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内容概要:本文详细介绍了计算机网络的基础知识、发展历程、分类、地址系统、体系结构、常见设备、网络协议及安全维护。文章首先阐述了计算机网络的定义及其在日常生活中的应用,接着回顾了从面向终端的计算机网络到互联网的演变过程。文中解释了计算机网络按覆盖范围、传输介质和通信方式的不同分类,并深入探讨了IP地址和MAC地址的概念、分类及作用。随后介绍了OSI七层模型、TCP/IP四层模型和五层体系结构,以及路由器、交换机和集线器等网络设备的功能。文章还解析了TCP、UDP、HTTP和HTTPS等网络协议的特性及其应用场景,并讨论了网络安全威胁与防护措施,最后展望了5G、物联网等新技术对计算机网络的影响。 适合人群:计算机网络初学者、IT从业人员、对网络技术感兴趣的个人。 使用场景及目标:①帮助读者理解计算机网络的基本概念和发展历程;②掌握计算机网络的分类、地址系统和体系结构;③了解常见网络设备的功能和使用场景;④熟悉主要网络协议的工作原理及应用场景;⑤学习网络安全的基本防护措施和故障排查方法。 其他说明:本文不仅涵盖计算机网络的基础理论知识,还结合实际案例和技术趋势,为读者提供了全面的学习资料。文章内容详实,结构清晰,适合系统化学习和深入理解计算机网络相关知识。
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计算机网络小白进阶全攻略:计算机网
络硬核知识全拆解
一、计算机网络基础入门
1.1 计算机网络是什么
计算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路
连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和
信息传递的计算机系统 。简单来说,计算机网络就是一些互相连接的、自治的计算机的集
合,就像一张无形的大网,把世界各地的计算机连接在一起,让它们能够相互通信和共享资
源。
在日常生活中,计算机网络的身影无处不在。我们使用手机上网浏览新闻、观看视频,这是通
过移动网络连接到互联网实现的;在办公室里,多台计算机连接到同一局域网,实现文件共享
和打印机共享,提高工作效率;企业通过广域网将分布在不同地区的分支机构连接起来,实现
数据的实时传输和业务的协同处理。计算机网络已经成为现代社会不可或缺的一部分,它改变
了人们的生活和工作方式,推动了信息时代的发展。
1.2 计算机网络的发展历程
计算机网络的发展历程可以追溯到 20 世纪 50 年代,经过多年的演进,已经从简单的面向终
端的计算机网络发展成为如今覆盖全球的互联网。以下是计算机网络发展的几个重要阶段:
1. 面向终端的计算机网络(20 世纪 50 年代 - 60 年代):这是计算机网络发展的初级阶
段,以单个计算机为中心,通过通信线路连接多个远程终端。用户通过终端设备与中
心计算机进行交互,实现数据的输入和输出。这种网络结构的典型代表是美国航空公
司的飞机订票系统 SABRE,它通过一台中央计算机连接了遍布美国全境的两千多台终
端设备,实现了分时多用户和集中控制处理 。
2. 计算机 - 计算机网络(20 世纪 60 年代 - 70 年代):随着计算机技术的发展,出现了
多台计算机相互连接的需求,计算机 - 计算机网络应运而生。这个阶段的网络采用了
分组交换技术,提高了通信效率和可靠性。1969 年,美国国防部高级研究计划局
(DARPA)建立的 ARPANET 是世界上第一个分组交换网络,也是互联网的前身。
ARPANET 的出现标志着计算机网络从面向终端的网络向计算机 - 计算机网络的转
变 。

2
3. 开放式标准化网络(20 世纪 70 年代 - 80 年代):由于不同厂商的计算机网络体系结
构各不相同,导致网络之间难以互联和互操作。为了解决这个问题,国际标准化组织
(ISO)在 1984 年提出了开放系统互连参考模型(OSI/RM),将网络通信分为七
层,规定了每一层的功能和协议。OSI/RM 的提出为计算机网络的标准化和互联奠定
了基础,推动了计算机网络的发展 。
4. 互联网的广泛应用与高速网络技术的发展(20 世纪 90 年代至今):20 世纪 90 年代
以来,随着个人计算机的普及和互联网商业化,计算机网络得到了广泛的应用。同
时,高速网络技术如光纤通信、无线通信等不断发展,提高了网络的传输速度和覆盖
范围。互联网的应用也从最初的电子邮件、文件传输等扩展到了万维网、电子商务、
社交媒体等多个领域,深刻地改变了人们的生活和工作方式 。
1.3 计算机网络的分类
计算机网络可以根据不同的标准进行分类,常见的分类方式有按覆盖范围分类、按传输介质分
类和按通信方式分类等。
1. 按覆盖范围分类:
1. 局域网(LAN, Local Area Network):覆盖范围较小,通常在几千米以内,
如家庭、办公室、学校等场所的网络。局域网的特点是传输速度快、可靠性
高、成本低,常见的局域网技术有以太网、Wi-Fi 等。
2. 城域网(MAN, Metropolitan Area Network):覆盖范围介于局域网和广域
网之间,通常覆盖一个城市或地区,网络半径在 10 - 100 千米左右。城域网主
要用于连接多个局域网,实现城市范围内的数据传输和资源共享,常见的城域
网技术有光纤分布式数据接口(FDDI)、异步传输模式(ATM)等。
3. 广域网(WAN, Wide Area Network):覆盖范围广,通常跨越城市、国家甚
至全球,如互联网就是一个最大的广域网。广域网的特点是传输距离远、传输
速度相对较慢、成本较高,通常使用公共通信线路如电话线、卫星通信等进行
数据传输 。
2. 按传输介质分类:
1. 有线网络:使用有形的传输介质进行数据传输,如双绞线、同轴电缆、光纤
等。双绞线是最常用的有线传输介质,分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞
线(UTP),常用于局域网连接;同轴电缆具有较高的传输带宽,曾广泛应用
于有线电视网络和早期的计算机网络;光纤则以光信号作为传输载体,具有传
输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等优点,是现代高速网络的主要传输介
质 。
2. 无线网络:使用无线传输介质进行数据传输,如无线电波、红外线、激光等。
无线网络具有安装方便、灵活性高的特点,常见的无线网络技术有 Wi-Fi、蓝

3
牙、蜂窝移动通信网络(2G、3G、4G、5G)等。Wi-Fi 常用于室内无线网络
覆盖,蓝牙则主要用于短距离设备之间的通信,如手机与耳机、键盘与电脑之
间的连接;蜂窝移动通信网络则为移动设备提供了广域的无线通信服务 。
3. 按通信方式分类:
1. 点对点传输网络:数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输,每个节点
都有唯一的地址,数据从源节点直接传输到目的节点。这种网络适用于连接节
点较少、距离较近的情况,如星型网络和环形网络通常采用点对点传输方式 。
2. 广播式传输网络:数据在共用介质中传输,所有节点都能接收到发送的数据。
在广播式传输网络中,发送节点会将数据发送到整个网络中,由目的节点根据
数据中的地址信息进行接收。无线网络和总线型网络属于广播式传输网络,如
在一个 Wi-Fi 网络中,所有连接到该网络的设备都能接收到路由器发送的广播
信号 。
二、探秘计算机网络地址
在计算机网络中,网络地址就像是现实生活中的家庭住址,是网络设备在网络中的标识,用于
在网络中定位和识别设备,实现设备之间的通信和数据传输。计算机网络地址主要包括 IP 地
址和 MAC 地址,它们在网络通信中扮演着重要的角色。
2.1 IP 地址详解
2.1.1 IP 地址的定义与作用
IP 地址(Internet Protocol Address)是 IP 协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的
每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异 。简单来说,IP 地
址就像是网络设备在互联网上的 “身份证”,每个设备在网络中都有一个唯一的 IP 地址,用于
在网络中标识和定位该设备。
IP 地址在网络通信中起着至关重要的作用。当我们在浏览器中输入网址访问网页时,计算机
首先会通过域名系统(DNS)将网址解析为对应的 IP 地址,然后根据这个 IP 地址找到目标
服务器,建立连接并获取网页内容。在数据传输过程中,IP 地址用于标识数据包的源地址和
目的地址,确保数据包能够准确无误地从发送方传输到接收方 。
2.1.2 IPv4 与 IPv6
目前,IP 地址主要有两个版本:IPv4 和 IPv6。
1. IPv4:是互联网协议的第四版,也是目前使用最为广泛的 IP 地址版本。IPv4 采用 32
位地址长度,通常以点分十进制表示,例如:192.168.1.1。它由四个十进制数字组
成,每个数字的取值范围为 0 到 255,之间以句点分隔。由于 IPv4 地址空间有限,最

4
多可以分配约 43 亿个地址 。随着互联网的快速发展,IPv4 地址资源逐渐枯竭,已经
无法满足日益增长的网络设备连接需求 。
2. IPv6:是 IPv4 的继任者,为了解决 IPv4 地址不足的问题而设计。IPv6 采用 128 位地
址长度,通常以冒号分隔的八组十六进制数字表示,例如:
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。IPv6 的地址空间极其庞大,理论上可
以提供约 340 万亿亿亿亿个地址,几乎可以为地球上的每一粒沙子分配一个独立的 IP
地址 。
除了地址空间的巨大差异,IPv6 还在安全性、自动配置、路由等方面进行了改进和优化 。在
安全性方面,IPv6 集成了 IPsec 协议,提供了数据加密、身份认证和完整性校验等功能,增
强了网络通信的安全性;在自动配置方面,IPv6 支持无状态地址自动配置(SLAAC),设备
可以自动获取 IPv6 地址,无需手动配置或依赖 DHCP 服务器,简化了网络管理 。
虽然 IPv6 具有诸多优势,但由于 IPv4 已经广泛应用,且网络设备和应用程序对 IPv4 的兼容
性较好,目前互联网仍然处于 IPv4 和 IPv6 共存的阶段 。为了实现 IPv4 和 IPv6 网络之间的
互联互通,人们提出了多种过渡技术,如双栈技术、隧道技术和 NAT64 技术等 。双栈技术是
指在网络设备或主机上同时运行 IPv4 和 IPv6 协议栈,使其能够同时支持 IPv4 和 IPv6 网络
通信;隧道技术是将 IPv6 数据包封装在 IPv4 数据包中,通过 IPv4 网络进行传输,到达目标
后再解封装还原为 IPv6 数据包;NAT64 技术则是将 IPv6 地址与 IPv4 地址进行转换,实现
IPv6 网络与 IPv4 网络之间的通信 。
2.1.3 IP 地址的组成与分类
IPv4 地址由 32 位二进制数字组成,为了方便人们记忆和使用,通常将其分成 4 组,每组 8
位,用十进制数字表示,每组数字之间用点号分隔 。例如,192.168.1.1 实际上是二进制数
11000000.10101000.00000001.00000001 的十进制表示形式 。
IPv4 地址由网络标识(Net ID)和主机标识(Host ID)两部分组成,网络标识用于标识网
络,主机标识用于标识网络中的主机 。根据网络标识和主机标识的位数不同,IPv4 地址可以
分为 A、B、C、D、E 五类,其中 A、B、C 三类是常用的地址类型 :
1. A 类地址:第一个字节的最高位为 0,取值范围为 0 - 127,默认子网掩码为
255.0.0.0。A 类地址的网络标识占 1 个字节,主机标识占 3 个字节,适用于大型网
络,每个 A 类网络可以容纳 2^24 - 2 = 16777214 台主机 。例如,10.0.0.1 就是一个
A 类地址 。
2. B 类地址:第一个字节的最高两位为 10,取值范围为 128 - 191,默认子网掩码为
255.255.0.0。B 类地址的网络标识占 2 个字节,主机标识占 2 个字节,适用于中型网
络,每个 B 类网络可以容纳 2^16 - 2 = 65534 台主机 。例如,172.16.0.1 就是一个 B
类地址 。
3. C 类地址:第一个字节的最高三位为 110,取值范围为 192 - 223,默认子网掩码为
255.255.255.0。C 类地址的网络标识占 3 个字节,主机标识占 1 个字节,适用于小型
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