全国计算机等级三级考试笔试要点.doc

1、计算机的发展阶段计算机的发展经历了以下5个阶段：大型机阶段、小型机阶段、微型机阶段、客户机/服务器阶段和互联网阶段。2、计算机种类 按照传统的分类方法，计算机可以分为6大类：大型主机、小型计算机、个人计算机、工作站、巨型计算机、小巨型机。按照现实的分类方法，计算机可以分为5大类：服务器、工作站、台式机、笔记本、手持设备。3、计算机的指标 计算机的指标包括：位数、速度、容量、带宽、版本和可靠性。4、计算机的应用领域 计算机的应用技术领域包括：科学计算、事务处理、过程控制、辅助工程、人工智能、网络应用。5、奔腾芯片的技术特点1超标量技术（superscalar）通过内置多条流水线来同时执行多个处理，其实质是以空间换取时间。2超流水线技术（superpipeline）超流水线技术是RISC采用的一种并行处理技术。它通过细化流水、增加级数和提高主频，使得在每个机器周期内能完成一个甚至两个浮点操作。3分支预测在奔腾芯片上内置了一个分支目标缓存器，用来动态地预测程序分支的转移情况，从而使流水线的吞吐量能保持较高的水平。4双Cache的哈佛结构：指令与数据分开奔腾中的双Cache，一个用于缓存指令，一个用于缓存数据，这就大大提高了访问Cache的命中率，这种把指令和数据分开的结构称为哈佛结构。5固化常用指令奔腾把常用指令改用硬件实现，不再使用微代码操作，以使指令的运行速度能进一步加快。6增强的64位数据总线奔腾的内部总线是32位的，与存储器之间的外部总线是64位的。7采用PCI标准的局部总线采用PCI标准的局部总线，能够容纳更先进的硬件设备设计，支持多处理、多媒体以及数据量很大的应用。8错误监测及功能冗余校验技术错误监测技术可以在内部多处设置偶校验，以保证数据传送的正确。9内建能源效率技术当系统不工作时，自动进入低耗点的睡眠模式，而只需毫秒级的时间，系统就能恢复到全速状态。10支持多重处理多重处理是指多CPU系统，它是高速并行处理技术中最常用的体系结构之一。6、安腾芯片的技术特点安腾是64位芯片，主要用于服务器和工作站。安腾采用简明并行指令计算（EPIC）技术，使安腾实现了更高的指令级并行性。7、主机板与插卡的组成1. 主机板主机板简称主板（mainboard）或母板（motherboard）。通常，主板由5部分组成：CPU、存储器、总线、插槽和电源。2. 网络卡网络卡又称为适配器卡（adapter card）,是最常用的插卡之一,它插在主板的扩展槽内，一方面与计算机连接，另一方面与传输电缆连接。8、软件的基本概念计算机系统是由硬件与软件组成的。软件由程序与相关文档组成。软件是用户与计算机硬件系统之间的桥梁。9、应用软件的种类 应用软件包括：桌面应用软件、演示出版软件、浏览工具软件、管理效率软件、通信协作软件和系统维护软件。10、程序与文档程序是由指令序列组成的，告诉计算计如何完成一个具体的任务。文档是软件开发、使用和维护中的必备资料。11、软件开发在软件的生命周期中，通常分为三大阶段，每个阶段又分若干子阶段： 计划阶段分为问题定义、可行性研究两个子阶段。主要是设定软件系统的目标，确定研制要求，提出可行性报告。对各种可能方案做出成本效益分析，作为使用单位是否继续该项工程的依据。 开发阶段在开发初期分为需求分析、总体设计、详细设计三个子阶段，在开发后期分为编码、测试两个子阶段。前期必须形成的文档有：软件需求说明书，软件设计规格说明书。后者包括反映系统总体结构的软件结构图，反映该结构中每个模块的内部过程和详细结构。在编码子阶段，要选定编程语言，将模块的过程性描述变成程序。在测试子阶段，要发现并排除上述各段所产生的各种错误。后期必须形成的文档有：产品发布的批准报告、有效性审查报告、项目小结报告，经过严格审查的一整套用户文档、安装手册、测试报告及资料清单。 运行阶段主要任务是软件维护。为了排除软件系统中仍然可能隐含的错误，适应用户需求及系统操作环境的变化，继续对系统进行修改或扩充。编程语言程序设计语言是一种人工语言，它是人们解决实际问题进行程序设计的工具。它是由符号和语法规则组成的。程序设计语言主要有三大类： 机器语言机器语言是以机器惟一能够识别的0、1码作为基本符号来表示命令的，这种命令叫指令。用该语言编写的程序不用翻译就能被计算机直接理解和执行，速度快，但该种语言难记、难学、难懂。 汇编语言用英文助记符和十进制数代替二进制码，使机器语言变成了汇编语言。汇编语言属于低级语言。汇编语言要通过汇编程序把汇编语言翻译成机器语言程序计算机才能执行。 高级语言高级语言是一种面向问题或过程的语言。它是近似于日常会话的语言。它不但直观、易学，而且通用性强。高级语言要通过编译（或解释）翻译成机器语言才能执行。多媒体的基本概念多媒体技术就是有声有色的信息处理与利用技术。多媒体技术可划分为偏硬件技术和偏软件技术两部分。多媒体的关键技术多媒体的关键技术包括：数据压缩与解压缩技术、芯片与插卡技术、多媒体操作系统技术、多媒体数据管理技术。超文本与超媒体的概念1. 超文本概念超文本是收集、存储和浏览离散信息以及建立和表现信息之间关系的技术。2超媒体的组成当信息载体不限于文本时，称之为超媒体。超媒体技术是一种典型的数据管理技术，它是由称之为结点和表示结点之间联系的链组成的有向图（网络），用户可以对其进行浏览、查询和修改等操作。操作系统概述1. 操作系统基本概念操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它能有效地组织和管理计算机系统中的硬件资源和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行。2操作系统的特征操作系统的特征包括：并发性、共享性、随机性。操作系统的功能1. 进程管理进程管理主要是对处理机管理，它用于实现进程的控制、同步、通信和调度。2. 存储管理存储管理是操作系统的重要组成部分，它负责计算机系统存储器的管理，存储管理主要负责内存的分配、保护和扩充，以及进行逻辑地址到物理地址的转换。内存空间一般分为两部分：一部分是系统区，存放操作系统、一些标准子程序、例行程序和系统数据等；另一部分是用户区，存放用户的程序和数据等。存储管理主要是对内存中用户区进行管理，其目的是充分利用内存，为多道程序并发执行提供存储基础，并尽可能方便用户使用。3文件管理文件管理的任务是有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题。4设备管理设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入、输出设备的管理。除了进行实际I/O操作的设备外，也包括了诸如设备控制器、DMA控制器，中断控制器，通道等支持设备。操作系统的类型1批处理操作系统在批处理系统中，用户将作业直接提交给系统操作员，操作人员将作业成批地装入计算机，由操作系统将作业按规定的格式组织好存入磁盘的某个区域，然后按某种调度策略选择一个或几个搭配得当的作业加以批处理。2分时系统分时系统允许多个用户同时联机地使用计算机。一台分时计算机系统连有若干台终端，多个用户可以在各自的终端上向系统发出服务请求，操作系统接受每个用户命令，采用时间片轮转的方式处理用户的请求。3实时系统实时系统是指系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。4个人计算机操作系统个人操作系统是一种联机交互的单用户操作系统，它提供的联机交互功能与通用分时系统所提供的功能相似。5网络操作系统网络操作系统就是在原来各自计算机操作系统上，按照网络体系结构的各个协议标准进行开发，包括网络管理、通信、资源共享、系统安全和多种网络应用服务等。6分布式操作系统：分布式操作系统也是通过通信网络将物理上分布的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来，实现信息交换和资源共享，协作完成任务。操作系统的硬件环境1特权指令与处理机状态 特权指令与非特权指令每台计算机都有自己的指令系统，指令系统包括两部分：特权指令和非特权指令。 特权指令：是指只允许操作系统使用，而不允许一般用户使用的指令。 非特权指令：特权指令之外的指令称作非特权指令，非特权指令的执行不影响其他用户以及系统。 CPU状态大多数计算机系统将CPU执行状态划分为管态和目态。 管态：又称特权状态、系统态或核心态。CPU在管态下可以执行指令系统的全集。 目态：又称常态或用户态。机器处于目态时，程序又能执行非特权指令。2中断机制中断是指CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应，CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动转去执行相应的处理程序，处理完该事件后再返回断点继续执行被打断的程序。中断的类型包括：输入输出中断、硬件故障中断、时钟中断、控制台中断、程序性中断。中断优先级是指为使系统能及时响应并处理发生的所有中断，系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度，硬件将中断源分为若干个级别。中断屏蔽是指在提出中断请求之后，CPU不予响应的状态。中断响应是指CPU暂停现行程序而转去响应中断请求的过程。进程1进程的概念进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。2. 进程的特性进程的特性包括：并发性、动态性、独立性、交往性和异步性。3. 进程的状态与转换就绪状态：已经获得除CPU以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。运行状态：已经获得CPU及其他运行资源，正在执行的进程处于运行状态。阻塞状态：正在运行的进程，因某种原因而暂停运行，等待某个事件的发生，此时处于阻塞状态。 4. 进程控制块（PCB，Process Control Block）进程控制块PCB是保存进程状态，控制进程转换的标志。PCB是进程存在的惟一标志。进程1进程的概念进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。2. 进程的特性进程的特性包括：并发性、动态性、独立性、交往性和异步性。3. 进程的状态与转换就绪状态：已经获得除CPU以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。运行状态：已经获得CPU及其他运行资源，正在执行的进程处于运行状态。阻塞状态：正在运行的进程，因某种原因而暂停运行，等待某个事件的发生，此时处于阻塞状态。 4. 进程控制块（PCB，Process Control Block）进程控制块PCB是保存进程状态，控制进程转换的标志。PCB是进程存在的惟一标志。进程控制 进程控制的作用就是对进程在整个生命周期中各种状态之间的转换进行有效的控制。进程控制室通过原语来实现的，用于进程控制的原语有：创建进程、撤销进程、挂起进程、激活进程、阻塞进程、唤醒进程和改变进程优先级等。进程调度 进程调度即处理机调度，它的主要任务是控制、协调进程对CPU的竞争，按照一定的调度算法，使某一就绪进程获得CPU的控制权。 调度算法包括：先进先出算法、时间片轮转算法、最高优先数算法。死锁1. 死锁的概念在多道程序系统中，一组进程中的每一个进程均无限期地等待被该组进程中的另一进程所占有且永远不会释放的资源，这种现象称系统处于死锁状态。处于死锁状态的进程称为死锁进程。2. 产生死锁的原因： 系统提供的资源数量有限，不能满足每个进程的使用。 多道程序运行时，进程推进顺序不合理。3. 产生死锁的必要条件产生死锁的必要条件有：互斥条件、不可剥夺条件、部分分配和循环等待。说明：发生死锁必须具备上述4个条件。4. 死锁的处理 死锁的预防的三种方法： 采用资源的静态预分配策略，破坏部分分配条件。 允许进程剥夺并使用其他进程占有的资源，从而破坏不可剥夺条件。 采用资源有序分配法，破坏环路条件。 死锁的避免：在系统运行过程中小心地避免死锁的最终发生。最著名的是银行家算法。 死锁的检测：这种方法对资源的分配不加限制，即允许死锁发生。但系统定时运行一个死锁检测程序，判断系统是否已发生死锁，若检测到死锁发生，则设法加以解除。 死锁的解除的两种方法：资源剥夺法和撤消进程法。线程的基本概念 线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。存储管理概述 存储管理是操作系统的重要组成部分，它负责计算机系统存储器的管理，存储管理主要是指对内存空间的管理。存储管理的目的是既要方便用户，又要提高存储器的利用率，它应当具有如下功能：存储分配、地址变换、存储扩充和存储共享与保护。内存资源管理1. 内存分区内存空间的划分可以是静态的，也可是动态；可是等长的也可是不等长的。实际系统中，静态划分和等长划分通常结合在一起；动态划分和不等长划分结合在一起。2. 内存分配内存分配确定按什么原则将内存空闲区域分配给各个进程，包括静态等长分区分配和动态异长分区分配。系统在寻找空闲时可采用以下3种算法：首先适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。3. 3. 碎片处理碎片是指内存中出现的一些零散的小空闲区域，这些区域由于太小而无法利用。紧凑技术是处理碎片的方法，即移动所有的占用区域，使所有的空闲区域合并成一片连续的区域。分区存储管理分区存储管理就是将内存划分成若干个连续的区间，每个区间装入一个运行作业。它的缺点是不能充分利用内存，也不能实现对内存的扩充。分区存储管理可采用固定分区和可变分区。页式存储管理1. 基本原理页式存储管理将内存空间化分成若干等长的区间，每个区间称为一个物理页面，对内存所有的物理页面从0开始编号，每个物理页面内部也从0开始编地址。系统将用户程序的逻辑空间也划分成同样大小的若干页面，这些页面叫逻辑页面，系统为每个逻辑页面从0开始编号，同时对每个逻辑页面内部也从0开始编址。以页为单位，并按用户程序的页数多少进行分配，逻辑上相邻的页面在内存中不一定相邻，即分配给用户程序的内存块不一定连续。2. 页式存储的实现方法 系统为每个用户程序建立一张页表，用于记录用户程序逻辑页面和内存物理页面的对应关系。 系统中建立一张内存分配情况表。 系统提供一对硬件寄存器，页表始址寄存器和页表长度寄存器，前者用于保持正在运行进程的页表在内存的首地址，后者用来记录此进程的页表的长度。段式存储管理1. 基本原理内存空间被划分成若干长度不相同的区间，每个区间称为一个物理段。以段为单位进行内存分配，每段是一个连续的存储区，各段之间的内存区不一定连续，也不等长，内存的分配和释放是随需要动态进行的。用户程序按逻辑上有完整意义的段来划分，称为逻辑段。例如： 主程序、子程序、数据等都可各成一段，每段对应于一个过程，一个程序模块或一个数据集合。将一个用户程序的所有逻辑段从0开始编号，称为段号。将一个逻辑段中的所有单元从0开始编址，称为段内地址。用户程序的逻辑地址由段号和段内地址两部分组成。2. 实现方法实现方法和页式存储管理的方法相似。3. 段的动态链接和装配所谓段的动态链接指的是一个程序在开始运行时，只将主程序装配好调入内存，在运行过程中若访问一个新的模块，在装配此模块，以便节省内存空间。虚拟存储管理1. 虚拟存储实现原理虚拟存储实现的原理就是当进程要求运行时，不是将它的全部信息装入内存，而是将其一部分先装入内存，另一部分暂时留在外存，进程在运行过程中，要使用的信息不在内存时，便发出中断，由操作系统将它们调入内存，以保证进程的正常运行。2. 虚拟页式存储管理在进程开始执行之前，不是装入全部页面，而是只装入一个（甚至0个）页面，然后根据进程执行的需要，动态地装入其它页面。文件与文件系统文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。文件系统是指操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的文件以及为实施文件管理所需要的一些数据结构的总称。文件结构和存取方式1. 文件的逻辑结构文件的逻辑结构可分为两种：无结构的字符流式文件和有结构的记录式文件。前一种文件由字符序列组成，文件内的信息不再划分结构。后一种文件由记录组成，即文件内的信息划分为多个记录，以记录为单位组织和使用信息。2. 文件的物理结构文件的物理结构指文件的内部组织形式,亦即文件在物理存储设备上的存放方法。文件物理结构包括：顺序结构、链接结构、索引结构。3. 文件的存取方式由于文件的性质和用途不同，以及用户对文件使用的要求不同，因而对文件的存取方法也有不同。通常分为顺序存取和随机存取。4. 文件的存储设备常用的文件存储设备有磁盘、磁带、光盘等。存储设备的特性决定了文件的存取。磁带是一种典型的顺序存取设备。磁盘是典型的随机存取设备。文件目录1. 文件控制块文件控制块是系统为管理文件而设置的一个数据结构。它是文件存在的标志，它记录了系统管理文件所需要的全部信息。2. 文件目录文件与文件控制块是一一对应的。文件控制块的有序集合构成文件目录，每个目录项是一个文件控制块。给定一个文件名，通过查找文件目录便可找到该文件对应的目录项（FCB）。3目录文件为了实现文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存空间，这个文件就被称为目录文件。目录文件是长度固定的记录式文件。4文件目录结构文件目录一般有一级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。5当前目录系统为用户提供一个目前正在使用的工作目录，成为当前目录。查找文件时既可以从根目录开始，也可以从当前目录开始向下检索。若从当前目录开始，路径名只要给出从当前目录开始到所要访问文件的相对路径名即可。这样检索路径缩短，检索速度提高，如果需要，用户可以随意更改当前目录。文件存储空间的管理1. 位示图法位示图法的基本思想示利用一串二进制位的值来反映磁盘空间的分配使用情况，每个磁盘物理块对应1个二进制位，如果物理块为空闲，则相应的二进制位为0；如果物理块已分配，则相应的二进制位为1。2. 空闲块表空闲块表基本思想是文件系统建立一张空闲块表，该表记录了全部空闲的物理块，包括首空闲块号，空闲块个数。空闲块表示方式特别适合于文件物理结构为顺序结构的文件系统。3. 空闲块链表空闲块链表基本思想是系统将所有空闲的物理块连成一个链，用一个指针指向第一个空闲块，然后每个空闲块含有指向下一个空闲块的指针，最后一块的指针为空，表示链尾。文件存取控制文件共享是指一个文件可以允许多个用户共同使用。文件保护是为了防止由于误操作而对文件造成破坏。文件保密是防止未经授权的用户对文件进行访问。文件系统的安全文件系统的安全性是指文件抵抗和预防各种物理性破坏及人为性破坏的能力。保证系统安全性常用的措施就是备份，有两种方法：海量转储、增量转储。设备管理概述1. 设备的分类按设备的工作特性，设备可以分为：存储设备和输入输出设备。按设备上数据组织方式，设备可以分为：块设备和字符设备。按资源分配，设备可以分为：独占设备、共享设备和虚拟设备。2. 输入输出控制方式 CPU对外部设备制方式主要有以下四种：循环测试I/O方式、中断处理方式、直接内存存取(DMA)方式和通道方式。通道技术通道是一种硬件设施，也称为I/O处理机或I/O处理部件,它是一种专用的、有很强I/O处理功能的部件，它可以独立地完成系统交付的I/O操作任务，通过执行本身的I/O专用程序来进行系统内存与外部设备之间的数据传输。通道可以分为：字节多路通道、选择通道和成组多路通道。缓冲技术缓冲技术是一种暂存技术。它利用一种存储设备、部件或者其中一部分在数据的传送过程中进行暂时的存放。缓冲技术的实现方式有两种：硬件缓冲和软件缓冲。将缓冲技术引入I/O操作，有效地改善了系统CPU与I/O设备之间速度不匹配的情况。也减少了I/O设备对CPU的中断请求次数，简化了中断机制，节省了系统开销。设备分配设备分配的任务就是按照一定的策略为申请设备的进程分配合适的设备、控制器和通道。设备处理 设备处理由设备驱动和中断处理两部分组成。设备驱动程序负责接收和分析从设备分配转来的信息以及设备控制块等内容。中断处理程序负责设备或通道发出的中断进行处理，即对输入/输出是否正常结束或出现错误进行相应的处理。磁盘调度先来先服务磁盘调度算法（FCFS）是指按照访问请求的次序为各个进程服务，这是最公平而又最简单的算法，但效率不高。最短寻道时间优先磁盘调度算法（SSTF）是以寻道优先为出发点，优先为距离磁头当前所在位置最近磁道的访问请求服务。这一算法的缺点是：假设某段时间外磁道请求不断，则可能有内磁道请求长时间得不到服务，因此I/O缓冲，缺乏公平性。扫描算法(SCAN)是一种寻道优化算法，它克服了SSTF算法得缺点，既考虑距离磁头的距离，又考虑寻道的方向，且以方向优先，即当无访问请求时，磁头臂停止不动，当有访问请求时，磁头臂按一定方向扫描。此算法即公平又效率高。计算机网络的形成与发展计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，它的发展主要经历了以下几个阶段： 计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络。 在计算机通信网络的基础上，完成网络体系结构与协议研究，形成计算机网络。 在解决异型机联网和异型网互连问题的背景下，提出开放系统互连参考模型OSIRM与协议，形成符合国际标准的计算机网络。 计算机网络技术日趋成熟与广泛已用阶段。计算机网络定义的基本内容 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。计算机网络与分布式系统的区别共同点：一般的分布式系统是建立在计算机网络之上的，因此分布式系统与计算机网络在物理结构上是相同的。不同点：分布式操作系统与网络操作系统的设计思想不同，因此它们的结构、工作方式与功能也不同的。计算机网络的分类根据网络所使用的传输技术分类，网络可以分为：广播式网络和点到点网络。广播式网络：在网络中只有单一的一个通信信道，由这个网络中所有的主机所共享；点到点网络：当在一个网络中成对的主机之间存在着若干对的相互联结关系时，便组成了一个点到点的网络。根据网络的覆盖范围和规模分类，网络可以分为：局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。局域网（LAN）：局部网络用于将有限范围内(如一个实验室、一幢大楼、一个校园)各种计算机、终端与外设互连成网；城域网（MAN）：城域网是介于广域网络与局部网络之间的一种大范围高速网络，它设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司与社会服务部门的计算机连网需求，实现大量用户、多种信息(数据、语音、图像)传输的综合信息网络；广域网（WAN）：它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，横跨一个地区、国家甚至几个洲，形成国际性的远程网络。计算机网络拓扑结构计算机连接的方式叫做网络拓扑结构（Topology）。网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。目前常用的计算机网络拓扑结构有四种：总线网络、环形网络、星形网络和网状网络。网络传输介质目前在网络中数据与信息传输的有线信道线路主要采用四大类传输媒介：双绞线、同轴电缆、光纤电缆和无线与卫星通信信道。网络中常用的双绞线是三类线和五类线，目前已经有六类以上的线。同轴电缆可以分为：细缆和粗缆。细缆适合于短距离，较少站点；粗缆适合于较长距离或较多站点。根据光在光纤中的传播方式，当前有两大类常用的光纤：单模光纤和多模光纤。无线通信中调频无线电通信中波MF，调频无线电广播使用甚高频，电视广播使用甚高频到特高频。微波通信使用的信号的频率在100MHz10GHz。微波信号传输的特点是：只能进行视距传播；大气对微波信号的吸收与散射影响较大。将一个大区覆盖的区域划分成多个小区，每个小区（cell）设立一个基站（BS），这种小区制移动通信系统叫做蜂窝移动通信系统。卫星通信是指利用卫星进行通信的通信方式，它具有通信距离远、费用与通信距离无关、覆盖面积大、不受地理条件的限制、通信信道带宽宽、可进行多址通信与移动通信的优点。网络体系结构的基本概念所谓网络协议（有时也称为通信协议）指的是在计算机与计算机之间进行通信时，为了实现数据有序的发送和接收，必须遵循的一些事先约定好的规则（标准或约定的集合）。一个网络协议主要由以下3个要素组成：1语法，即用户数据与控制信息的结构和格式。2语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。3时序，即对事件实现顺序的详细说明。ISO/OSI参考模型 根据分而治之的原则，ISO将整个通信功能划分为七个层次，依次为物理层（Physical Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）和应用层（Application Layer）。其中，每一层叫做一个子系统(subsystem)，每一层可以看成由若干实体组成，实体是来表示任何可以发送或接收信息的软件进程或硬件。不同开放系统中同一层实体称为对等实体。1物理层物理层定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。2数据链路层数据链路层在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，通过差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。3网络层网络层主要任务是通过执行路由选择算法，为报文分组通过通信子网选择最适当的路径。它是OSI参考模型七层中最复杂的一层。4传输层传输层是第一个端-端，也即主机-主机的层次。运输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。5会话层会话层是进程进程的层次，其主要功能是组织和同步不同的主机上各种进程间的通信(也称为对话)。6表示层表示层为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示变换并进行加密、压缩。7应用层应用层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。TCP/IP参考模型与协议TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议是为美国ARPA网设 计的，目的是使不同厂家生产的计算机能在共同网络环境下运行。 TCP是传输控制协议，规定一种可靠的数据信息传递服务。IP协议又称互连网协议，是支持网间互连的数据报协议。它提供网间连接的完善功能， 包括IP数据报规定互连网络范围内的地址格式。 在TCP/IP参考模型可以分为4个层次：应用层、传输层、互连层、主机-网络层。其中，应用层（Application Layer）与OSI应用层相对应，传输层（Transport Layer）与OSI传输层相对应，互连层（Internet layer）与OSI网络层相对应，主机-网络层（Host-to-Network layer）与OSI数据链路层及物理层相对应。在TCP/IP参考模型中，OSI表示层、会话层没有对应的协议。ARPANET最初的ARPANET的主要研究内容是分组交换设备、网络通信协议、网络通信与系统操作软件。1969年11月，实验性的ARPANET开通。1975年，ARPANET结束了网络实验阶段，移交给美国国防部国防通信局正式运行。1980年前后，ARPANET所有的主机都转向了TCP/IP协议。1990年，ARPANET被信的网络所替代。NSFNET1984年，美国国家科学基金会（NSF，National Science Foundation）决定组建NSFNET。NSFNET的主干网连接美国6个超级计算机中心。NSFNET的通信子网所使用的硬件技术与ARPANET基本相同，采用56kbps的通信线路。但是NSFNET的软件技术与ARPANET不同，它从一开始就是用TCP/IP协议，是第一个使用TCP/IP的广域网。NSFNET采取层次型结构，分为主干网、地区网与校园网。Internet Internet是国际互联网。目前，Internet上所提供的服务功能已达上万种，其中多数服务是免费提供的。随着Internet向商业化方向发展，很多服务被商业化的同时，所能提供的服务种类进一步快速增长未来通信子网应具备的特征 1适应大容量突发性通信的要求。 2适应综合业务服务的要求。 3开放的设备接口与规范化的协议。 4完善的通信服务与网络管理。交换多兆位数据服务SMDS交换多兆位数据服务（SMDS，Switched Multimegabit Data Server）是由美国Bellcore从1980年开始设计，并在1990年初期开通了实验系统。SMDS的设计目标是用于连接多个局域网，典型应用是一个公司内的多个分支办事机构、一个企业的下属工厂与公司的多个局域网之间的连接。X.25网 CCITT的X.25建议规定了一分组方式工作的用户数据终端设备DTE（Date Terminal Equipment）与通信子网的数据电路端接设备DCE（Date Circuitterminal Equipment）之间的接口标准。采用X.25建议所规定的DTE与DCE接口标准的公用分组交换网叫做X.25网。帧中继网帧中继是继X.25后发展起来的数据通信方式，它是一种减少结点处理时间的技术。帧中继是基于数据帧在光纤上传输基本不会出错的前提来设计的。因此帧中继交换机只要以检测到帧的目的抵制就立即开始转发该帧。宽带综合业务数字网B-ISDN1. B-ISDN 宽带综合业务数字网（B-ISDN）是将语音、数据、静态与动态图像传输以及N-ISDN所有服务综合于一个通信网中，覆盖从地传输率到高传输率的大的范围，满足非实时和实时、突发性等类传输要求。B-ISDN的目标是实现综合接入、综合交换、综合传输和综合管理4个层次上的综合，其核心技术是采用异步传输模式（ATM），实现高效的传输、交换和复用。宽带综合业务数字网的业务可以分为两类：交互型业务和发布型业务。宽带综合业务数字网的协议分为3面和3层，3个面分别称为用户面、控制面和管理面。每个面分为3层：物理层、ATM层和ATM适配层。2. 异步传输模式ATMATM实质是一种高速分组传输模式。某信息源待传输，ATM首先是将信息切割成块，并在块前加上信头，构成信元。由于信息源产生的信息随机性，则不同的信元在缓冲器中排队到达的先后也是随机的，从而等待输出。ATM用固定长度的信元发送信息，信元实质就是分组。每个信元由5个字节信头和48个字节信息段组成。信头中装配控制信息；信息段中装配被分解成数据块的用户信息或其它管理信息。ATM的优点： 能支持不同速率的各种服务； 选择固定长度的信元作为信息阐述单元，每个信元由5个字节信头和48个字节信息段组成； 所有信息在最底层以面向连接的方式传输，适用于实时性较强信息的传输； 由于光纤的通信容量大，误码率低，ATM网中数据链路层可以不进行差错控制与流控，提高信元在网中的处理速度。局域网主要的技术特点 局域网覆盖有限的地理范围。 局域网具有高数据传输速率和低误码率的高质量数据传输环境。 局域网易于建立、维护和扩展。 决定局域网特性的主要技术要素是介质访问控制方法、网络拓扑与传输介质。 局域网从介质访问控制方法的角度可以分为两类：共享介质局域网与交换式局域网。局域网拓扑构型 局域网在网络拓扑上主要采用了总线型、环型、星形结构。局域网传输介质类型与特点 局域网常用的传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道。局域网介质访问控制方法常用的局域网介质访问控制方法有：带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD；总线拓扑为令牌总线(Token Bus)的局域网的介质访问控制方法；令牌环（Token Ring）局域网访问控制技术。IEEE 802模型与协议IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准。称作IEEE802标准。IEEE 802.1标准，它包括局域网体系结构、网络互连以及网络管理与性能测量。IEEE 802.2标准，定义了逻辑链路控制层功能与服务。IEEE 802.3标准，定义了CSMA/CD总线介质访问控制方法与物理层规范。IEEE 802.4标准，定义了令牌总线（Token Bus）介质访问控制方法与物理层规。IEEE 802.5标准，定义了令牌环（Token Ring）介质访问控制方法与物理层规范。IEEE 802.6标准，定义了城域网MAN介质访问控制方法与物理层规范。IEEE 802.7标准，定义了宽带技术。IEEE 802.8标准，定义了光纤技术。IEEE 802.9标准，定义了综合语音与数据局域网IVD LAN技术。IEEE 802.10标准，定义了可互操作的局域网安全性规范SILS。IEEE 802.11标准，定义了无线局域网技术。IEEE 802.3标准与Ethernet IEEE 802.2标准定义的共享介质局域网有3类：采用CSMA/CD介质访问控制方法的总线型局域网、采用Token Bus介质访问控制方法的总线型局域网和采用Token Ring介质访问控制方法的环形局域网。 目前应用最为广泛的局域网是基带总线局域网Ethernet（以太网）。Ethernet的核心技术是它的随机争用型介质访问控制方法，即带有冲突检测的载波多路访问CSMA/CD方法。IEEE 802.4标准与Token BusIEEE 802.4标准定义了令牌总线（Token Bus）介质访问控制方法与物理层规范。Token Bus是一种在总线拓扑中利用令牌（Token）作为控制结点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。IEEE 802.5标准与Token RingIEEE 802.5标准定义了令牌环（Token Ring）介质访问控制方法与物理层规范。Token Ring 的特点与Token Bus相似，如环中结点访问延迟确定，适用于重负载环境，支持优先级服务。Token Ring的缺点主要表现在环维护复杂，实现较困难。光线分布式数据接口FDDIFiber Distributed Data Interface（FDDI）是光纤分布式数据接口。FDDI是美国国家标准组织（ANSI）的X3T9.5委员会制订的光缆标准。FDDI以光纤作为传输媒体，它的物理拓扑结构可以是环形带树形或带星型的环。光纤分布式数据接口FDDI是一种使用光纤作为传输介质的、高速的、通用的环形网络。它能以100Mbps的速率跨越长达100km的距离，连接多达500个设备，既可用于城域网络也可用于小范围局域网。快速以太网Fast Ethernet高速Ethernet（Fast Ethernet）是提供100Mbps速率的Ethernet。100BSE-T是高速Ethernet的标准。100 BASE-T保留了10BASE-T（传统网络Ethernet的标准）。在MAC子层使用的CSMA/CD方法与帧格式，但在物理层支持的传输介质与信号编码方式不同，l00BASE-T采用介质独立接口MTI（Media Independent Interface）将MAC层与传输介质分开。千兆以太网Gigabit Ethernet千兆以太网的传输速率比Fast Ethernet快10倍，数据传输速率达到1000Mbps。千兆以太网使用IEEE802.3z标准，IEEE802.3z标准在LLC子层使用IEEE802.3标准在MAC子层使用CSMA/CD方法，只是在物理层作了一些必要的调整，它定义了新的物理层标准（1000 BASE-T）。交换式局域网交换式局域网的核心部件是它的局域网交换机。局域网交换机一般是针对某一类局域网（如802.3标准的Ethernet或802.5标准的Token Ring）设计。虚拟局域网虚拟局域网（Virtual Network）是建立在局域网交换机或ATM交换机之上的，它以软件方式来实现逻辑工作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制。虚拟局域网组网方法通常有以下4种：用交换机端口号定义虚拟局域网、用MAC地址定义虚拟局域网、用网络层地址定义虚拟局域网、IP广播组虚拟局域网。IEEE 802.3物理层标准类型IEEE 802.3标准物理层为每种传输介质确定了相应的物理层标准：10 BASE-5（粗缆）；10 BASE-2（细缆）；10 BASE-T（非屏蔽双绞线）；10 BASE-FP、10 BASE-FB与10 BASE-FL（光缆）。IEEE 802.3u（Fast Ethernet）标准物理层为每种传输介质确定了相应的物理层标准：10BASE-TX（5类非屏蔽双绞线）；10 BASE-T4（3类非屏蔽双绞线）；10 BASE-FX（光缆）。IEEE 802.3z（Gigabit Ethernet）标准物理层为每种传输介质确定了相应的物理层标准：10 BASE-T（5类非屏蔽双绞线）；10 BASE-CX（屏蔽双绞线）；10 BASE-LX（单模或多模光纤）；10 BASE-SX（多模光纤）。网卡网卡也称为网络适配器或者网络接口卡。网卡及其驱动程序事实上已基本实现了网络协议中底部两层的功能。具体负责主机向媒体收发信号，实现帧一级协议的有关功能。局域网集线器在网络中把Hub称为集线器，也称为线集中器。把站点都集中到总线上相互连接在一起，也可以使Hub之间相互用双绞线进一步互联接通。局域网交换机交换机也称为交换式集线器。一台基本功能的以太网交换机的工作原理相当于一个具有很多个端口的多端口网桥。同轴电缆组网方法使用同轴电缆组建以太网是最传统的组网方式。目前，使用的同轴电缆有两种：粗同轴电缆与细同轴电缆。使用同轴电缆组建以太网有以下3种方式： 1粗缆方式在使用粗缆组建以太网时，需要使用以下基本硬件设备：带有AUI接口的以太网卡、粗缆的外部收发器、收发器电缆和粗同轴电缆。2细缆方式在使用细缆组建以大网时，需要使用以下基本硬件设备：带有BNC接口的Ethernet网卡、BNCT型连接器和细同轴电缆。3粗缆与细缆混用方式在使用粗缆与细缆共同组建以大网时，除了需要使用与构成粗缆、细缆以太网相同的基本硬件设备外，还必须使用粗缆与细缆之间的连接器件。双绞线组网方法使用双绞线组建以大网是目前流行的组网方式。由于基于非屏蔽双绞线的以太网结构简 单、造价低、组网方便及易于维护。在使用非屏蔽双绞线组建符合10 BASE-T标准的以太网时，需要使用以下基本硬件设备：带有RJ-45接口的以大网卡、集线器（Hub）、3类或5类非屏蔽双绞线和RJ-45连接头。按照使用集线器的方式，双绞线组网方法可以分为以下几种：单一集线器结构、多集线器级联结构和堆叠式集线器结构。快速以太网组网方法快速以太网组网方法与普通的以太网组网方法基本相同。如果要组建快速以太网，需要 使用以下基本硬件设备：100 BASE-T集线器交换机、10/100 BASE-T网卡和双绞线或光缆。在组建100 BASE-T的快速以太网时，需要注意以下两个问题：1快速以大网一般是作为局域网的主干部分；2很多公司开发出快速以太网交换机，可以用它代替100 BASE-T集线器。千兆以太网组网方法千兆以太网的组网方法与普通以太网组网方法有一定的区别。如果要组建千兆以太网， 需要使用以下基本硬件设备：1000 Mbps以太网交换机、100 Mbps集线器交换机、10 Mbps100 Mbps以太网卡和双绞线或光缆。在千兆以太网组网方法中，如何合理地分配网络带宽是很重要的，需要根据网络的规模 与布局，来选择合适的两级或三级网络结构：在网络主干部分使用性能比较好的千兆以大网主干交换机。 在网络支干部分使用性能一般的千兆以太网支干交换机。在楼层或部门一级，根据实际需要选择100 Mbps集线器或以太网交换机。在用户层，使用10 Mbps或100 Mbps以太网卡，将工作站连接到100 Mbps集线器或以太网交换机上。结构化布线的基本概念 结构化布线系统是指在一座办公大楼或楼群中安装的传输线路。这种传输线路能连接所有的语音、数字设备，并将它们与电话交换系统连接起来。结构化布线系统的应用环境结构化布线系统主要应用在以下3中环境中：建筑物综合布线系统、智能大楼布线系统和工业布线系统。网络操作系