大学计算机——计算思维之路CAP: 计算机网络及其应用

# 1. 计算机网络基础概念

## 1.1 网络基础知识概述
在本节中，我们将介绍计算机网络的基本概念，包括网络的定义、分类、基本组成部分以及网络的作用和应用。我们还将深入讨论计算机网络的发展历程和未来趋势。

## 1.2 OSI七层模型与TCP/IP协议
本节将详细介绍OSI七层模型和TCP/IP协议，包括每一层的功能和作用，以及它们在计算机网络中的应用和实际运作原理。

## 1.3 网络设备与拓扑结构
在这一部分，我们将讨论常见的网络设备，如路由器、交换机等，并介绍它们在网络中的作用和功能。同时也会探讨不同的网络拓扑结构，包括总线型、星型、环型等，以及它们的特点和应用场景。

# 2. 局域网与广域网技术

#### 2.1 以太网与局域网技术

局域网（Local Area Network，LAN）是在有限的地理范围内构建的计算机网络。其中最常见且广泛应用的技术是以太网（Ethernet）。

以太网是一种使用物理层和数据链路层协议来在局域网中连接设备的技术。它使用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）协议来协调设备之间的数据传输，以避免数据冲突。

以下是使用Python语言实现一个简单的以太网数据传输的示例代码：

import socket

def send_data(data):
    destination_mac = b'\x00\x11\x22\x33\x44\x55'  # 目标设备的MAC地址
    source_mac = b'\x66\x77\x88\x99\xaa\xbb'  # 本机的MAC地址
    ether_type = b'\x08\x00'  # IP协议

    # 构建以太网帧
    ethernet_frame = destination_mac + source_mac + ether_type + data

    # 创建Socket对象
    sock = socket.socket(socket.AF_PACKET, socket.SOCK_RAW)

    # 绑定网卡
    sock.bind(('eth0', 0))

    # 发送数据
    sock.send(ethernet_frame)

# 要发送的数据
data = b'Hello, Ethernet!'

send_data(data)

以上代码使用`socket`库创建一个原始套接字，构建以太网帧，并通过网卡发送数据。需要注意的是，这部分代码仅仅是一个发送数据的示例，实际应用中还需要考虑数据的接收和处理。

#### 2.2 无线网络与WLAN技术

无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是一种基于无线通信技术实现的局域网。无线网络的主要特点是不需要使用物理连接，可以通过无线信号进行数据传输。

WLAN技术包括许多无线通信标准，如Wi-Fi（IEEE 802.11系列），它使用2.4GHz或5GHz频段的无线电波传输数据。

以下是使用Java语言实现一个简单的Wi-Fi网络连接的示例代码：

import java.net.NetworkInterface;
import java.net.SocketException;
import java.util.Enumeration;

public class WifiExample {
    public static void main(String[] args) throws SocketException {
        // 获取所有网络接口
        Enumeration<NetworkInterface> interfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
        // 遍历网络接口
        while (interfaces.hasMoreElements()) {
            NetworkInterface networkInterface = interfaces.nextElement();
            // 打印网络接口的名称和MAC地址
            System.out.println(networkInterface.getDisplayName());
            byte[] mac = networkInterface.getHardwareAddress();
            if (mac != null) {
                StringBuilder macAddress = new StringBuilder();
                for (byte b : mac) {
                    macAddress.append(String.format("%02X:", b));
                }
                if (macAddress.length() > 0) {
                    macAddress.deleteCharAt(macAddress.