现企业内部的信息共享、资源统一管理和业务协同
工作。在教育领域，计算机网络可以为学生提供在线学习资源和远程
信息与通信专业基础知识要点
一、信息与通信工程 - 主要研究方向
1．数字电视图像通信 2．光纤通信 3．计算机通信及网络安全 4．无线通信 5．统计信号处理 6．生物信息技术 7．多媒体技术 8．智能信息处理
二、计算机通信简介：
计算机通信是一种以数据通信形式出现，在计算机与计算机之间或计算机与终端设备之间进行信息传递的方式。它是现代计算机技术与通信技术相融合的产物，在军队指挥自动化系统、武器控制系统、信息处理系统、决策分析系统、情报检索系统以及办公自动化系统等领域得到了广泛应用。
计算机通信按照传输连接方式的不同，可分为直接式和间接式两种。
直接式是指将两部计算机直接相联进行通信，可以是点对点，也可以是多点通播。间接式是指通信双方必须通过交换网络进行传输。
按照通信覆盖地域的广度，计算机通信通常分为局域式、城域式和广域式三类。
局域式是指在一局部的地域范围内（例如一个机关、学校、军营等）建立计算机通信。局域计算机通信覆盖地区的直径在
数公里以内。
城域式是指在一个城市范围内所建立的计算机通信。城域
计算机通信覆盖地区的直径在十公里到数十公里。
广域式是指在一个广泛的地域范围内所建立的计算机通信。通信范围可以超越城市和国家，以至于全球。广域计算机通信
覆盖地区的直径一般在数十公里到数干公里乃至上万公里。
在通常情况下，计算机通信都是由多台计算机通过通信线路连接成计算机通信网进行的，这样可共享网络资源，充分发挥
计算机系统的效能。
三、各种无线通信传输方式简介
目前随着通信技术的发展，无线通信技术的使用已经渗透到社会的各个角落。要实现全球对无人驾驶智能车的监控，无线
《网络安全技术》习题答案
《网络安全技术》习题答案
第1章网络安全概述
1．简答题
（1）国际标准化组织（ISO）将网络安全定义为：为保护数据处理系统而采取的技术和管理的安全措施，保护计算机硬件、软件和数据不会因偶然和故意的原因而遭到破坏、更改和泄露。网络安全包括两方面内容：一是网络的系统安全，二是网络的信息安全。
国际电信联盟（ITU）将网络安全定义为：网络安全是集合工具、政策、安全概念、安全保障、指南、风险管理方法、行动、培训、实践案例、技术等内容的一整套安全管理体系，用于保护网络环境、组织和用户的资产。组织和用户的资产包括连接的计算机设备、人员、基础设施、应用程序、网络服务、电信系统，以及网络环境中传输和存储的信息。
我国自2017年6月1日起正式实施的《中华人民共和国网络安全法》中也对网络安全赋予了更加明确的定义：网络安全是指通过采取必要措施，防范对网络的攻击、侵入、干扰、破坏和非法使用及意外事故，使网络处于稳定可靠运行的状态，以及保障网络数据的完整性、保密性、可用性的能力。
从本质上来讲，网络安全就是网络上的信息系统安全，它包括系统安全运行和系统信息安全保护两个方面。其中，信息系统的安全运行是信息系统提供有效服务（即可用性）的前提，信息的安全保护主要是确保数据信息的保密性和完整性。
（2）网络安全和网络空间安全的核心都是信息安全，只是出发点和侧重点有所差别。信息安全使用范围最广，可以指线下和线上的信息安全，即既可以指称传统的信息系统安全和计算机安全等类型的信息安全，也可以指称网络安全和网络空间安全，但无法完全替代网络安全与网络空间安全的内涵。网络安全可以指称信息安全或网络空间安全，但侧重点是线上安全和网络社会安全。网络空间安全可以指称信息安全或网络安全，但侧重点是与陆、海、空、天（太空）等并行的空间概念，并一开始就具有军事性质。与信息安全相比，网络安全与网络空间安全反映的信息安全更立体、更宽域、更多层次，也更多样，更能体现出网络和空间的特征，并与其他安全领域更多地渗透与融合。
计算机网络与通信基础填空题
一．填空题：
1. 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。
2. 从资源共享的角度来定义计算机网络，计算机网络指的是利用通信线
路将不同地理位置的多个独立的自治计算机系统连接起来以实现资源共享的系统。
3. 在TCP/IP的应用层协议一般使用的是客户服务器方式，其中，客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
4. 在TCP/IP协议模型的运输层中，不面向连接的协议是UDP。
5. 在TCP/IP模型中，互联网层的上一层是运输层。
6. 通信线路的_带宽_是指通信线路上允许通过的信号频带范围(或通频带) ，单位是HZ。但在计算机网络中，它又用来表示网络通信线路所能传送数据的能力。
7. 数据通信中的信道传输速率单位用b/s表示，b/s的含义是每秒比特。
8. 目前，“带宽”常用作描述信道传送数据能力的物理量，其单位是b/s (bit/s),比之大的单位有：Kb/S、Mb/S、Gb/s等。
9. 将计算机网络划分为局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN是按网络的
作用范围划分的。
10. 各节点都与中心节点连接，呈辐射状排列在中心节点周围，这种拓扑
结构称为星型拓扑结构。
11. 假设某用户通过电线部门的ADSL技术以2M（即2Mb/s）带宽接入Internet，在正常情况下其下载速度大约是244KB。
12. 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间称为传输延
时；网络中电磁信号在信道中传播一定的距离而花费的时间称为_____传播延时____。
13. 在发送报文之前，先将较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，
计算机网络第2章 数据通信基础.
• 单向传输，双向需两根光纤 • 应用领域：局域网主干、电信网络、服务器连接
30
2021/5/31
▪ 多模光纤(MMF)
亮度调制
纤芯，折射率高 包层，折射率低
激光器
多束光线以不同的反射角传播
2
2021/5/31
数据通信的基本过程
▪ 5个阶段 ▪ 包含两项内容：数据传输和通信控制
过程 • 建立物理连接 • 建立逻辑连接 • 数据传输 • 断开逻辑连接 • 断开物理连接
与打电话比较 拨号，拨通对方 互相确认身份 互相通话 互相确认要结束通话 双方挂机
*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。
• 发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能够在传输系 统中进行传输。
▪ 目的系统
• 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的 设备处理的信息。
• 终点：终点设备从接收器获取传送来的信息。
▪ 传输系统
• 可以是简单的物理通信线路
• 也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络设备
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计算机网络协议与无线通信基础知识
计算机网络协议与无线通信基础知识计算机网络协议是计算机网络中传输数据的规则和标准，它们定义了数据在网络中的传输格式、传输时序以及如何在源端和目的端之间建立和终止连接。无线通信基础知识则是指关于无线通信技术的基本概念和原理。本文将介绍计算机网络协议和无线通信的基础知识，帮助读者理解网络通信的工作原理和无线通信的基本原理。
一、计算机网络协议
计算机网络协议是计算机网络中数据传输的规则和标准。它定义了数据在网络中的传输格式、传输时序以及如何建立和终止连接。常见的计算机网络协议有TCP/IP协议、HTTP协议、FTP协议等。
1. TCP/IP协议
TCP/IP协议是互联网上最常用的协议之一。它包括传输层的TCP 协议和网络层的IP协议。TCP协议负责保证可靠的数据传输，IP协议负责将数据从源端传输到目的端。TCP/IP协议广泛应用于互联网，是现代网络通信的基础。
2. HTTP协议
HTTP协议是超文本传输协议，它用于在Web浏览器和Web服务器之间传输超文本。HTTP协议规定了客户端如何向服务器请求数据，以及服务器如何向客户端返回数据。它是Web应用的基础协议。
3. FTP协议
FTP协议是文件传输协议，它用于在网络上进行文件的上传和下载。FTP协议规定了客户端如何与服务器建立连接，以及如何进行文件传输。它是实现文件共享和远程文件管理的重要协议。
二、无线通信基础知识
无线通信是指通过无线电波传输信号进行数据传输和通信的方式。
无线通信基础知识包括无线电波传播原理、调制解调技术以及无线网
络的组网方式等。
计算机网络与通信 第2章数据通信技术基础
发送器
数据
B
接收器
A
发送器
数据
B
接收器
A
发送器
数据
B
接收器
(a)单工
(b)半双工 图2-5 串行通信的方向性结构
(c)全双工
2.1.3信道与传输速率
1．信道 信道是通信双方之间以传输介质为基础传递信号的通路， 由传输介质及其两端的信道设备共同组成。任何信道都具有有 限带宽，所以从抽象的角度看，信道实质上是指定的一段频带， 它允许信号通过，但又给信号限制和损害。
图2-9 光纤构造及其光传播情况
2.1.3信道与传输速率 4．传输介质
（4）无线传输介质 在自由空间传播的电磁波或光波统称为“无线”传输介质，它不 同于有线信道，不用电缆铜线或光纤联接，而是采用各个波段的无线 电波、红外线、激光等进行传播。因此，无线信道不受固定位置的限 止，可全方位三维立体通信和移动通信。 ①超短波无线电 ②微波无线电 ③红外线 ④激光
2.1.3信道与传输速率
3．信道容量 （1）信道截止频率与带宽 通常把信号在信道传输过程中某个分量的振幅衰减到原来的0.707(即 输出信号的功率降低了一半)时所对应的那个频率称为信道的截止频率， 如图2-7(a)所示。频率在0～fc范围内的谐波在信道传输过程中不发生衰减， 而在之上的所有谐波在传输过程中衰减都很大。 截止频率反映了信道固有的物理特性，在数据传输中，人们还经常提 到信道的带宽。所谓“信道带宽”，是指信道中能够传送信号的最大频率 范围，如图2-7(b) 所示。 A A
计算机网络技术基础与数据通信基础
1.1.3 计算机网络的分类
通常可以通过两个方式来分类：传输技术和网络规模。
1．按传输技术分 广播式网络（broadcast network） 一条共享通信信道；信息以广播形式送到所有站点，网络 地址符合者接收之，不符者舍弃之。 特例：多播（multicasting） 点到点网络（point-to-point network） 信息从源主机到目标主机，通常要经过多个中间设备，且 有多条路径。因此其路由算法十分重要。 一般来讲—— 小的、本地性的网络采用广播方式 大的、远程性的网络采用点到点方式
将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户连接 到本地网或Internet上。普通客户一般通过Modem（调 制解调器）和租用的公用电话线路实现远程连接。
1.1.4 通信网与计算机网络
通信网由用户终 端设备、交换设 备和传输线路组 成。 交换设备间的传 输线路称为“中 继线 ”，用户 终端设备与交换 设备间的传输线 路称为“用户 线”。
广播通信网络中的通信方式
广播通信网络
交换通信网络是由若干个网
交换Hale Waihona Puke Baidu信网络
【名词】站 节点(结点)
1.2.2 数据交换：基本要求与常用技术
一般来说，对数据交换有下面五个基本要求： 要满足多种多样的用户对各种不同速率的数据通信的需求 在交换的连接过程中的速度要快 高的传输准确性 适应用户的实时性要求，网络时延要小 能满足用户各种数据通信业务的需要 常用数据交换技术有: 电路交换 报文交换 分组交换 虚电路分组交换 信元交换
计算机通信与网络基础单元一 认识通信网络世界
教学目录
1.1 计算机通信与网络发展进程 1.2 计算机通信与网络基本概念 1.3 计算机通信与网络的关联技术
7
网络支撑着我们的生活方式
❖人类生活的所有基本要素中，与他人交流的需求仅 次于维持生命的需求.
8
网络支撑着我们的生活方式
❖ 在线查看当前天气状况来决定穿着。 ❖ 在线查看银行帐户余额和支付帐单。 ❖ 从网上购物或是团购美食 ❖ 发布您的照片、家庭视频和各种经历和体验，与
计算机网络
资源子网 通信子网
公用数据通信网（PDN）
27
公用数据网
NPL 英国国家物理实验室
EPSS 英国邮政局的PSPDN
1973
CYCLADES 法国信息与自动化研究所 1975
DATAPAC 加拿大PSPDN
1976
DDX-3 日本Baidu NhomakorabeaTT-PSPDN
1979
TELENET 美国商用PDN
ChinaPAC 中国电信 PSPDN 1993
学，学中教； 工作过程系统化：案例实战，项目管理，任务驱
动。
3
职业能力的要求：
专业能力 “识网”→“组 网”→“护网”→“用
网
方法能力 需求分析 项目调研
自主学习
社会能力 沟通与交流 团队协作
可持续能力 三网融合，物联网
计算机网络与通信的基础知识
计算机网络与通信的基础知识计算机网络与通信是现代社会中不可或缺的一部分，它们在信息传
输和交流方面起着重要的作用。本文将介绍计算机网络与通信的基础
知识，包括网络拓扑结构、通信协议以及网络安全等方面。
一、网络拓扑结构
网络拓扑结构是指计算机网络中各节点之间的连接方式和排列方式。常见的网络拓扑结构有星型、总线型、环形、网状和树状结构。
1. 星型结构
星型结构是指将所有节点都连接到一个中心节点的拓扑结构。中心
节点负责转发数据包，其他节点通过中心节点进行通信。这种结构具
有简单、易于管理的优点，但如果中心节点发生故障，整个网络将无
法正常工作。
2. 总线型结构
总线型结构是指将所有节点都连接到一条公共传输线的拓扑结构。
任何节点发送的数据包都会被传输到所有其他节点。这种结构可以实
现节点之间的快速通信，但如果传输线发生故障，整个网络将瘫痪。
3. 环形结构
环形结构是指将所有节点连接成一个环形的拓扑结构。每个节点将
数据包传输到下一个节点，直到到达目标节点。这种结构具有灵活性
和可靠性，但如果某个节点发生故障，整个环形将被中断。
4. 网状结构
网状结构是指将所有节点都直接连接到其他节点的拓扑结构。这种
结构具有很高的可靠性和灵活性，因为即使某个节点发生故障，数据
包仍然可以通过其他路径传输。然而，它的设计和管理相对复杂。
5. 树状结构
树状结构是指将所有节点按照层次结构连接的拓扑结构。顶层节点
是根节点，底层节点是叶子节点，中间层节点连接其他节点。树状结
构可以提供高效的数据传输和数据管理，但也容易受到链路中某个节
点的影响。
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二、数据通信的方式
2.并行通信和串行通信 在计算机内部各部件之间、计算机与各种外部设备之间、计算机与计算机 之间，按信息传输的时空顺序不同，存在两种通信方式:并行通信和串行通信， 如图1-3-4所示。
图1-3-4并行Baidu Nhomakorabea信与串行通信
二、数据通信的方式
（1）并行通信 并行通信通常用于计算机内部各部件之间或近距离设备之间的数据传输。 （2）串行通信 串行通信适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。
第1章 计算机网络基础
1.3 通信基础
一、数据通信的基本概念
1.数据和信息 （1）数据和信息 ①数据:由数字、字符、符号等组成，是信息的载体。它没有实际含义，总 是和一定的形式相联系。 ②信息:是数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，如电压、磁场强度 等。在电路中，信号就具体表示数据的电磁编码。在数据通信系统中，要进行 数据传输，总是要借助于一定的物理信号来完成，如电信号或光信号。 严格地讲，数据和信息是有区别的。数据是独立的，是尚未组织起来的事 实的集合；而信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。 数据是信息的表示形式，信息是数据形式的内涵。
一、数据通信的基本概念
（2）数据通信系统的三要素 数据通信系统的三要素包括信源、信宿和信道，其结构如图1-3-1所示。
图1-3-1数据通信系统的结构 ①信源:信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备。 ②信宿:信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。 大部分信源和信宿设备都是计算机或其他数据终端设备。 ③信道:传输信息的通道。它是以通信线路为基础的、能够传输数据的通道。 分为物理信道和逻辑信道，其中，物理信道是由各种类型的传输介质和中间设 备组成的。
一、数据通信的基本概念
2.数字通信和模拟通信 （1）模拟信号 模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、 长度、电流、电压等。我们通常把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范 围内可以有无限多个不同的取值。在表现形式上一般用正弦波型来描述，如图 1-3-2（a）所示。
图1-3-2模拟信号与数字信号
一、数据通信的基本概念
（5）数字通信和模拟通信的特点 两种通信强调的是信道中传输的信号形式，即信道的形式。数字通信是数 字信道，模拟通信是模拟信道。信源发出的和信宿接收的信号可以是数字信号 、模拟信号或其他形式的信号。
一、数据通信的基本概念
数字通信系统与模拟通信系统相比，有如下突出的特点: ①便于差错控制:由编码/译码器进行信道编码。 ②便于保密通信:对基带信号进行加密，接收解密，用于保密通信。 ③便于同步:数字信号按节拍传输，容易做到时钟同步。 ④便于信号再生重传:远距离传输时，中继器可将数字信号再生恢复成“0” 和“1”标准电平后，继续重传。 ⑤增强抗干扰能力:离散的数字信号容易使小的噪声和干扰信号不起作用 ，可有效地抑制干扰信号，增强抗干扰能力。 数字通信的这些优点都是以牺牲带宽为代价换取的。
一、数据通信的基本概念
（2）数字信号 数字信号是离散的信号，是人为抽象出来的在时间上不连续的信号，一般 情况下，数字信号是以二进制数来表示的，因此信号的量化精度一般以比特（ bits）来衡量。在表现形式上一般用脉冲方波来描述，如图1-3-2（b）所示。 （3）数字通信 数字通信是信道中传送数字信号的通信形式。 （4）模拟通信 模拟通信是信道中传输模拟信号的通信形式。
三、数据通信的主要技术指标
1.比特率 比特率是指数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码 的有效位数（bit），单位用位每秒（bps)表示。 2.波特率 波特率是一种调制速率，也叫波形速率。在数据传输过程中，线路上每秒 传送的波形个数就是波特率，单位是波特（baud）。 3.误码率 信码在传输过程中，由于信道不理想以及噪声的干扰，以致在接收端判决 再生后的码元可能出现错误，这叫误码。误码的多少用误码率来衡量，误码率 是数字通信系统中单位时间内错误码元数与发送总码元数之比。误码越多，误 码率越大。它是数据通信系统在正常工作情况下衡量传输可靠性的指标。
三、数据通信的主要技术指标
4.信道带宽 信道就是信号传输的通路。带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，也 就是可传送信号的最高频率与最低频率之差。例如，一条传输信道可以接受从 300 Hz到3 000 Hz的频率,则在这条传输信道上传送频率的带宽就是2 700 Hz。 信道的带宽由传输介质、接口部件、传输协议以及传输信息的特性等因素 决定。它在一定程度上体现了信道的传输性能，是衡量传输系统的一个重要指 标。信道的容量、传输速率、抗干扰性等均与带宽有密切的联系。通常，信道 的带宽大，信道的容量也大，其传输速率相应也高。
二、数据通信的方式
3.点到点通信和广播式通信 在数据通信系统中，根据发送端和接收端的连接方式及信息传输信道的不 同，通信方式可分为点到点通信和广播式通信两种。 （1）点到点通信 点到点通信是由一条通信线路把两个节点连接起来构成的通信方式，也叫 端到端式通信。 （2）广播式通信 广播式通信是指系统中多个端点共享一个通信信道，由一个端点发出信息 ，其他端点接收信息的通信方式。该通信方式中的信息是单向传输的。
二、数据通信的方式
1.单工通信、半双工通信和全双工通信 数据在通信线路上的传输是有方向的。根据数据在线路上的传输方向和特 点，数据通信可分为单工通信、半双工通信和全双工通信三种方式，如图1-3-3 所示。
图1-3-3串行通信的三种工作模式
二、数据通信的方式
（1）单工通信 单工是指数据通过一条信道，只能向一个方向传送。比如打印机打印文档 时，打印机无法给用户传输数据，只能由用户单方向给打印机传输数据。 （2）半双工通信 半双工是指数据在一条通信信道中可从两个方向传送，但在某个时刻只能 单向传送。通信双方都可以发送或接收数据，但不能同时发送或接收。比如使 用步话机进行通话时，甲方讲话时乙方无法讲，甲方讲完后乙方才能讲。 （3）全双工通信 全双工是指通信双方能够同时发送或接收信息。要实现全双工通信，需要 通信双方都具备发送装置和接收装置，并且需要两条信道。比如现在的电话、 网络设备都是全双工的工作方式。