高中信息技术（必选2）X2-ZT1网络奥秘探究竞知识点

高中信息技术（必选2）X2-ZT1网络奥秘探究竞知识点整理本课程聚焦网络的核心本质与关键技术，围绕“网络是什么、网络如何构成、网络如何工作、网络如何保障安全”四大核心问题展开，旨在帮助学习者理解网络的基本架构、核心协议、数据传输机制及基础安全防护，培养网络探究与问题解决能力。以下是课程核心知识点梳理，含针对性练习题、答案及解析。一、课程主要学习内容总览1.网络基础认知：理解计算机网络的定义、发展历程、核心功能及分类（按地理范围、拓扑结构、传输介质等）；2.网络硬件与拓扑结构：识别核心网络硬件（网卡、交换机、路由器、网关等）的功能，掌握星型、总线型、环型、网状型等拓扑结构的特点与适用场景；3.网络协议基础：理解协议的定义与作用，掌握TCP/IP协议簇的核心层级（应用层、传输层、网络层、网络接口层）及各层代表协议（HTTP、TCP、IP、ARP等）的功能；4.IP地址与域名系统：掌握IP地址的构成（IPv4、IPv6）、分类（A/B/C类）、子网掩码的作用，理解域名系统（DNS）的工作原理与域名结构；5.数据传输与网络连接：了解数据封装与解封装过程，掌握局域网（LAN）、广域网（WAN）的连接方式，理解DHCP协议的作用；6.网络安全基础：识别常见网络安全威胁（病毒、木马、钓鱼、DDoS等），掌握基础防护措施（防火墙、密码策略、数据加密、备份等）。二、核心知识点梳理及练习题知识点1：计算机网络的定义、功能与分类核心内容：1.定义：将地理上分散的、具有独立功能的多台计算机及外部设备，通过通信线路和通信设备连接起来，由完善的网络软件（协议、操作系统等）实现资源共享和信息交换的系统；2.核心功能：资源共享（硬件、软件、数据）、数据通信（信息传输与交换）、分布式处理（协同完成复杂任务）、负载均衡（分散任务提升效率）；3.分类：①按地理范围：局域网（LAN，如校园网）、城域网（MAN，如城市政务网）、广域网（WAN，如互联网）；②按拓扑结构：星型、总线型、环型、网状型；③按传输介质：有线网络（双绞线、光纤、同轴电缆）、无线网络（WiFi、蓝牙、5G）。练习题：1.下列不属于计算机网络核心功能的是（）A.资源共享B.数据通信C.单机运算D.分布式处理2.校园内部连接各教学楼、办公楼的网络，按地理范围分类属于（）A.局域网B.城域网C.广域网D.互联网3.按拓扑结构分类，以下哪种网络结构具有“单点故障不影响整体，可靠性高”的特点（）A.星型结构B.总线型结构C.环型结构D.网状型结构4.简述计算机网络中“资源共享”的具体内容，举例说明硬件共享和软件共享的场景。答案及解析：1.答案：C。解析：计算机网络的核心功能包括资源共享、数据通信、分布式处理、负载均衡等；单机运算仅依赖单台计算机，无需网络支持，不属于网络功能。2.答案：A。解析：局域网（LAN）覆盖范围通常在几千米以内，适用于校园、企业等局部区域；城域网覆盖城市范围，广域网覆盖跨地域范围（如国家、全球），互联网是全球最大的广域网。3.答案：D。解析：网状型结构中各节点之间有多条冗余连接，某一节点或线路故障时，数据可通过其他路径传输，可靠性最高；星型结构依赖中心节点（如交换机），中心故障则全网瘫痪；总线型结构某一节点故障可能导致总线拥堵，环型结构某一节点故障会中断整个环路。4.答案：资源共享包括硬件共享、软件共享和数据共享。①硬件共享：多台计算机共用一台打印机、服务器、扫描仪等设备，如校园机房多台电脑共用一台网络打印机；②软件共享：多台计算机通过网络访问并使用服务器上的正版软件（如办公软件、设计软件），无需每台电脑单独安装，节省资源。知识点2：网络硬件设备及其功能核心内容：1.网卡（网络接口卡）：计算机与网络连接的硬件接口，负责将计算机数据转换为网络传输的信号（数字信号与模拟信号转换），标识计算机的物理地址（MAC地址）；2.交换机：局域网核心设备，基于MAC地址转发数据，实现同一局域网内多台设备之间的通信，分割冲突域，提升局域网传输效率；3.路由器：连接不同网络（如局域网与广域网、不同局域网）的核心设备，基于IP地址转发数据，实现跨网络通信，具有路由选择、防火墙等功能；4.网关：网络之间的“翻译官”，实现不同协议、不同网络的通信转换，路由器通常兼具网关功能；5.传输介质：分为有线（双绞线：常用、成本低；光纤：传输速度快、抗干扰强；同轴电缆：多用于有线电视）和无线（无线电波、微波、红外线，如WiFi依赖无线电波）。练习题：1.下列设备中，主要用于实现不同网络之间数据转发的是（）A.网卡B.交换机C.路由器D.打印机2.计算机中用于标识自身物理地址的硬件是（），该地址通常由（）位二进制数组成。A.网卡，48B.交换机，32C.路由器，48D.网关，323.下列关于交换机和路由器的区别，说法正确的是（）A.交换机基于IP地址转发数据，路由器基于MAC地址转发数据B.交换机用于跨网络通信，路由器用于同一局域网内通信C.交换机分割冲突域，路由器分割广播域D.交换机兼具防火墙功能，路由器无此功能4.某校园网要实现教学楼和办公楼两个局域网之间的通信，同时接入互联网，需要用到哪些核心网络设备？简述各设备的作用。答案及解析：1.答案：C。解析：路由器的核心功能是连接不同网络，基于IP地址转发数据，实现跨网络通信；网卡是计算机接入网络的接口；交换机用于同一局域网内设备通信；打印机是输出设备，与网络数据转发无关。2.答案：A。解析：网卡（网络接口卡）的核心功能之一是存储计算机的物理地址（MAC地址），MAC地址由48位二进制数组成，通常表示为6组十六进制数（如00-1B-44-11-3A-B7）。3.答案：C。解析：交换机基于MAC地址转发数据，用于同一局域网内通信，分割冲突域（减少数据传输冲突）；路由器基于IP地址转发数据，用于跨网络通信，分割广播域（避免广播风暴）；部分高端路由器兼具防火墙功能，交换机一般无此功能。4.答案：需要用到的核心设备及作用：①交换机：分别部署在教学楼和办公楼的局域网内，连接各局域网内的计算机、打印机等设备，实现同一局域网内的设备通信，提升局域网传输效率；②路由器：连接两个局域网（教学楼和办公楼），同时接入互联网，实现跨局域网通信和局域网与互联网的通信，通过路由选择确定数据传输路径，还可提供基础防火墙功能，保障网络安全。知识点3：TCP/IP协议簇与网络分层核心内容：1.协议定义：计算机网络中，为实现设备之间的通信而制定的一套规则、标准或约定，如“语言”一样规范数据的传输格式、传输速率、差错控制等；2.TCP/IP协议簇：互联网的核心协议体系，采用分层结构（四层模型），各层独立工作，通过接口协作，实现数据的有序传输；3.四层模型及核心功能、代表协议：①应用层：为应用程序提供网络服务，如文件传输、网页浏览、邮件发送等；代表协议：HTTP（超文本传输协议，用于网页浏览）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议，用于发送邮件）、DNS（域名系统）；②传输层：负责端到端的数据传输，保障数据的可靠或高效传输；代表协议：TCP（传输控制协议，可靠传输，如网页加载、文件下载）、UDP（用户数据报协议，高效传输，如视频通话、游戏）；③网络层：负责跨网络的路由选择和数据转发，标识网络中的设备；代表协议：IP（网际协议，标识设备的IP地址）、ARP（地址解析协议，将IP地址转换为MAC地址）；④网络接口层（链路层）：负责物理介质上的数据传输，处理帧的发送与接收；代表协议：以太网协议、WiFi协议。练习题：1.在TCP/IP协议簇的四层模型中，负责“端到端可靠数据传输”的是（）A.应用层B.传输层C.网络层D.网络接口层2.下列协议中，属于应用层协议的是（）A.TCPB.IPC.HTTPD.ARP3.关于TCP和UDP协议的区别，下列说法错误的是（）A.TCP是可靠传输，UDP是不可靠传输B.TCP传输速度慢，UDP传输速度快C.TCP适用于视频通话，UDP适用于文件下载D.TCP需要建立连接，UDP无需建立连接4.简述TCP/IP协议簇四层模型的工作流程（以浏览网页为例，说明数据从用户设备发送到服务器的分层处理过程）。5.某用户通过浏览器访问“”，过程中会用到哪些TCP/IP协议？分别说明各协议的作用。答案及解析：1.答案：B。解析：传输层的核心功能是端到端的数据传输，TCP协议通过三次握手建立连接、四次挥手断开连接，实现可靠传输；网络层负责路由选择，应用层提供应用服务，网络接口层负责物理传输。2.答案：C。解析：HTTP（超文本传输协议）属于应用层，用于网页浏览；TCP属于传输层，IP属于网络层，ARP属于网络层。3.答案：C。解析：TCP可靠但速度慢，适用于对可靠性要求高的场景（如文件下载、网页加载）；UDP高效但不可靠，适用于对实时性要求高的场景（如视频通话、游戏、直播）。4.答案：以浏览网页为例，数据传输的分层处理流程如下：①应用层：用户在浏览器输入网址，浏览器通过HTTP协议生成请求数据（如获取网页内容的请求）；②传输层：对应用层数据进行分段，添加TCP头部（包含源端口、目的端口等信息），确保可靠传输；③网络层：对传输层数据添加IP头部（包含源IP地址、目的IP地址等信息），通过ARP协议获取网关的MAC地址，确定数据传输路径；④网络接口层：对网络层数据添加帧头部（包含源MAC地址、目的MAC地址等信息），将数据转换为物理信号，通过传输介质发送出去；数据到达服务器后，按相反顺序（网络接口层→网络层→传输层→应用层）进行解封装，服务器处理请求后返回响应数据，再按上述流程传输回用户设备。5.答案：用到的协议及作用：①DNS协议（应用层）：将域名“”解析为对应的IP地址（如1），实现“域名→IP”的映射，方便用户记忆和访问；②HTTP协议（应用层）：浏览器与百度服务器之间的通信协议，用于发送网页请求和接收网页数据（如HTML、图片等）；③TCP协议（传输层）：建立浏览器与服务器之间的可靠连接，保障网页数据的完整、有序传输；④IP协议（网络层）：标识浏览器和百度服务器的IP地址，通过路由选择确定数据传输的路径；⑤ARP协议（网络层）：将网关或目标设备的IP地址转换为MAC地址，实现数据在链路层的传输。知识点4：IP地址与域名系统（DNS）核心内容：1.IP地址：网络中设备的逻辑地址，用于标识设备在网络中的位置，实现跨网络通信；分为IPv4和IPv6两种；2.IPv4地址：32位二进制数，通常表示为4组十进制数（点分十进制），每组0-255，如；分为A、B、C三类主要地址：①A类地址：第一段1-126，适用于大型网络（如骨干网）；②B类地址：第一段128-191，适用于中型网络（如企业网）；③C类地址：第一段192-223，适用于小型网络（如校园网、家庭网）；3.子网掩码：与IP地址配合使用，用于区分IP地址中的网络地址和主机地址，如C类地址默认子网掩码为；4.域名系统（DNS）：域名与IP地址的映射系统，因IP地址难记忆，通过域名（如）标识设备，DNS服务器负责将域名解析为IP地址；5.域名结构：由多个部分组成，以“.”分隔，从右到左为顶级域名（如.com商业、.cn中国、.edu教育）、二级域名（如baidu、qq）、主机名（如www、mail），如“”中，主机名是www，二级域名是sina，顶级域名是。练习题：1.下列IP地址中，属于C类地址的是（）A.7B.C.4D.2.IPv4地址由（）位二进制数组成，IPv6地址由（）位二进制数组成，其主要目的是（）A.32，128，解决IPv4地址枯竭问题B.32，64，提升数据传输速度C.64，128，增强网络安全性D.16，32，简化地址配置3.关于域名解析的过程，下列说法正确的是（）A.域名解析是将IP地址转换为域名B.域名解析由DHCP服务器完成C.本地DNS服务器无法解析时，会向根DNS服务器请求帮助D.域名解析仅需一次，永久有效4.某校园网使用C类IP地址段，子网掩码为，该网段最多可容纳多少台主机？请说明计算过程。5.简述DNS的工作原理，说明为什么访问“”时，不需要输入对应的IP地址。答案及解析：1.答案：C。解析：C类IP地址的第一段范围是192-223；A选项第一段10属于A类地址，B选项第一段138属于B类地址，D选项第一段225属于D类地址（组播地址）。2.答案：A。解析：IPv4地址为32位二进制数，地址空间有限（约42亿个），难以满足全球设备接入需求；IPv6地址为128位二进制数，地址空间极大（约3.4×10³⁸个），核心目的是解决IPv4地址枯竭问题。3.答案：C。解析：域名解析是将域名转换为IP地址（A错误）；由DNS服务器完成，DHCP服务器负责动态分配IP地址（B错误）；本地DNS服务器无法解析时，会逐级向根DNS服务器、顶级DNS服务器、权威DNS服务器请求帮助，直至解析成功（C正确）；域名解析结果会在本地缓存一段时间，过期后需重新解析，并非永久有效（D错误）。4.答案：最多可容纳254台主机。计算过程：C类IP地址子网掩码为，对应二进制为11111111.11111111.11111111.00000000；其中前24位为网络地址，后8位为主机地址；主机地址全0表示网络地址（不可分配给主机），全1表示广播地址（不可分配给主机）；因此可用主机地址数为2⁸-2=254台。5.答案：DNS工作原理：①用户在浏览器输入域名“”，计算机首先查询本地DNS缓存，若有缓存则直接获取对应的IP地址；②若无缓存，本地计算机向本地DNS服务器发送解析请求；③本地DNS服务器若有该域名的解析记录，直接返回IP地址；若无，则向根DNS服务器发送请求；④根DNS服务器指向.com顶级DNS服务器，本地DNS服务器向.com顶级DNS服务器请求；⑤.com顶级DNS服务器指向百度权威DNS服务器，本地DNS服务器向百度权威DNS服务器请求；⑥百度权威DNS服务器返回“”对应的IP地址，经本地DNS服务器传递给用户计算机；⑦用户计算机通过该IP地址访问百度服务器。无需输入IP地址的原因：DNS实现了“域名→IP地址”的自动映射，域名具有易记忆性（如“”比IP地址“1”更易记），用户只需输入域名，DNS自动完成解析，降低了网络访问的难度。知识点5：网络安全基础核心内容：1.常见网络安全威胁：①病毒：具有传染性、破坏性的计算机程序，需依附宿主程序运行（如U盘病毒）；②木马：伪装成正常程序，窃取用户信息（如账号密码、聊天记录），如“灰鸽子”木马；③钓鱼攻击：通过伪造虚假网页、邮件，诱骗用户输入敏感信息（如银行账号、密码）；④DDoS攻击（分布式拒绝服务攻击）：控制大量僵尸设备向目标服务器发送海量请求，导致服务器瘫痪；⑤信息泄露：用户敏感信息（如身份证号、手机号）被非法获取或泄露。2.基础防护措施：①技术防护：安装防火墙（过滤非法网络连接）、杀毒软件（检测和清除病毒、木马）、开启数据加密（如HTTPS协议）、定期备份数据；②管理防护：设置复杂密码（字母+数字+符号，定期更换）、不点击陌生链接和附件、不随意连接公共WiFi、及时更新操作系统和软件补丁。练习题：1.下列属于木马病毒典型特征的是（）A.自我复制并主动传播B.伪装成正常程序，窃取用户信息C.导致计算机硬件损坏D.仅通过U盘传播2.下列措施中，不能有效防范钓鱼攻击的是（）A.仔细核对网页地址是否正确B.不随意点击邮件中的陌生链接C.开启杀毒软件实时防护D.使用公共WiFi登录银行账号3.关于防火墙的作用，下列说法正确的是（）A.能清除计算机中的病毒和木马B.能防止所有网络安全威胁C.能过滤非法的网络连接，阻挡未授权访问D.能替代杀毒软件的所有功能4.简述日常生活中，用户应采取哪些措施保护个人网络信息安全？（至少列出4点）5.分析DDoS攻击的危害，并说明网络管理员可采取哪些措施防范DDoS攻击。答案及解析：1.答案：B。解析：木马的核心特征是伪装成正常程序（如办公软件、游戏），潜伏在用户计算机中，窃取用户账号密码、聊天记录等敏感信息（B正确）；自我复制并主动传播是病毒的特征（A错误）；木马主要窃取信息，一般不直接损坏硬件（C错误）；可通过网络下载、邮件附件、U盘等多种方式传播（D错误）。2.答案：D。解析：钓鱼攻击多通过虚假网页、陌生链接、伪装邮件实施；核对网页地址（避免访问仿冒网站）、不点击陌生链接、开启杀毒软件实时防护（检测钓鱼链接）均能防范钓鱼攻击（A、B、C正确）；公共WiFi安全性较低，可能被监听，登录银行账号易导致信息泄露，且无法防范钓鱼攻击（D错误）。3.答案：C。解析：防火墙的核心作用是过滤非法网络连接，根据预