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1 计算机网络基础知识 网络管理员考试辅导 2 在IEEE754浮点表示法中 尾数采用 表示 A 原码B 反码C 补码D 移码 为便于软件的移植 浮点数的表示格式应该有统一标准 定义 1985年IEEE InstituteofElectricalandElectronicsEngineers 提出了IEEE754标准 该标准规定基数为2 阶码E用移码表示 尾数M用原码表示 A 3 某机器的字长为8 符号位占1位 数据位占7位 采用补码表示时的最小整数为 A 28B 27C 27 1D 28 1 B 4 在计算机中 A 指令和数据都采用十进制存储B 指令和数据都采用二进制存储C 指令用十进制存储 数据采用二进制存储D 指令用二进制存储 数据采用十进制存储 B 在计算机中 所有数据或者信息都是采用二进制存储的 使用二进制主要有以下优点 1 电路更容易实现2 易于实现物理存储3 编译进行加减运算和计算编码4便于逻辑判断5 用二进制表示表示数据有抗干扰能力强 可靠性高的优点 5 假定下列字符码中最后一位是奇偶校验位 但没有数据错误 采用奇校验的字符码是 A 11001111B 11010110C 11010111D 11001001解答此类题目的一般思路是对于水平奇偶校验和垂直奇偶校验来讲 加入1位检验位使得构成的码字中取值为1的位数若为偶数则是偶校验 若为奇数则是奇校验 针对这道题目 采用奇校验 则校验码中1的个数应为奇数 在供选择的答案中 只有校验码11010110中1的个数为5是奇数 其他3个校验码中1的个数均为偶数 所以答案应该是B B 6 计算机启动时 可以通过存储在 中的引导程序引导操作系统 6 A RAMB ROMC CacheD CPU RAM randomaccessmemory 随机存储器 这种存储器在断电时将丢失其存储内容 故主要用于存储短时间使用的程序 只读内存 Read OnlyMemory 是一种只能读取资料的内存 在制造过程中 将资料以一特制光罩 mask 烧录于线路中 其资料内容在写入后就不能更改 所以有时又称为 光罩式只读内存 maskROM 此内存的制造成本较低 常用于电脑中的开机启动 高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器 由静态存储芯片 SRAM 组成 容量比较小但速度比主存高得多 接近于CPU的速度 B 7 寄存器间接寻址是指在 中存取操作数 A 通用寄存器B 程序计数器C 主存单元D 外存储器 在单片机的一种指令寻址方式 寄存器间接寻址方式中 寄存器内存放的是操作数的地址 而不是操作数本身 即操作数是通过寄存器间接得到的 用来做间接寻址的寄存器有时也称指针寄存器 或简称指针 C 8 CPU从主存中取出一条指令并完成执行的时间称为 A 时钟周期B 机器周期C 指令周期D 总线周期 时钟周期是由CPU时钟定义的定长时间间隔 是CPU工作的最小时间单位 也称节拍脉冲或T周期 机器周期是完成一个基本操作所需要的时间 例如取指令 存储器读 存储器写等 指令周期 InstructionCycle 取出并执行一条指令的时间 总线周期 总线周期通常指的是BIU完成一次访问MEM或I O端口操作所需要的时间 一个总线周期由几个时钟周期组成 C 9 是指CPU一次可以处理的二进制数的位数 它直接关系到计算机的计算精度 速度等指标 运算速度是指计算机每秒能执行的指令条数 通常用 为单位来描述 A 字长B 主频C 运算速度D 存储容量A MBB HZC MIPSD BPS 字长是CPU一次能并行处理的二进制位数 字长总是8的整数倍 通常PC机的字长为16位 早期 32位 64位 CPU的主频 即CPU内核工作的时钟频率 表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度 与CPU实际的运算能力并没有直接关系 由于主频并不直接代表运算速度 运算速度 运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标 通常所说的计算机运算速度 平均运算速度 是指每秒钟所能执行的指令条数 一般用 百万条指令 秒 MillionInstructionsPerSecond的缩写 BPS bitspersecond位 秒 每秒传送位数 A C 10 分时操作系统的主要特征之一是提高 A 计算机系统的可靠性B 计算机系统的交互性C 计算机系统的实时性D 计算机系统的安全性实现不同的作业处理方式 如 批处理 分时处理 实时处理等 主要是基于操作系统对 管理采用了不同的策略 A 处理机B 存储C 设备D 文件 分时操作系统 是一种联机的多用户交互式的操作系统 一般采用时间片轮转的方式使一台计算机为多个终端服务 对每个用户能保证足够快的响应时间 并提供交互会话能力 B A 11 操作系统是一种 1 作业管理和进程管理是操作系统的重要组成部分 进程管理可把进程的状态分成 2 3种 用户可以通过 3 建立和撤销进程 进程的调度实际上是确定 4 在批处理系统中作 业管理可把作业流的状态分成 5 4种 1 A 专用软件B 应用软件C 系统软件D 实用软件 2 A 提交 运行 后备B 阻塞 提交 完成C 就绪 运行 阻塞D 阻塞 提交 就绪 3 A 宏指令B 过程调用C 函数调用D 系统调用 4 A 处理机的占用B 内存的分配C 寄存器状态D 计算方法 5 A 后备 进入 就绪 退出B 进入 后备 运行 退出C 后备 等待 就绪 退出D 等待 就绪 运行 退出 C C D A B 操作系统是计算机系统中最核心的系统软件 负责管理和控制计算机系统中硬件和软件资源 合理地组织计算机工作流程和有效利用资源 在计算机与用户之间起接口的作用 操作系统的功能分成5大部分 即 处理机管理 存储管理 文件管理 设备管理和作业管理 这5大部分相互配合 协调工作 实现对计算机系统的资源管理和控制程序的执行 为用户提供方便的使用接口和良好的运行环境 进程管理的对象就是对处理机的调度 所以进程管理也称为处理机管理 进程状态分为就绪 运行 阻塞3种 进程控制是通过进程控制原语实现的 用于进程控制的原语主要包括 创建原语 阻塞原语 撤销原语 唤醒原语 优先级原语 调度原语 在操作系统中 原语是一个不可分割的基本单位 它们可以被系统本身调用 有的也以软中断形式供用户进程调用 一个作业从交给计算机系统到执行结束退出系统 一般都要经历提交 进入 后备 运行和完成4个状态 12 操作系统是一种系统软件 它有许多种类 PC DOS是一种 1 操作系统 Windows是具有图形界面的 2 运行方式的操作系统 Windows应用程序之间可以方便地通过 3 交换数据 将正在运行的应用程序窗口最小化后 该应用程序处于 4 状态 5 是在体系结构上采用了客户机 服务器模式的网络操作系统 1 A 分时B 多用户C 单用户D 分布式 2 A 单任务B 多任务C 单用户D 多用户 3 A 邮箱B 文本区C 对话框D 剪贴板 4 A 运行B 挂起C 停止D 退出 5 A Windows95B WindowsNTC Windows98D Windows3 2 PC DOS是一种单用户单任务操作系统 Windows是图形化界面的单用户多任务操作系统 UNIX和Linux是多用户多任务操作系统 Windows应用程序之间可以方便地通过剪贴板交换数据 它是通过一块公用内存空间实现的 最小化的程序仍然处于运行状态 只是在后台运行 我们看不到运行情况罢了 WindowsNT是微软公司于1993年推出的支持对称多处理结构 支持多线程并行 支持多种硬件平台和多种网络协议的网络操作系统 它采用20世纪90年代操作系统技术 即微内核技术 在体系结构上采用客户机 服务器模式 C B D A B 13 与Linux操作系统兼容性最好的是 1 操作系统 Linux操作系统中默认的超级用户名是 2 在Linux操作系统中安装ApacheWeb服务器 默认的WWW侦听端口是 3 默认的Web站点存放在 4 目录中 默认的最大并发用户数为255 为了使ApacheWeb服务器的并发用户数扩大到1024 应该将 src include httpd h 文件中的HEAD SERVER LIMIT参数配置为1024 并重新编译Linux内核 最后还应将 httpd conf 文件中的 5 参数配置为1024 1 A NetWareB UNIXC WindowsD DOS 2 2 A bootB rootC supervisorD administrator 3 A 21B 23C 80D 81 4 A etc httpdB var log httpdC etc homeD home httpd 5 A MaxClientB ServerRootC ServerCapacityD ClientCapacity B B C C A 根据Linux操作系统的来历可知 与Linux兼容性最好的只能是UNIX Linux操作系统中默认的超级用户名是root 在Linux操作系统中安装ApacheWeb服务器 默认的WWW侦听端口是80 etc home是Linux默认的Web站点存放目录 要把ApacheWeb服务器的并发用户数扩大到1024 则httpd conf文件中的MaxClient参数应该配置为1024 14 内核体系结构的设计方法 内核体系结构基本结构图 15 内核源程序代码一般安装在 usr src linux目录下 在该目录下还有几个其它目录 每一个都代表一个特定的内核功能性子集 1 documentation 该目录下没有内核代码 只有一套有用的文档 2 arch 该目录下的所有子目录中都是与体系结构相关的代码 每种体系结构特有的子目录下又至少都包含三个子目录 kernel 存放支持体系结构特有的诸如信号量处理和SMP之类特征的实现 lib 存放高速的体系结构特有的一些通用函数的实现 mm 存放体系结构特有的内存管理程序的实现 内核源程序目录结构 16 include net 供与网络子系统有关的头文件使用 include scsi 供与SCSI控制器和SCSI设备有关的头文件使用 include video 供与显卡和帧显示缓存有关的头文件使用 6 init 其较重要的一个文件是main c 它包含了大部分协调内核初始化的代码 7 ipc 该目录下的文件实现了SystemV的进程间通讯 IPC 程序 8 kernel 这个目录中包含了Linux中最重要的部分 实现平台无关的基本功能 其中包括进程调度 kernel sched c 进程创建和进程撤销的代码 kernel fork c和kernel exit c 17 9 lib 该目录包含lib inflate c中的函数 它能够在系统启动时展开经过压缩的内核 lib目录下剩余的其它文件实现一个标准C库的有用子集 10 mm 该目录包含了体系结构无关的内存管理代码 为每个平台实现最低层的原语与体系结构特有的内存管理程序 它存储在arch platform mm中 11 net 该目录包含了Linux应用的网络协议代码 例如AppleTalk TCP IP等 12 scripts 该目录下没有内核代码 它包含了用来配置内核的脚本 当运行makemenuconfig或者makexconfig之类的命令配置内核时 用户就是和位于该目录下的脚本进行交互的 18 在进程管理中 当时 进程从阻塞状态转换到就绪状态 A 进程被进程调度程序选中B 等待某一事件C 等待的事件发生D 时间片用完 进程最基本的状态有3种 运行 就绪 阻塞 要判断其状态很简单 具体状态说明如下 运行态 占用CPU时的状态 表示正在运行 就绪态 万事俱备 只欠CPU资源这一东风 阻塞态 进入阻塞态通常是因为在等待I O完成或等待分配到所需资源 进程状态从 阻塞 到 就绪 的条件是 等待的事件发生 产生或者完成 C 19 操作系统的功能不包括 A 提供用户操作界面B 管理系统资源C 提供应用程序接口D 提供HTML 1 处理机管理 进程管理 实质上是对处理机执行 时间 的管理 即如何将CPU真正合理地分配给每个任务的进程控制 进程同步 进程通信 调度 2 存储管理 实质是对存储 空间 的管理 主要指对内存的管理 内存分配 内存保护 内存扩充 地址映射 逻辑地址 物理地址的定义 3 设备管理 实质是对硬件设备的管理 其中包括对输入输出设备的分配 启动 完成和回收 缓冲管理 设备分配 设备处理 设备独立性和虚拟设备 4 信息管理 文件管理 文件存储空间的管理 目录管理 文件的读 写管理和存取控制 5 用户接口 作业管理 命令接口 图形接口 系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口 开发人员可利用它使用系统功能 OS核心中都有一组实现系统功能的过程 子程序 系统调用就是对上述过程的调用 包括任务管理 界面管理 人机交互 图形界面 语音控制和虚拟现实等 D 20 在关系数据库模型中 通常可以把 称为属性 其值称为属性值 而把 称为关系模式 常用的关系运算是关系代数和 在关系代数中 对一个关系投影操作以后 新关系的元组个数 原来关系的元素个数 用 形式表示实体类型和实体间联系是关系模型的主要特征 供选择的答案 记录 基本表 模式 字段 记录 记录类型 元组 元组集 集合代数 逻辑演算 关系演算 集合演算 小于 小于或等于 等于 大于 指针 链表 关键字 表格 在关系数据库模型中 通常把字段称为属性 其值为属性值 记录称为元组 元组的集合称称为关系或实例 记录类型称为关系模式 常用的关系运算是关系代数和关系演算 关系代数和是对关系的运算来表达查询要求的方式 关系演算是用谓词来表达查询要求的方式 关系演算又可按谓词变元的基本对象是元组变量还是域变量 分为元组关系演算和域关系演算 关系代数 元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上是完全等价的 在关系代数中 投影操作是从关系中选出若干属性列组成新的关系 对一个关系投影操作后 不仅仅取消了原关系的某些列 而且还可能取消某些元组 因为取消了某些属性列侯 就可能出现重复行 应取消这些完全相同的行 因此 新关系的元组个数因小于等于原来关系的元素个数 用关键字形式表示实体类型和实体间联系是关系模型的主要特征 4 D 2 2 3 2 3 21 考点1考点数据通信基础 一 数据信号 信道的基本概念模拟数据 在某个区间为连续的值的数据数字数据 在某个区间为离散的值的数据 22 二 数据通信模型 数据终端设备 DTE 通过数据电路与计算机系统相连 数据电路由传输信道和数据电路终接设备 DCE 组成 23 三 数据传输基础知识 1 数据通信方式单工通信单向传输 如有线电视 半双工通信某一时刻只能一个方向传输全双工通信允许数据可以在两个方向上同时传输 24 三 数据传输基础知识 2 数据传输的方式 并行传输与串行传输 串行数据传输中 每次只传送一位数据 速度比并行传输慢 但是 实现串行传输的硬件具有经济性和实用性的特点 25 三 数据传输基础知识 异步传输与同步传输 1 异步传输一次传输一个字符的数据 每个字符用一个起始位引导 用一个结束位结束 一般起始位为0 停止位为1 2 同步传输为了使接收方确定数据块的开始和结束 还需要另外一级的同步 即每个数据块用一个前文 preamble 位的模式开始 用一个后文 postamble 位模式结束 加有前后文的数据称为一帧 26 三 数据传输基础知识 3 数据传输的形式基带传输基带是指电信号所固有的基本频带 比如双绞线 频带传输把二进制信号进行调制转换 成为能在公用电话网中传输的音频信号 早期的拨号上网 宽带传输将带宽分成多个子信道 采用 多路复用 技术 分别传输音频 视频和数字信号 27 三 数据传输基础知识 4 数据传输速率比特率指每秒钟能传输的二进制数据位数 码元和码元速率码元是承载信息的基本信号单位 码元速率即是每秒钟发送的码元数 单位为波特 Baud 数据传输速率和码元速率的关系C B log2MM为码元状态数 2 4 B为码元速率误码率错误比特数占总数传输比特数的比例 通常低于10 6 28 四 数据编码与调制 数字数据的数字信号编码不归零码 低电压表示 0 高电压表示 1 曼彻斯特编码 在每一个比特中间均有一个跳变 由高电压向低电压跳变代表 0 由低电压向高电压跳变代表 1 曼彻斯特编码常用于以太网中 差分曼彻斯特编码 每比特中间的跳变仅作同步之用 每比特的开始有跳变代表 0 无跳变代表 1 差分曼彻斯特编码用在令牌环网中 29 四 数据编码与调制 模拟数据的数字编码技术PCM Pulse codemodulation 将模拟数据编码为数字信号最常见的方法是脉冲编码调制 编码步骤 采样 按一定间隔对语音信号进行采样 量化 对每个样本舍入到量化级别上 编码 对每个舍入后的样本进行编码 30 五 多路复用技术 多路复用频分多路复用 FDM 适用于无线电广播 CATV communityantennatelevision共用天线电视 ADSL 利用传输介质中不同的载波频率来同时运载多个信号的多路复用技术时分多路复用 TDM 应用于T1 E1数字载波 在数字通信系统中广泛应用 利用介质能达到的位传输率超过传输数字数据所需的数据传输率的优点 利用每个信号在时间上交叉 从而传输多个数据信号的多路复用技术波分多路复用 WDM 是频分多路复用的一个变种 主用用于光纤 码分多路复用 CDMA 应用于移动通信 3G 空分多路复用 SDMA 将空间分割不同的信道 从而实现频率的重复使用 卫星使用多个天线 31 五 多路复用技术 常见的数字传输系统T1载波 在北美和日本广泛使用 具有24路语音信号 每路8bit 周期125 s 每个周期有1bit同步位 一个周期 8bit 路 24路 1bit 193bit传输速率 193bit 125 s 1 544MbpsE1载波 在北美和日本以外的国家中使用 欧洲标准 一个周期 8bit 路 32路 256位传输速率 256bit 125 s 2 048Mbps时间单位换算 1秒 1000毫秒 ms 1秒 1 000 000微秒 s 1秒 1 000 000 000纳秒 ns 32 六 数据交换技术 电路交换报文交换分组交换信元交换 33 六 数据交换技术 电路交换 1 什么是线路交换 通过网络中的节点在两个站点之间建立专用的通信线路进行数据传输的交换方式 2 线路交换所历经的三个阶段 线路建立 数据传送 线路拆除 34 六 数据交换技术 报文交换 1 什么是报文交换 将目的地址附加在报文中 然后让报文从节点到节点的通过网络传输的交换方式 2 报文交换比较电路交换的优缺点 a 效率高 b 无需同时使用发送器和接收器传送数据 c 不会出现如电路交换中因通信量变大而导致的呼叫被封锁现象 只是报文传送延迟 d 可以把一个报文发送到多个目的地 e 能够建立报文的优先权 f 报文交换网络可以进行速度和代码的转换 g 发送部操作终端的保文可以被截获 然后存储或重新选择到另一台终端的路径 h 报文交换的主要缺点是他不能满足实时或交互式的通信要求 35 六 数据交换技术 分组交换分组交换是一种结合了报文交换和线路交换各自优点的交换技术 其中 它采用了限制长度的数据报 以及虚拟连接的虚电路方法 从而达到更好的交换效果 36 六 数据交换技术 信元交换信元交换又叫异步传输模式 AsynchronousTransferMode ATM 是一种面向连接的快速分组交换技术 它通过建立虚拟电路来进行数据传输 同时拥有电路交换实时性和分组交换的灵活性 37 时分多路复用是指各路信号在同一信道上占用不同的 无线通信中使用的CDMA是一种 技术 A 相位B 频率C 时间片D 波长A 时分多路B 频分多路C 空分多址D 码分多址 时分多路复用 TDM 是按传输信号的时间进行分割的 它使不同的信号在不同的时间内传送 将整个传输时间分为许多时间间隔 Slottime TS 又称为时隙 每个时间片被一路信号占用 CDMA CodeDivisionMultipleAccess 又称码分多址 是在无线通讯上使用的技术 CDMA允许所有使用者同时使用全部频带 1 2288Mhz 且把其他使用者发出讯号视为杂讯 完全不必考虑到讯号碰撞 collision 问题 C D 38 传统电话网采用的交换方式是 23 帧中继网采用的交换方式是 24 A 电路交换B 报文交换C 虚电路交换D 数据报交换A 电路交换B 报文交换C 虚电路交换D 数据报交换 电路交换是以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式 在发端和收端之间建立电路连接 并保持到通信结束的一种交换方式 虚电路与实电路对应 是指数据传输时对于物理链路的占用分配方式 而分组交换则是指数据传输的格式问题 正是由于分组的使用才使得数据可以通过各自的路径到达目的地 这也就是 虚 的含义 所有分组都必须先建立虚电路传输 存在一个虚呼叫建立阶段和拆除阶段 帧中继网采用的交换方式是虚电路交换 A C 39 曼彻斯特编码与不归零码 NRZ 相比 其优点是 19 A 编码效率更高B能提供比特同步信息C 可以提供更高的数据速率D 可以提供更大的输出功率 曼彻斯特编码 ManchesterEncoding 也叫做相位编码 PE 是一个同步时钟编码技术 差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少 因此更适合与传输高速的信息 被广泛用于宽带高速网中 然而 由于每个时钟位都必须有一次变化 所以这两种编码的效率仅可达到50 左右 B 40 计算机网络的定义 1 定义 把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来 在功能完善的软件和协议的管理下实现网络中资源共享的系统 2 由定义可知 1 计算机网络是 通信技术 与 计算机技术 的结合产物 2 以数据交换为基础 以共享资源为目的 41 计算机网络的定义 42 计算机网络的定义 以共享资源为目的的计算机网络 43 计算机网络的组成 1 组成 通信子网 资源子网 44 计算机网络的组成 2 通信子网 1 功能 完成网络的通信数据的存储转发差错控制流量控制路由选择网络安全 2 构成 网络结点 通信线路 45 计算机网络的组成 3 资源子网 1 功能 提供网络服务 进行资源共享并且拥有处理数据的能力 2 构成 主机系统 硬件 软件 46 分类标准 计算机网络的分类 47 计算机网络的分类 1 按网络地理覆盖范围划分 1 局域网 LAN 是由一系列用户终端和具有信息处理与交换功能的节点及节点见的传输线路组成 限制在有限的距离之内 实现各计算机间的数据通信 具有较高的网络传输速率 局域网范围一般不超过10KM 往往局限于企事业单位内 组建局域网具有组建灵活 成本低廉 运行可靠 速度快等优点 48 计算机网络的分类 2 城域网 MAN 也称都市网 它的覆盖范围一般是一个城市 它是在局域网不断普及 网络产品增加 应用领域拓展等情况下兴起的 它是将一个城市范围的局域网互连起来 以得到更高的数据传输速率 南区 北区 49 计算机网络的分类 3 广域网 MAN 覆盖范围广阔 又称远程网 广域网覆盖的地理范围可以是一个城市 一个地区 一个省 一个国家 最大的是Internet 广域网的传输速率低 50 计算机网络的分类 按地理范围分三种类型的比较 51 计算机网络的分类 2 按信息传输技术划分 1 广播式网络在网络中只有一个通信信道 由网络中的所有主机共享特点 当从网络中任何一台主机发出一个短报文时 网上所有的主机都可以接受到 但通过报文中 地址标识 确定目标主机 它适用于距离范围小 网络内工作站点少 52 计算机网络的分类 2 点到点网络 当在一个网络中成对的主机间存在着若干对的相互联结关系时 便组成了点到点的网络特点 当源主机想目的主机发送 分组 信息时 分组信息可能经由一个或多个中间节点才能到达 53 OSI是ISO在网络通信方面所定义的开放系统互连模型 1978年ISO 国际化标准组织 定义了这样一个开放协议标准 局域网中服务器与客户机通常都使用不同的操作系统 要使它们实现通信必须遵循一种统 的标准 OSI模型 OSI模型共分7层 从下往上分别是 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层和应用层 当接受数据时 数据是自下而上传输 当发送数据时 数据是自上而下传输 局域网通信协议 54 OSI参考模型 OSI共分七层 55 1 物理层 物理层 PhysicalLayer 为通信提供物理链路 实现比特流的透明传输 物理层定义了硬件接口的电气特性 机械特性以及应具备的功能等 以便于建立 维护和拆除物理连接 2 数据链路层 数据链路层是建立在物理传输能力的基础上 以帧为单位传输数据 主要任务就是进行数据封装和数据链路的建立 常见的集线器 Modem和低档的交换机网络设备都是工作在这个层上 56 功能 数据链路连接的建立与释放 构成数据链路数据单元 数据链路连接的分裂 定界与同步 顺序和流量控制及差错的检测和恢复等 网络层是提供路由 即选择到达目标主机的最佳路径 并沿该路径传送数据包 具有流量控制和拥挤控制的能力 3 网络层 它解决网络与网络之间 即网际的通信问题 功能 建立和拆除网络连接 路径选择和中继 网络连接多路复用 分段和组块 服务选择和传输以及流量控制 57 4 传输层 网络边界中的路由器和较高档的交换机可直接工作在网络层 传输层解决数据在网络之间的传输质量问题 用于提高网络层服务质量 提供可靠的端到端的数据传输 它提供的是一套网络数据传输标准 如TCP协议 功能 映射传输地址到网络地址 多路复用与分割 传输连接的建立与释放 分段与重新组装 组块与分块 58 5 会话层 利用传输层来提供会话服务 会话可能是一个用户通过网络登录到一个主机 或一个正在建立的用于传输文件的会话 功能 会话连接到传输连接的映射 数据传送 会话连接的恢复和释放 会话管理 令牌管理和活动管理 6 表示层 表示层用于数据管理的表示方式 功能 数据语法转换 语法表示 表示连接管理 数据加密和数据压缩 59 7 应用层 它解决的是最高层次 即程序应用过程中的问题 它直接面对用户的具体应用 应用层包含用户应用程序执行通信任务所需要的协议和功能 网络协议 TCP IP协议即传输控制协议 网际协议 TransmissionControlProtocol InternetProtocol 是跨越局域网和广域网环境的大规模互联网协议 TCP IP将网络分成4层 应用层 传输层 IP层和网络层接口层 60 TCP IP协议 1969年 随ARPANET出现 TCP IP是事实上的工业标准 61 局域网体系结构 局域网的标准 IEEE802 ISO8802 IEEE802是一个标准系列 IEEE802 IEEE802 1 IEEE802 14其体系结构只包含了两个层次 数据链路层 物理层数据链路层又分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层 62 局域网模型的有关说明 物理层 与OSI的物理层类似 主要规定比特流的传输与接收 描述所使用的信号电平的编码及解码 规定网络的拓朴结构 传输介质及介质的传输速率等 数据链路层 被分为LLC子层与MAC子层 MAC子层 处理局域网中各站点对通信介质的争用问题 不同类型的局域网使用不同的介质访问控制协议 LLC子层 屏蔽MAC子层的具体实现 将其变成统一的LLC界面 从而向网络层提供一致的服务 63 因特网协议 TCP IP协议 1 因特网体系结构 OSI模型 Telnet FTP HTTP SMTP TCP UDP IPICMPARPRARP LLC LogicalLinkAccess MAC MediaAccessControl Hardware 应用层具体体现了因特网客户机的功能 客户机包括应用程序和操作系统 表示用户请求的数据 传输层接收应用数据和请求 并为使用两个不同传输协议的主机之间提供信息流 TCP UDP 因特网层负责为TCP IP网络上的包寻址和路由 基于报头中的目的主机信息 因特网层要进行路由计算以确定本地发包还是向一个默认网关发包 网络接入层接收高一层的包 并在附属网络上传输它们 接入层要处理所有的硬件细节 把信息放在网络媒体上 64 TCP IP协议 TCP IP协议结构 65 TCP IP协议 ftp 20 21 telnet 23 http 80 snmp 允许远程管理设备161 tftp 69 DNS 域名服务器53 SMTP 简单邮件传输协议25 POP2 邮局协议2109 POP3 邮件协议3110 NetBIOS名称服务 137 139端口是为 NetBIOSSessionService 提供的 主要用于提供Windows文件和打印机共享以及Unix中的Samba服务433端口HTTPS服务 提供加密和通过安全端口传输的另一种HTTP 66 IP协议 IP协议是因特网中的基础协议 由IP协议控制传输的协议单元称为IP数据报 IP协议提供不可靠的 无连接的 尽力的数据报投递服务 67 难点解析 IEEE802各层的作用IEEE802参考模型的最低层对应于OSI模型中的物理层 包括以下功能 信号的编解码 用于接收同步码元的生成和去除 比特流的发送 接收 IEEE802参考模型的MAC层和LLC层合并起来对应OSI模型中的数据链路层 MAC子层完成的功能如下 在发送的时候将要发送的数据组装成带有地址和差错校验段的帧 在接收时 对帧进行拆卸 进行地址识别和差错检测 管理和控制对于局域网内传输媒体的访问 LLC子层完成的功能如下 为高层协议提供一个或多个服务访问点 SAP 通过SAP支持面向连接的服务和复用能力 端到端的差错控制和确认 保证无差错传输 端到端的流量控制 68 IP地址的概念 概念 IP地址是网络上任一设备用来区别于其他设备的标志 网络上的每一台设备为了与其他设备相区别 就应该有自己的特殊标志 而别人不会拥有这个标志 IP地址就是这一标志 就象公用电话网中的电话号码一样 对于网络来说 没有地址就无法上网通信 就像一个家庭如果不装电话 即没有分配到电话号码 就没法和他人通过电话进行联系一样 在一个TCP IP网络上每一个主机都有一个不同的IP地址 返回 69 IP地址的表示形式 每个IP地址共占32位 bit 这32位被分为4个段 segment 每一个段占8个位 即一个字节 每个字节之间用 隔开 有两种表示形式 1 十进制表示例 192 168 0 12 二进制表示例 11000000 10101000 00000000 00000001上图表示二进制格式中的IP地址 X代表二进制的0或1注 在实际应用中多用十进制表示 每8位二进制数对应一位十进制数 70 IP地址的组成 一个IP地址被分为网络地址和主机地址1 网络地址 网络地址可在互联网中把在同一物理子网上的所有计算机与其他网络设备区分开来 就如同不同的城市它的公用电话网中的长途区号不同 2 主机地址 在一个具有特定网络地址中代表一台计算机或设备地址 又叫主机号 就象每一个家庭分配的电话号码一样 比较 网络地址 028主机地址 68901111注 在有子网的网络中 IP地址由以下三部分组成 网络地址子网地址主机地址 返回 71 对于一台使用TCP IP协议连接到网络主机来说 要想成功地与网上的其他主机进行通信 TCP IP需要知道三个信息 IP地址 子网掩码 默认网关 72 在Internet中 网络数量是难以确定的 但是每个网络的规模却比较容易确定 Internent管理委员会按网络规模的大小将IP地址划分为A B C D E五类 其中A类 B类 C类地址经常使用 称为IP主类地址 它们均由两部分组成 如图4 21所示 D类和E类地址被称为IP次类地址 IP地址的划分 图4 21IP地址格式 73 A B C三类每个IP地址都由网络ID和主机ID组成 网络和主机段各有2个ID用于网络管理 A类地址首位为0 7位标识网络地址 24位标识主机地址 其有效范围为 1 0 0 1 126 255 255 254 这样每个A类网络最多可以有16 777 214台主机 共可以有126个A类地址网络 B类地址最高两位为10 14位标识网络地址 16位标识主机地址 其有效范围为 126 0 0 1 191 255 255 254 这样每个B类网络最多可以有65 534台主机 共可以有16 364个B类地址网络 C类地址的高三位为110 21位标识网络地址 6位标识主机地址 其有效范围为 192 0 0 1 222 255 255 254 这样每个C类网络最多可以有254台主机 共可以有2 097 151个C类地址网络 D类地址是组广播地址 当进行广播时 信息可以有选择地发送给网络上的所有计算机的一个子集 E类地址保留今后使用 它是一个实验性网络地址 通常不用于实际的工作环境 74 按照IP地址使用的效用来分类 可以分为PublicIP和PrivateIP 前者Internet全局有效 后者一般只能在局域网中使用 不能直接连接到Internet网络使用 PublicIP 在互联网上进行通讯 用户必须使用已经在国际互联网络信息中心InterNIC InternetNetworkInformationCenter 注册的IP地址 这些地址被称为PublicIP 拥有PublicIP的主机可以在Internet上直接收发数据 PublicIP在Internet上一定是唯一的 不会有两台主机的IP地址相同 当希望某个局域网中所有的计算机都可以连接到Internet时 简单的办法就是为局域网中的每台主机分配一个PublicIP 但是由于PublicIP数目是一定的 并且使用PublicIP需要相应的费用 为每台需要访问Internet的计算机分配一个单独的PublicIP有时并不是一种行之有效的方法 公有IP PublicIP 和私有IP PrivateIP 75 PrivateIP 只在局域网内部有效的IP地址称为PrivateIP 例如在一个孤立的 没有和Internet连接的局域网内 可以使用任何有效的A B C类地址 但是 考虑到这样的局域网有时仍然有连接到Internet的需求或可能 因此InterNIC特别指定了某些范围的IP地址作为专用的PrivateIP InterNIC保留的PrivateIP为 10 0 0 0 10 255 255 255子网掩码255 0 0 0 172 16 0 0 172 16 255 255子网掩码255 240 0 0 192 168 0 0 192 168 255 255子网掩码255 255 0 0 注 子网掩码中为 1 的二进制位表示网络ID范围 用法请参阅其他书籍 如果我们需要建立一个自己的局域网 可以使用上面三组IP中的任何一个 由于这些地址可以被不同的局域网重复利用 因此可以大大节省Internet上的PublicIP资源 76 子网掩码的作用 所有的主机和网络必须有唯一的地址 如果你想把公司网连到Internet 但是你只有比实际主机少的地址 这样就可能存在问题 TCP IP允许通过借用主机地址扩展存在的网络 这种在网络上创建子网的过程使用的是子网掩码技术 把一个大的网络划分为若干个子网 这样网络地址和子网地址就构成了IP地址的前半部分 IP地址的后半部分自然就是主机地址了 如何从IP地址中区分子网和主机呢 例如 IP地址163 40 219 7是表示一个未子网化的B类网上的设备 还是一个B类网上的子网化为C类的网络设备呢 IP协议中定义了一个用来解释IP地址的子网掩码 77 三 子网掩码的组成及标准IP地址的子网掩码图 组成 子网掩码是一位特殊的32位二进制数 它的格式与IP地址一样 但它用二进制中的1来代替IP地址的前半部分 网络地址和子网地址 用0来替代IP地址中的主机地址 例如 163 40 219 7的B类网络的子网掩码为11111111 1111111 00000000 00000000用十进制表示 255 255 0 0而对于B类网中的C类子网 它的子网掩码用十进制表示 255 255 255 0 78 IP地址虽然可以唯一标识网上主机的地址 但用户记忆数以万计的用数字表示的主机地址十分困难 若能用代表一定含义的字符串来表示主机地址 用户就比较容易记忆了 为此 Internet提供了一种域名系统DNS DomainNameSystem 为主机分配一个由多个部分组成的域名 域名采用层次树状结构的命名方法 各部分之间用圆点 隔开 它的层次从左到右 逐级升高 其一般格式是 计算机名 组织机构名 二级域名 顶级域名域名在整个Internet中是唯一的 当高级域名相同时 低级域名不允许重复 一台计算机只能有一个IP地址 但是却可以有多个域名 所以安装在同一台计算机上的服务可以有不同的域名 但共用IP 注意 在域名中英文大小写是没有区分的 2 域名系统 79 域名地址的最后一部分是顶级域名 也称为第一级域名 顶级域名在Internet中是标准化的 并分为三种类型 国家顶级域名 例如cn代表中国 jp代表日本 us代表美国 在域名中 美国国别代码通常省略不写 下表介绍了一些常见的国家或地区代码命名的域 国际顶级域名 国际性的组织可在int下注册 通用顶级域名 最早的通用顶级域名共6个 com表示公司 企业net表示网络服务机构org表示非盈利性组织edu表示教育机构gov表示政府部门 美国专用 mil表示军事部门 美国专用 顶级域名 80 表4 3常见的国家或地区的域名 81 随着Internet的迅速发展 用户的急剧增加 现在又新增加了7个通用顶级域名 firm表示公司 企业nfo表示提供信息服务的单位web表示突出万维网活动的单位arts表示突出文化 娱乐活动的单位rec表示突出消遣 娱乐活动的单位nom表示个人shop表示销售公司和企业 82 在国家顶级域名注册的二级域名均由该国自行确定 我国将二级域名划分为 类别域名 和 行政区域名 其中 类别域名 有6个 分别为 ac表示科研机构 com表示工 商 金融等企业 edu表示教育机构 gov表示政府部门 net表示互联网络 接入网络的信息中心和运行中心 org表示各种非盈利性的组织 二级域名 83 行政区域名 34个 适用于我国的各省 自治区 直辖市和特别行政区 例如 bj为北京市 sh为上海市 tj为天津市 cq为重庆市 hk为香港特别行政区 om为澳门特别行政区 he为河北省等 若在二级域名edu下申请注册三级域名 则由中国教育和科研网络中心CernetNIC负责 若在二级域名edu之外的其他二级域名之下申请注册三级域名 则应向中国互联网网络信息中心CNNIC申请 84 域名的第三部分一般表示主机所属域或单位 例如 域名中的cernet表示中国教育科研网 域名中的tsinghua表示清华大学 中的pku表示北京大学等等 域名中的其他部分 网络管理员可以根据需要进行定义 图4 22为Internet名字空间的结构示意图 它实际上是一棵倒置的树 树根在最上面 没有名字 树根下面一级的节点就是最高一级的顶级域节点 在顶级域节点下面的是二级域节点 最下面的叶节点就是单台计算机 组织机构名 85 图4 22Internet的名字空间示意图 86 域名和IP地址存在对应关系 当用户要与Internet中某台计算机通信时 既可以使用IP地址 也可以使用域名 域名易于记忆 用得更普遍 由于网络通信只能标识IP地址 所以当使用主机域名时 域名服务器通过DNS域名服务协议 会自动将登记注册的域名转换为对应的IP地址 从而找到这台计算机 把域名翻译成IP地址的软件称为域名系统 翻译的过程称为域名解析 87 统一资源定位器 又叫URL UniformResourceLocator 是专为标识Internet网上资源位置而设的一种编址方式 我们平时所说的网页地址指的即是URL 它一般由三部分组成 传输协议 主机IP地址或域名地址 资源所在路径和文件名 如今日上海联线的URL为 http china IP地址 202 206 64 33域名地址 URL http china 统一资源定位器 88 要在一个URL中使用文本IPv6地址 文本地址应该用符号 和 来封闭 例如文本IPv6地址FEDC BA98 7654 3210 FEDC BA98 7654 3210写作URL示例为http FEDC BA98 7654 3210 FEDC BA98 7654 3210 80 index html 89 ARP协议属于 协议 它的作用是 A 物理层B 数据链路层C 网络层D 传输层A 实现MAC地址与主机名之间的映射B 实现IP地址与MAC地址之间的变换C 实现IP地址与端口号之间的映射D 实现应用进程与物理地址之间的变换 ARP是网络层的协议 但是它所工作的内容是链路层的 具体来说应该是在网络层 ARP具体说来就是将网络层 IP层 也就是相当于OSI的第三层 地址解析为数据连接层 MAC层 也就是相当于OSI的第二层 的MAC地址 C B 90 某公司有1000台主机 则必须给它分配 27 个C类网络 为了使这些子网汇聚成一个超网 则指定的子网掩码应该是 28 A 4B 8C 16D 24A 255 240 0 0B 255 255 0 0C 255 255 252 0D 255 255 255 252 A C 91 互联网规定的A类私网IP地址为 31 31 A 10 0 0 0 8B 172 16 0 0 20C 192 168 0 0 16D 169 254 0 0 16 A 92 SMTP服务利用 32 连接传送数据 而SNMP使用的传输层协议是 33 A IPB UDPC TCPD IMCP 33 A IPB UDPC TCPD IMCP SMTP SimpleMailTransferProtocol 即简单邮件传输协议 它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则 由它来控制信件的中转方式 SMTP协议属于TCP IP协议族 它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地 SNMP SimpleNetworkManagementProtocol 简单网络管理协议 SNMP为应用层协议 是TCP IP协议族的一部分 它通过用户数据报协议 UDP 来操作 C B 93 设有4个IP地址 129 47 16 254 129 47 17 1 129 47 32 254 129 47 33 1 如果子网掩码为255 255 240 0 则属于同一个子网的是 30 30 A 129 47 16 254和129 47 33 1B 129 47 17 1和129 47 32 254C 129 47 17 1和129 47 33 1D 129 47 32 254和129 47 33 1 D 94 IP协议提供的服务类型可以根据 25 来区分 25 A 利用率 吞吐率 可靠性和响应时间B 利用率 吞吐率 可靠性和通信费用C 延迟 吞吐率 可靠性和通信费用D 延迟 利用率 可靠性和响应时间 4位的服务类型TOS分别代表 最小时延 最大吞吐量 最高可靠性和