计算机系统基础知识--计算机网络(二)

# 1. 网络协议与通信基础

在计算机网络中，网络协议是计算机之间进行通信和数据交换的约定和规范。网络协议分为通信协议和网络协议两大类，其中通信协议负责数据的传输，而网络协议负责数据在网络中的路由和转发。

常见的网络协议包括TCP/IP协议、UDP协议、HTTP协议、FTP协议等，它们在不同的场景下发挥着重要的作用。在接下来的代码示例中，我们将使用Python语言实现一个简单的TCP客户端和服务器，来演示网络通信的基础知识。代码如下：

# TCP客户端示例

import socket

# 创建TCP套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 服务器地址和端口
server_address = ('127.0.0.1', 8888)

# 连接服务器
client_socket.connect(server_address)

# 发送数据
client_socket.sendall(b'Hello, server!')

# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print('Received:', data)

# 关闭连接
client_socket.close()

# TCP服务器示例

import socket

# 创建TCP套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 服务器地址和端口
server_address = ('127.0.0.1', 8888)

# 绑定地址和端口
server_socket.bind(server_address)

# 开始监听
server_socket.listen(5)

print('Waiting for connection...')

# 接受连接
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print('Connection from:', client_address)

# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print('Received:', data)

# 发送数据
client_socket.sendall(b'Hello, client!')

# 关闭连接
client_socket.close()

以上代码演示了一个简单的TCP客户端和服务器的通信过程。运行客户端和服务器代码后，可以看到它们成功建立连接、发送和接收数据，并最终关闭连接。这展示了网络通信中常用的TCP协议的基本实现。

通过这个示例，我们可以初步了解网络通信中的一些基础知识，包括套接字的创建、连接的建立、数据的发送和接收等操作。在实际应用中，网络协议和通信基础是非常重要的，深入理解这些知识可以帮助我们更好地理解和应用计算机网络技术。

# 2. 网络拓扑结构与传输介质

在计算机网络中，网络拓扑结构指的是网络中各个节点（计算机、路由器等）之间的物理连接方式和组织形式。常见的网络拓扑结构有星型、总线型、环型、网状型等，每种拓扑结构都有其特点和适用场景。

### 2.1 星型网络拓扑

在星型拓扑中，所有设备都连接到一个中心节点（比如交换机或集线器）。当一个设备想要与网络中的其他设备进行通信时，数据会经过中心节点进行转发，这种结构简单易于管理，但中心节点出现故障会影响整个网络通信。

下面是一个用Python模拟星型网络拓扑的代码示例：

class Switch:
    def __init__(self):
        self.devices = []

    def add_device(self, device):
        self.devices.append(device)

    def send_data(self, data, destination_device):
        print(f"Sending data '{data}' to {destination_device}")

class Device:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

switch = Switch()
device1 = Device("Computer1")
device2 = Device("Printer1")

switch.add_device(device1)
switch.add_device(device2)

switch.send_data("Hello", "Printer1")

**代码总结：**
- 创建了一个Switch类来模拟网络中的交换机
- 创建了一个Device类来表示网络中的设备
- 通过Switch类的add_device方法将设备添加到网络中
- 通过Switch类的send_data方法模拟数据传输过程

**结果说明：**
- 最后一行代码模拟了从一个设备发送数据到另一个设备的过程
- 运行后会输出 "Sending data 'Hello' to Printer1"

星型网络拓扑适用于小型网络中，适用于需要集中管理的场景。

接下来，我们将继续探讨其他网络拓扑结构和传输介质。

# 3. 互联网的组成与工作原理

互联网是由许多网络通过路由器互相连接