全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)基礎(chǔ)知識(shí)

1、全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)基礎(chǔ)知識(shí)第1章 基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 知識(shí)點(diǎn) 1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展階段 以計(jì)算機(jī)物理器件的變革作為標(biāo)志，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代： 第一代（1946年1958年）是電子管計(jì)算機(jī)。代表機(jī)型有：ENIAC、IBM650（小型機(jī)）、IBM709（大型機(jī)）等。 第二代（1959年1964年）是晶體管計(jì)算機(jī)。代表機(jī)型有：IBM7090、IBM7094、CDC7600等。 第三代（1965年1970年）是集成電路計(jì)算機(jī)。代表機(jī)型有：IBM360系列、富士通F230系列等。 第四代（1971年至今）是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。這個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)的類型除了小型、中型、大型機(jī)之外，開始向巨型機(jī)和微

2、型機(jī)兩個(gè)方面發(fā)展。 1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個(gè)部分。 硬件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)硬件是組成計(jì)算機(jī)物理設(shè)備的總稱，它們由各種器件和電子線路組成，是計(jì)算機(jī)完成工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)硬件由5個(gè)部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。 （1）運(yùn)算器。運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（ALU），它接收由存儲(chǔ)器送來的二進(jìn)制代碼，并對(duì)代碼進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。 考綱要求1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成和應(yīng)用領(lǐng)域。2計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)知識(shí)3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)4信息安全的基本概念（2）控制器?？刂破魇怯糜诳刂朴?jì)算機(jī)的各個(gè)部件，并按照從存儲(chǔ)器取出的指令，向各部件發(fā)出操作指令，

3、同時(shí)，它接收由各部件傳來的反饋信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析，決定下一步操作。 （3）存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是存放源數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、程序以及最終結(jié)果的部件。它在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中，一方面不停的向運(yùn)算器提供數(shù)據(jù)，另一方面又保存從運(yùn)算器送回的計(jì)算結(jié)果，存儲(chǔ)器還保存程序，且不斷的取出指令傳送給控制器。 （4）輸入設(shè)備。輸入設(shè)備接收用戶提交給計(jì)算機(jī)的源程序、數(shù)據(jù)及各種信息，并把它們轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制代碼，傳送給存儲(chǔ)器。 （5）輸出設(shè)備。輸出設(shè)備的功能是將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換為人和設(shè)備能識(shí)別的信息。 通常將運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器（CPU）；中央處理器和內(nèi)存儲(chǔ)器合成為主機(jī)；輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器合稱為外

4、部設(shè)備，外部設(shè)備通過接口線路與主機(jī)相連。 軟件系統(tǒng) 沒有配置任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)，只有配置了相關(guān)系統(tǒng)軟件的系統(tǒng)才是完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件是在計(jì)算機(jī)上的第一層應(yīng)用功能擴(kuò)展。 1.1.3 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 當(dāng)前計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)遍布人類社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，按照其所涉及的技術(shù)內(nèi)容，計(jì)算機(jī)應(yīng)用可以分為幾種類型。 科學(xué)和工程計(jì)算 科學(xué)計(jì)算也稱數(shù)值計(jì)算。在科學(xué)試驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種數(shù)學(xué)問題需要求解，利用計(jì)算機(jī)并應(yīng)用數(shù)值方法進(jìn)行求解是解決這類問題的主要途徑，這種應(yīng)用被稱為科學(xué)和工程計(jì)算，其特點(diǎn)是計(jì)算量大，而邏輯關(guān)系相對(duì)簡(jiǎn)單。 數(shù)據(jù)和信息處理 數(shù)據(jù)處理是指對(duì)數(shù)據(jù)的收集

5、、存儲(chǔ)、加工、分析和傳送的全過程。 過程控制 過程控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要技術(shù)內(nèi)容和手段，它是由計(jì)算機(jī)對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)按一定方法經(jīng)過計(jì)算，然后輸出到指定執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)的過程。 輔助設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不僅應(yīng)用于產(chǎn)品和工程輔助設(shè)計(jì)，而且還還包括輔助制造、輔助測(cè)試、輔助教學(xué)以及其他多方面的內(nèi)容。 人工智能 計(jì)算機(jī)模擬人腦的過程稱為人工智能，人工智能是利用計(jì)算機(jī)來模擬人的思維的過程，并利用計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)這些過程。 1.1.4 計(jì)算機(jī)分類 根據(jù)計(jì)算機(jī)在信息處理系統(tǒng)中的地位和作用，并且考慮到計(jì)算機(jī)分類的演變過程和可能的發(fā)展趨勢(shì)，IEEE提出一種分類方法將計(jì)算機(jī)分成六類： 巨型計(jì)算機(jī)（Supercom

6、puter）。巨型計(jì)算機(jī)也稱為超級(jí)計(jì)算機(jī)，它采用大規(guī)模并行處理的體系結(jié)構(gòu)，具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力。巨型計(jì)算機(jī)通常應(yīng)用在尖端科技研究、重大工程項(xiàng)目研究等領(lǐng)域。世界上僅有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家研究開發(fā)巨型計(jì)算機(jī)。 小巨型機(jī)（Mini Supercomputer）。小巨型計(jì)算機(jī)也稱為小型超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的性能接近巨型計(jì)算機(jī)，但使用了更加先進(jìn)的大規(guī)模集成電路與制造技術(shù)，體積小、成本低。價(jià)格比巨型計(jì)算機(jī)便宜許多。 大型機(jī)（Mainframe）。大型機(jī)或稱主干機(jī)、主機(jī)。它的運(yùn)算速度快、處理能力強(qiáng)、存儲(chǔ)容量大、可擴(kuò)充性好、通信聯(lián)網(wǎng)功能完善，并且有豐富的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。大型計(jì)算機(jī)一般落戶于大中型企事業(yè)單位，由專人管理維護(hù)

7、。 超級(jí)小型計(jì)算機(jī)（Super Minicomputer）。超級(jí)小型計(jì)算機(jī)為中小企業(yè)所擁有。 工作站（Workstation）。工作站主要應(yīng)用于有特殊要求的專業(yè)領(lǐng)域，如圖形工作站等。它具有高速運(yùn)算能力和很強(qiáng)的圖形處理功能。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）。個(gè)人計(jì)算機(jī)也稱為個(gè)人電腦（PC機(jī)）或微機(jī)。個(gè)人計(jì)算機(jī)因?yàn)槠湫阅軆r(jià)格比高而得以快速普及和廣泛應(yīng)用。個(gè)人計(jì)算機(jī)可分為臺(tái)式機(jī)和便攜機(jī)兩大類。 1.1.5 計(jì)算機(jī)語言 計(jì)算機(jī)語言 計(jì)算機(jī)語言是一類面向計(jì)算機(jī)的人工語言，它是進(jìn)行程序運(yùn)行的工具，又稱為程序設(shè)計(jì)語言?，F(xiàn)有的程序設(shè)計(jì)語言可分為3類：機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言。 機(jī)器語言

8、機(jī)器語言是最初級(jí)的依賴于硬件的計(jì)算機(jī)語言。機(jī)器語言直接在計(jì)算機(jī)硬件級(jí)上執(zhí)行，所以效率比較高，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)高速計(jì)算的能力。 匯編語言 用有助于記憶的符號(hào)和地址來表示指令的程序設(shè)計(jì)語言叫做匯編語言。也稱為符號(hào)語言。用匯編語言編寫的程序與機(jī)器語言相比，除較直觀和易記憶外，仍然存在工作量大，面向機(jī)器、無通用性等缺點(diǎn)，所以，匯編語言又稱作“低級(jí)語言”。 高級(jí)語言 高級(jí)語言是一類人工設(shè)計(jì)的語言，它對(duì)具體的算法進(jìn)行描述，所以又稱作為算法語言。高級(jí)語言是一類面向問題的程序設(shè)計(jì)語言，且獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的硬件，其表達(dá)方式接近于被描述的問題，易于人們的理解和掌握。 1.1.6 計(jì)算機(jī)軟件 計(jì)算機(jī)軟件可以分為系統(tǒng)軟件

9、和應(yīng)用軟件兩種。 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件一般包括：操作系統(tǒng)、語言處理程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及服務(wù)程序等。 操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，它管理計(jì)算機(jī)軟件、硬件資源，調(diào)度用戶作業(yè)程序和處理各種中斷，從而保證計(jì)算機(jī)各個(gè)部分協(xié)調(diào)有效的工作。 語言處理程序的任務(wù)，就是將各種高級(jí)語言編寫的源程序翻譯成機(jī)器語言表示的目標(biāo)程序。語言處理程序按照處理的方式不同，可以分為解釋型程序與編譯型程序兩大類。解釋型程序的處理采用邊解釋邊執(zhí)行的方法，不產(chǎn)生目標(biāo)程序，稱為對(duì)源程序的解釋執(zhí)行。編譯型程序先將源程序翻譯成為目標(biāo)程序才能夠執(zhí)行，稱為對(duì)源程序的編譯執(zhí)行。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對(duì)計(jì)算機(jī)中所存放的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、管理、查詢并提供

10、一定處理功能的大型系統(tǒng)軟件。 服務(wù)型程序是一類輔助性的程序，它提供各種運(yùn)行所需的服務(wù)。 應(yīng)用程序 應(yīng)用軟件是為解決實(shí)際應(yīng)用問題所編寫的軟件的總稱，它涉及到計(jì)算機(jī)應(yīng)用的所有領(lǐng)域，各種科學(xué)和工程計(jì)算的軟件和軟件包、各種管理軟件、各種輔助設(shè)計(jì)軟件和過程控制軟件都屬于應(yīng)用軟件的范圍。 1.1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有下列基本功能： （1）資源共享。其目的是讓網(wǎng)絡(luò)上的用戶都能使用網(wǎng)絡(luò)中的程序、設(shè)備，尤其是數(shù)據(jù)，而不管資源和用戶在什么地方。換言之，用戶即使是在本地也能使用千里之外的數(shù)據(jù)。 （2）高可靠性。依靠可替代的資源來提供高可靠性。例如，所有文件可以在兩臺(tái)或三臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行備份

11、，如果其中之一由于硬件故障不能使用，可使用其他備份。 （3）可用性。當(dāng)工作負(fù)荷增大時(shí)，只要增加更多的處理器，就能逐步改善系統(tǒng)的性能。對(duì)集中式主機(jī)而言，一旦系統(tǒng)能力達(dá)到極限，就必須用更強(qiáng)大的主機(jī)替代它，而這樣做代價(jià)大，對(duì)用戶的影響也大。 （4）實(shí)現(xiàn)分布式的信息處理。對(duì)于綜合的大型問題，可以采用合適的算法，將任務(wù)分散到網(wǎng)絡(luò)中不同的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分布處理。多臺(tái)微型機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)可連成具有高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使它具有解決復(fù)雜問題的能力，而費(fèi)用大為降低。 （5）提供強(qiáng)大的通信手段。通過網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)或多個(gè)生活在不同地方的人可以共同起草報(bào)告。當(dāng)某人對(duì)聯(lián)機(jī)文檔的某處作了修改時(shí)，其他人員可以立即看到這個(gè)變更，而不必花幾

12、天的時(shí)間等待信件。這種速度上的提高使得廣泛分布的群體之間的合作變得很容易。 網(wǎng)絡(luò)的分類 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方法很多，可以從不同的角度進(jìn)行分類。 （1）從網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類：電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)和ATM網(wǎng)。 （2）從網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類：星型、環(huán)型、總線型和網(wǎng)狀型。 （3）從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類：廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)或市域網(wǎng)。 1.1.8 數(shù)據(jù)通信基本原理 所謂的數(shù)據(jù)通信是指?jìng)鹘y(tǒng)的通信技術(shù)通過使用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩部分組成。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)又稱為通信子系統(tǒng)或通信子網(wǎng)，其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸

13、；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)又稱為資源子系統(tǒng)或資源子網(wǎng)，它是由許多數(shù)據(jù)終端設(shè)備組成，負(fù)責(zé)提供信息、接受信息和處理信息。 物理信道按照傳輸介質(zhì)的類型可以把信道分為有線信道和無線信道。傳輸介質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中收方和發(fā)方之間的物理路徑。有多種物理介質(zhì)可用于實(shí)際傳輸，每一種物理介質(zhì)在帶寬、延遲、成本和安裝維護(hù)難度上都不相同。介質(zhì)可以大致分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。 其中有線介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖等；無線信道包括微波信道和衛(wèi)星信道。所謂基帶，就是指信號(hào)所固有的基本頻帶，基帶信號(hào)通常是由數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成的、未經(jīng)頻率調(diào)制的波形。與基帶信號(hào)頻譜相適應(yīng)的信道稱為基帶信道。將數(shù)字設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）發(fā)出的數(shù)字信號(hào)（即基帶信號(hào)）直

14、接在信道中進(jìn)行傳輸，稱為基帶傳輸。 所謂頻帶傳輸就是把數(shù)字信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)后在電話線路上傳輸，到達(dá)接收端時(shí)再把音頻信號(hào)解調(diào)還原成原來的數(shù)字信號(hào)。在頻帶傳輸中，要求在發(fā)送端安裝調(diào)制器，在接收端安裝解調(diào)器。 用一對(duì)傳輸線同時(shí)傳送幾路信息，稱為多路復(fù)用。多路復(fù)用的典型方式有兩類，即頻分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用。通過多路復(fù)用，可以提高線路的利用率。 所謂頻分多路復(fù)用，就是將傳輸線路的總頻帶劃分成若干個(gè)子頻帶，每一個(gè)子頻帶作為一條邏輯信道提供給一對(duì)終端使用。頻分多路適用于傳輸模擬信號(hào)，多用于電話系統(tǒng)。 波分多路復(fù)用是在光纖信道上使用頻分多路復(fù)用的一個(gè)變種。在這種方法中，兩條光纖連到一個(gè)棱柱，每條光纖的能

15、量處于不同的波段。兩束光通過棱柱，合成到一條共享的光纖上，傳送到遠(yuǎn)方的目的地，隨后再將它們分解開。 任何兩個(gè)終端間的通信業(yè)務(wù)量分布總是非均勻的，建立固定的點(diǎn)到點(diǎn)連接從線路利用效率來說很不經(jīng)濟(jì)，特別是當(dāng)終端數(shù)目增加時(shí)，要在每對(duì)終端間建立起固定的點(diǎn)到點(diǎn)線路就更顯得既無必要也不切合實(shí)際。解決這個(gè)問題的方法就是將各地的終端連到一個(gè)具有某種交換能力的交換網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)包括若干條通信線路和交換機(jī)，由交換機(jī)根據(jù)每次通信的要求和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)地選擇通信路徑。目前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的交換技術(shù)有如下幾種：電路交換、報(bào)文交換、分組交換、幀中繼和異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）。 1.1.9 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與TCP/IP協(xié)

16、議 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層及其所使用的協(xié)議的集合，就是所謂的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。具體地說，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)即是層次與協(xié)議的集合。體系結(jié)構(gòu)的描述必須包含足夠的信息，使實(shí)現(xiàn)者可以用來為每一層編寫軟件和設(shè)計(jì)硬件，并使之符合有關(guān)協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是關(guān)于雙方通信過程中的一組約定規(guī)則，用來建立通信關(guān)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。完整的通信協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化協(xié)議的設(shè)計(jì)，便于協(xié)議的實(shí)現(xiàn)及維護(hù)，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都將協(xié)議按層（Layer）或級(jí)（Level）的方式組織。每層都向它的上層提供一定的服務(wù)，而將如何實(shí)現(xiàn)服務(wù)的細(xì)節(jié)對(duì)上層屏蔽，即低層協(xié)議對(duì)高層而言是透明的。相鄰兩層之間為層間接口。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了一個(gè)開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI）。該

17、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分為7個(gè)層次。每一層完成系統(tǒng)信息交換所需的部分功能，通過層間的接口與其相鄰層連接，從而實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間、不同結(jié)點(diǎn)之間的信息交換。 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）傳輸控制協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議最初由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（Department of Defence Advanced Research Project Agency，DARPA）在1969年提出，并把它用在ARPANET中。隨著ARPANET在規(guī)模和作用范圍的日益擴(kuò)大，TCP/IP協(xié)議也逐漸完善，最終成為Internet的基礎(chǔ)，并且

18、應(yīng)用范圍也愈來愈廣，幾乎已成為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 TCP/IP是個(gè)協(xié)議集，根據(jù)OSI的七層理論，TCP/IP可以分為四層。分別是接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。 1.1.10 信息安全基礎(chǔ) 信息安全 信息安全的目的，就是要防止非法的攻擊和病毒的傳播，以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行；就是要保證信息的保密性、完整性、可用性和可控性；就是保證電子信息的有效性。 信息保密 信息保密是信息安全的重要方面，為保密而進(jìn)行加密是防止破譯信息系統(tǒng)中機(jī)密信息的技術(shù)手段。加密的辦法就是使用數(shù)學(xué)方法來重新組織信息，使除合法接收者外的其他任何人要看懂變化后的數(shù)據(jù)或信息是非常困難或不可能的。加密前的信

19、息稱為明文，加密后的信息稱為密文。 信息認(rèn)證 信息認(rèn)證是信息安全的另一個(gè)重要方面，信息認(rèn)證，首先是驗(yàn)證信息的發(fā)送者的真實(shí)性，即不是假冒的；其次是驗(yàn)證信息的完整性，即驗(yàn)證信息在傳送或存儲(chǔ)過程中未被篡改、重放或延遲等。認(rèn)證是防止對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)進(jìn)攻的重要技術(shù)手段。主要的信息認(rèn)證技術(shù)有：數(shù)字簽名技術(shù)、身份識(shí)別技術(shù)和信息完整性校驗(yàn)技術(shù)等。 密鑰管理 密鑰管理影響到密碼系統(tǒng)的安全，而且還會(huì)涉及到系統(tǒng)的可靠性、有效性和經(jīng)濟(jì)性。 密鑰管理包括密鑰的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、裝入、分配、保護(hù)、丟失、銷毀以及保密等內(nèi)容。其中解決密鑰的分配和存儲(chǔ)是最關(guān)鍵的技術(shù)。 1.1.11 操作系統(tǒng)安全 操作系統(tǒng)應(yīng)提供的安全服務(wù)服務(wù)包括：內(nèi)存

20、保護(hù)、文件保護(hù)、存取控制和存取鑒別等，以防止由于用戶程序的缺陷而損害系統(tǒng)。 操作系統(tǒng)安全方法 一般操作系統(tǒng)的安全措施可從隔離、分層、和內(nèi)控3個(gè)方面考慮。隔離是操作系統(tǒng)安全保障的措施之一，它又可以分為：物理隔離、時(shí)間隔離、邏輯隔離和密碼隔離。 物理隔離是指使不同安全要求的進(jìn)程使用不同的物理實(shí)體。 時(shí)間隔離是指使不同的進(jìn)程在不同的時(shí)間運(yùn)行。 邏輯隔離是指限制程序的存取，是操作系統(tǒng)不能存取允許范圍以外的實(shí)體。 密碼隔離是指進(jìn)程以其他進(jìn)程不了解的方式隱蔽數(shù)據(jù)和計(jì)算。 操作系統(tǒng)的安全措施 訪問控制是保障信息安全的有效措施，訪問控制的目的是： （1）保護(hù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上的需要保護(hù)的信息秘密性，通過對(duì)訪問進(jìn)行

21、控制，使機(jī)密信息保密。 （2）保護(hù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的個(gè)人信息保密性。 （3）維護(hù)計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的完整性。拒絕非授權(quán)用戶訪問，減少非法用戶對(duì)重要文件進(jìn)行修改的機(jī)會(huì)。 （4）減少病毒感染的機(jī)會(huì)，從而減少和延緩病毒的傳播。 存儲(chǔ)保護(hù)是對(duì)安全操作系統(tǒng)的基本要求。存儲(chǔ)保護(hù)保證系統(tǒng)內(nèi)的任務(wù)互不干擾。在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中既有操作系統(tǒng)，也有用戶程序，為避免內(nèi)存中程序相互干擾，必須對(duì)內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，采用的措施一般有： 防止地址越界，規(guī)定每個(gè)進(jìn)程都具有相對(duì)對(duì)立的進(jìn)程空間，當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)地址越界，可能侵犯其他進(jìn)程的空間，從而影響其他進(jìn)程的正常工作。也可能侵犯操作系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)混亂，因此必須對(duì)進(jìn)程所產(chǎn)生的地

22、址進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)地址越界時(shí)產(chǎn)生中斷，再由操作系統(tǒng)進(jìn)行處理。 防止操作越權(quán)，對(duì)于多個(gè)進(jìn)程共享的公共區(qū)域，每個(gè)進(jìn)程都享有訪問權(quán)，如有些進(jìn)程可執(zhí)行寫操作，而其他進(jìn)程只能進(jìn)行讀操作，因此需要對(duì)公共區(qū)域的訪問加以限制和檢查。 文件保護(hù)措施是為了防止由于誤操作而對(duì)文件造成破壞，文件保密措施是為了防止未經(jīng)授權(quán)的用戶對(duì)文件的進(jìn)行訪問。 1.2 重點(diǎn)難點(diǎn) 1.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)首先需要解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在滿足響應(yīng)時(shí)間、吞吐量和可靠性的條件下通過選擇合適的線路、線路通信容量、接入方式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)合理，成本低廉，為了解決復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，人們提出了網(wǎng)絡(luò)拓

23、撲的概念。 拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，它從圖論演化而來。拓?fù)涫紫刃枰獙?shí)體抽象成與現(xiàn)實(shí)中大小、形狀無關(guān)的點(diǎn)，將他們之間的線路抽象成線，進(jìn)而研究點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)與通信線路時(shí)間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出各個(gè)試題之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，他對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性和通信費(fèi)用都有重大的影響。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是指通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸惙椒?網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢愿鶕?jù)通信子網(wǎng)中通信信道類型分為兩類： （1）點(diǎn)點(diǎn)線路通信子網(wǎng)的拓?fù)洹?（2）廣播信道通信子網(wǎng)的拓?fù)洹?在點(diǎn)點(diǎn)線路的通信子網(wǎng)中，每條物理線路連接一

24、對(duì)結(jié)點(diǎn)，它有4種基本的拓?fù)錁?gòu)型：星型、環(huán)型，樹型，網(wǎng)狀型。 采用廣播信道的通信子網(wǎng)中，一個(gè)公共的通信信道被多個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)共享，它也有4種基本拓?fù)錁?gòu)型：總線型，樹型，環(huán)型，無線通訊和衛(wèi)星通信型。 在星型結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)點(diǎn)通信線路與中心結(jié)點(diǎn)相連，中心結(jié)點(diǎn)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信，任何兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過中心結(jié)點(diǎn)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，方便管理的特點(diǎn)，但是由于網(wǎng)絡(luò)中心負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性通信，所以中心結(jié)點(diǎn)的故障將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。 在環(huán)型結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)點(diǎn)通信線路連接成閉合環(huán)路，環(huán)中的數(shù)據(jù)將沿著一個(gè)方向往逐個(gè)往下一站發(fā)送。這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，傳輸延時(shí)穩(wěn)定，但是環(huán)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)與通信結(jié)點(diǎn)

25、之間的線路都是整個(gè)環(huán)路中的瓶頸，所以環(huán)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)線路故障，都可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為了保證環(huán)路正常工作，需要復(fù)雜的控制和維護(hù)技術(shù)。 樹型結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)的一個(gè)擴(kuò)展。在樹型結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接，信息交換主要發(fā)生在上、下節(jié)點(diǎn)之間。 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又稱為無規(guī)則型。在這種結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，可以沒有任何規(guī)律。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可靠性高，網(wǎng)內(nèi)的任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須要采用合適的路由選擇算法和介質(zhì)訪問控制方式及流量控制。 1.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要由多個(gè)計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備構(gòu)成，具體如下： （1）各種類型的計(jì)算機(jī)。 （2）

26、網(wǎng)絡(luò)適配器。網(wǎng)絡(luò)適配器提供通信網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)相連的接口。 （3）網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，包括雙絞線、光纖以及無線通信等。 （4）共享的外部設(shè)備。 （5）局部網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，如集線器、中繼器。 （6）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)橋、路由器、交換機(jī)。 （7）網(wǎng)絡(luò)軟件。 1.2.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)（Distributed System）是兩個(gè)不同的概念。 用戶透明性觀點(diǎn)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)“存在一個(gè)能為用戶自動(dòng)管理計(jì)算機(jī)資源的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，由它調(diào)用完成擁護(hù)任務(wù)所需要的資源，而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶是透明的。”它所描述的就是一個(gè)分布式系統(tǒng)。 分布式系統(tǒng)有5個(gè)特征： （1）系統(tǒng)擁有多種通用的物理和

27、邏輯資源，可以動(dòng)態(tài)的給他們分配任務(wù)。 （2）系統(tǒng)中分散的物理和邏輯資源通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換。 （3）系統(tǒng)中存在一個(gè)以全局方式管理系統(tǒng)資源的分布式操作系統(tǒng)。 （4）系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)的各計(jì)算機(jī)既合作又自治。 （5）系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)用戶是完全透明的。 從以上的討論可以看出分布式系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共同點(diǎn)是：多數(shù)分布式系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上的，所以分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在物理結(jié)構(gòu)上是基本相同的。 他們的區(qū)別在于：分布式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是不同的，這決定了它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)、工作方式和功能上也不同。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)要求網(wǎng)絡(luò)用戶在使用網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)首先必須了解網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)用戶必須知道網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)計(jì)算機(jī)的

28、功能與配置、軟件資源、網(wǎng)絡(luò)文件結(jié)構(gòu)等情況，在網(wǎng)絡(luò)中如果用戶要讀一個(gè)共享文件時(shí)，用戶必須知道這個(gè)文件放在那一臺(tái)計(jì)算機(jī)的那一個(gè)目錄下；分布式操作系統(tǒng)是以全局方式管理系統(tǒng)資源的，它可以為用戶任務(wù)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，并且調(diào)度過程是“透明”的。當(dāng)用戶提交一個(gè)作業(yè)時(shí)，分布式操作系統(tǒng)能夠根據(jù)需要在系統(tǒng)中選擇最合適的處理器，將用戶的作業(yè)提交到該處理程序，在處理器完成作業(yè)后，將結(jié)果傳給用戶。在這個(gè)過程中，用戶并不會(huì)意識(shí)到有多個(gè)處理器的存在，這個(gè)系統(tǒng)是就像是一個(gè)處理器一樣。 所以，分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最主要的區(qū)別不在于它們的物理結(jié)構(gòu)，而是在系統(tǒng)軟件上。分布式系統(tǒng)是一個(gè)建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)，這種軟件系統(tǒng)保證了系統(tǒng)

29、高度的一致性和透明性，分布式系統(tǒng)不需要用戶關(guān)心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的資源分布情況和各個(gè)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的性能差異，系統(tǒng)的作業(yè)管理和文件管理對(duì)用戶是完全透明的。 1.2.4 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) 局域網(wǎng)（LAN）是在小范圍內(nèi)通過傳輸介質(zhì)及一定的接口電路將許多數(shù)據(jù)設(shè)備互相連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)設(shè)備可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、中型計(jì)算機(jī)或大型計(jì)算機(jī)，也可以是終端或外圍設(shè)備（如打印機(jī)），但主要是個(gè)人計(jì)算機(jī)。 將數(shù)據(jù)設(shè)備互連成局域網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)軟、硬件資源共享，如共享貴重的激光打印機(jī)、繪圖儀、共享數(shù)據(jù)庫及復(fù)雜的軟件包等，也便于各種設(shè)備間及時(shí)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)采集、處理及報(bào)表輸出，對(duì)辦公自動(dòng)化

30、及管理決策提供必要的支持。 局域網(wǎng)的特點(diǎn) 局域網(wǎng)具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： （1）覆蓋的地理范圍不大，一般屬于一個(gè)單位所有。 （2）通常采用專用的傳輸線路（也有用寬帶、無線等傳輸方式），數(shù)據(jù)傳輸速率高。 （3）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。一般常采用總線型、星型或環(huán)型結(jié)構(gòu)。 （4）與廣域網(wǎng)相比，LAN軟件規(guī)范設(shè)計(jì)多限制在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層。 （5）通信延遲時(shí)間較低，可靠性較好。 （6）能按廣播方式或組播方式進(jìn)行通信。 從原理上講，決定局域網(wǎng)性能和費(fèi)用的主要技術(shù)問題是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)及通道訪問控制策略。 與OSI參考模型相比，局域網(wǎng)只相當(dāng)于OSI的最低兩層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。物理層用于計(jì)算

31、機(jī)的物理連接以及數(shù)據(jù)在媒體上的傳輸。局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：媒體接入控制或媒體訪問控制子層和邏輯鏈路控制子層。由于局域網(wǎng)不存在路由選擇問題，因此局域網(wǎng)可以沒有網(wǎng)絡(luò)層。 局域網(wǎng)的分類 局域網(wǎng)的分類可以從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和通道訪問控制方式三個(gè)方面進(jìn)行。 按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類，局域網(wǎng)可分為星型、樹型、環(huán)型、總線型和混合型幾種。星型網(wǎng)屬于集中控制方式，協(xié)議簡(jiǎn)單，易于監(jiān)測(cè)和管理，擴(kuò)充比較方便，一個(gè)工作站出現(xiàn)故障不會(huì)波及全網(wǎng)，但交換中心是全網(wǎng)的核心，其可靠性極為重要。 在環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路將接口處理機(jī)聯(lián)接成一個(gè)閉合環(huán)路，每個(gè)接口處理機(jī)都與兩條鏈路相聯(lián)，而工作站則直接與接口處理機(jī)連接。環(huán)

32、型網(wǎng)絡(luò)是一種分布式控制方式，適用于實(shí)時(shí)傳輸要求較高的場(chǎng)合，性能受網(wǎng)絡(luò)負(fù)載影響較小，由于采用遍繞環(huán)的傳播方式，避免了復(fù)雜的中央控制和路由選擇功能，協(xié)議相對(duì)簡(jiǎn)單。但對(duì)環(huán)上結(jié)點(diǎn)和鏈路的可靠性要求較高，如果一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)無法工作。一般須在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接頭處采用旁路措施將故障結(jié)點(diǎn)從網(wǎng)上隔離；而對(duì)鏈路故障，只有換新線或排除故障后才能使環(huán)型網(wǎng)恢復(fù)工作。 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種非常流行且廣為采用的一種結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，每個(gè)工作站均通過一個(gè)接口電路掛在一條總線傳輸介質(zhì)上，共享一條公共的總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。總線型局域網(wǎng)適于實(shí)時(shí)要求不高、通信距離短、負(fù)載較輕的場(chǎng)合。它擴(kuò)充方便，可靠性較高，屬分散控制。但其網(wǎng)

33、絡(luò)性能受負(fù)載變化影響很大，重負(fù)載時(shí)總線上報(bào)文碰撞的機(jī)會(huì)增大，網(wǎng)絡(luò)性能降低。 局域網(wǎng)中的傳輸介質(zhì)種類很多，一般有雙絞線、同軸電纜、光纖等有線介質(zhì)，還有諸如電磁波、微波、衛(wèi)星通信、無線通信、激光等空間介質(zhì)。如果從使用頻帶看，又可分為基帶和寬帶兩種傳輸介質(zhì)?；鶐鬏敃r(shí)，通道中為數(shù)字信號(hào)，整個(gè)通道的頻譜均為一路數(shù)字信號(hào)所占用。寬帶傳輸通道中的信號(hào)為模擬信號(hào)，通道可以采用頻率劃分方式進(jìn)行通道的多路復(fù)用，多采用75W的同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，容易實(shí)現(xiàn)多種用途的通道復(fù)用，例如圖像或語音傳輸，也可用于數(shù)字傳輸。 通道訪問技術(shù)是局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。所謂通道訪問技術(shù)，就是研究如何有效地利用通信信道問題，目的是使網(wǎng)

34、絡(luò)如何適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐话l(fā)性特點(diǎn)。采用恰當(dāng)?shù)牟呗?，可以提高通信信道的利用率，減少數(shù)據(jù)傳輸中的時(shí)延，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。網(wǎng)絡(luò)的性能在很大程度上都與網(wǎng)絡(luò)所采用的通道訪問技術(shù)有關(guān)。通道訪問控制也叫通道訪問協(xié)議。 以太網(wǎng) 以太網(wǎng)（Ethernet）是常用的局域網(wǎng)之一，它是一種公共總線型局域網(wǎng)，適用于小型機(jī)和微型機(jī)連網(wǎng)。在以太網(wǎng)中，所有的節(jié)點(diǎn)通過專門的網(wǎng)卡（網(wǎng)絡(luò)適配器）連接到一條總線上，并采用廣播方式進(jìn)行通信而無需路由功能。 以太網(wǎng)在1972年由Xerox（施樂）公司首先開始研制，1975年Xerox公司和Stanford（斯坦福）大學(xué)合作推出了Ethernet產(chǎn)品。IEEE 802.3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是在Ethe

35、rnet標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定的。現(xiàn)在，根據(jù)不同的物理介質(zhì)又發(fā)展出多種子標(biāo)準(zhǔn)，形成了一個(gè)IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)系列。 Ethernet中的計(jì)算機(jī)相互通信時(shí)采用的是載波偵聽多路訪問/沖突檢測(cè)的方法，即CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection），它在輕負(fù)載情況下具有較高的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。Ethernet的組網(wǎng)非常靈活和簡(jiǎn)便，既可以使用細(xì)纜和粗纜組成總線型局域網(wǎng)，也可以使用3類無屏蔽雙絞線組成星型網(wǎng)絡(luò)（即10BASE-T技術(shù)），還可以將同軸電纜的總線型網(wǎng)絡(luò)與UTP雙絞線的星型網(wǎng)絡(luò)混合起來。Ethernet是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的10Mbps局域網(wǎng)。 以太網(wǎng)大多采用集線器和雙絞線進(jìn)行組網(wǎng)。集線器（Hub）有共享式和交換式之分。共享式是一種無源耦合器，具有多個(gè)端口，支持節(jié)點(diǎn)通過雙絞線接入Hub，雖然物理上看上去是多級(jí)星形結(jié)構(gòu)，但實(shí)際的媒體訪問控制方式仍然是總線方式，聯(lián)結(jié)在總線上的所有設(shè)備共享該總線的帶寬。交換式Hub則不同，聯(lián)結(jié)在總線上的每一個(gè)設(shè)備，各自獨(dú)享一定的帶寬。 FDDI網(wǎng)絡(luò) FDDI網(wǎng)絡(luò)又稱為光纖分布式數(shù)字接口網(wǎng)。FDDI網(wǎng)主要用于主機(jī)與其外圍設(shè)備之間、主機(jī)之間、各寬帶工作站間的互連，又可作為主干網(wǎng)與IEEE 802局域網(wǎng)互連。此外FDDI-II作為FDDI的改進(jìn)型，除了處理常規(guī)數(shù)據(jù)外，