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计算机专业考试大纲第一章 关系数据库理论 第二章 网络技术基础 第三章 数据结构 第四章 软件工程基础 第六章 计算机基础知识第一章 关系数据库理论一、数据库、数据库技术、数据库系统、数据库管理系统的概念；数据库系统的体系结构数据库的基本结构分三个层次，反映了观察数据库的三种不同角度。(1)物理数据层。它是数据库的最内层，是物理存贮设备上实际存储的数据的集合。这些数据是原始数据，是用户加工的对象，由内部模式描述的指令操作处理的位串、字符和字组成。(2)概念数据层。它是数据库的中间一层，是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系，是存贮记录的集合。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系，而不是它们的物理情况，是数据库管理员概念下的数据库。(3)逻辑数据层。它是用户所看到和使用的数据库，表示了一个或一些特定用户使用的数据集合，即逻辑记录的集合。数据库不同层次之间的联系是通过映射进行转换的。二、数据模型与数据视图数据（data）是描述事物的符号记录。模型（Model)是现实世界的抽象。数据模型（Data Model）是数据特征的抽象，是数据库管理的教学形式框架。数据模型所描述的内容包括三个部分：数据结构、数据操作、数据约束。数据模型按不同的应用层次分成三种类型：即按图论理论建立的层次结构模型和网状结构模型以及按关系理论建立的关系结构模型。图是原始数据库数据的一种变换，是查看表中数据的另外一种方式。视图是从一个或多个实际表中获得的，这些表的数据存放在数据库中。那些用于产生视图的表叫做视图的基表。一个视图也可以从另一个视图中产生。视图的定义存在数据库中，与此定义相关的数据并没有再存一份于数据库中。通过视图看到的数据存放在基表中。视图看上去非常象数据库的物理表，对它的操作同任何其它的表一样。当通过视图修改数据时，实际上是在改变基表中的数据；相反地，基表数据的改变也会自动反映在由基表产生的视图中。由于逻辑上的原因，有些视图可以修改对应的基表，有些则不能（仅仅能查询）。视图的作用：简单性，安全性，数据独立性。三、 关系代数、关系演算及关系模型关系代数是一种抽象的查询语言，用对关系的运算来表达查询，作为研究关系数据语言的数学工具。关系代数的运算对象是关系，运算结果亦为关系。关系代数用到的运算符包括四类：集合运算符、专门的关系运算符、算术比较符和逻辑运算符比较运算符和逻辑运算符是用来辅助专门的关系运算符进行操作的，所以关系代数的运算按运算符的不同主要分为传统的集合运算和专门的关系运算两类。专门的关系运算包括选择、投影、连接、除等。关系模型：用二维表的形式表示实体和实体间联系的数据模型。关系模型的组成：1. 关系数据结构2. 关系操作集合2. 关系操作集合四、结构化查询语言SQL五、数据库的完整性与安全性，事务管理、并发控制、故障恢复，数据库的备份与恢复数据库安全问题的产生：既有数据库本身的安全机制如用户认证、存取权限、视图隔离、跟踪与审查、数据加密、数据完整性控制、数据访问的并发控制、数据库的备份和恢复等方面；也涉及到计算机硬件系统、计算机网络系统、操作系统、组件、Web服务、客户端应用程序、网络浏览器等。为了保护数据库，防止恶意的滥用，可以从低到高的五个级别上设置各种安全措施。（1）环境级：计算机系统的机房和设备应加以保护，防止有人进行物理破坏。（2）职员级：工作人员应清正廉洁，正确授予用户访问数据库的权限。（3）OS级：应防止未经授权的用户从OS处着手访问数据库。（4）网络级：由于大多数DBS都允许用户通过网络进行远程访问，因此网络软件内部的安全性至关重要。（5）DBS级：DBS的职责是检查用户的身份是否合法及使用数据库的权限是否正确。计算机系统的安全模型或安全性策略 ：1用户认证 2存取控制 3视图隔离 4数据加密 5审计 数据库的安全性和完整性是数据库安全保护的两个不同的方面。数据库的完整性的基本含义是指数据库中数据的正确性、有效性和相容性，其主要目的是防止错误的数据进入数据库。正确性是指数据的合法性，例如数值型数据只能含有数字而不能含有字母。有效性是指数据是否属于所定义域的有效范围。相容性是指表示同一事实的两个数据应当一致，不一致即是不相容。数据库管理系统的完整性控制机制应具有三个方面的功能：定义功能：提供定义完整性约束条件的机制。验证功能：检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件。处理功能：如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件，则采取一定的动作来保证数据的完整性。 数据库完整性约束分为两种：静态完整性约束和动态完整性约束。完整性约束条件涉及到三类作用对象，即属性级、元组级和关系级。 六、数据库的设计，数据依赖的概念及关系模式的规范化理论数据依赖是通过一个关系中属性间值的相等与否体现出来的数据间的相互关系。关系模式是关系数据库的重要组成部份，其好坏直接影响关系数据库的性能。而关系模式的设计必须满足一定的规范化要求，从而满足不同的范式级别。1 第一范式（1NF）在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。所谓第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。如果出现重复的属性，就可能需要定义一个新的实体，新的实体由重复的属性构成，新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式（1NF）中表的每一行只包含一个实例的信息。例如，对于图3-2 中的员工信息表，不能将员工信息都放在一列中显示，也不能将其中的两列或多列在一列中显示；员工信息表的每一行只表示一个员工的信息，一个员工的信息在表中只出现一次。简而言之，第一范式就是无重复的列。2 第二范式（2NF）第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基础上建立起来的，即满足第二范式（2NF）必须先满足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求数据库表中的每个实例或行必须可以被唯一地区分。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的唯一标识。如图3-2 员工信息表中加上了员工编号（emp_id）列，因为每个员工的员工编号是唯一的，因此每个员工可以被唯一区分。这个唯一属性列被称为主关键字或主键、主码。第二范式（2NF）要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字一部分的属性，如果存在，那么这个属性和主关键字的这一部分应该分离出来形成一个新的实体，新实体与原实体之间是一对多的关系。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的唯一标识。简而言之，第二范式就是非主属性非部分依赖于主关键字。3 第三范式（3NF）满足第三范式（3NF）必须先满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。例如，存在一个部门信息表，其中每个部门有部门编号（dept_id）、部门名称、部门简介等信息。那么在图3-2的员工信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。如果不存在部门信息表，则根据第三范式（3NF）也应该构建它，否则就会有大量的数据冗余。简而言之，第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。七、数据库应用开发工具，常见数据库系统产品的名称、特点，Microsoft Access数据库的使用几种常用数据库的比较Access数据库 美国Microsoft公司于1994年推出的微机数据库管理系统。它具有界面友好、易学易用、开发简单、接口灵活等特点，是典型的新一代桌面数据库管理系统。其主要特点如下：(1)完善地管理各种数据库对象，具有强大的数据组织、用户管理、安全检查等功能。(2)强大的数据处理功能，在一个工作组级别的网络环境中，使用Access开发的多用户数据库管理系统具有传统的XBASE(DBASE、 FoxBASE的统称)数据库系统所无法实现的客户服务器(Cient/Server)结构和相应的数据库安全机制，Access具备了许多先进的大型数据库管理系统所具备的特征，如事务处理/出错回滚能力等。(3)可以方便地生成各种数据对象，利用存储的数据建立窗体和报表，可视性好。(4)作为Office套件的一部分，可以与Office集成，实现无缝连接。(5)能够利用Web检索和发布数据，实现与Internet的连接。 Access主要适用于中小型应用系统，或作为客户机/服务器系统中的客户端数据库。Orcale数据库美国Orcale公司研制的一种关系型数据库管理系统，是一个协调服务器和用于支持任务决定型应用程序的开放型RDBMS。它可以支持多种不同的硬件和操作系统平台，从台式机到大型和超级计算机，为各种硬件结构提供高度的可伸缩性，支持对称多处理器、群集多处理器、大规模处理器等，并提供广泛的国际语言支持。 Orcale是一个多用户系统，能自动从批处理或在线环境的系统故障中恢复运行。系统提供了一个完整的软件开发工具Developer2000，包括交互式应用程序生成器、报表打印软件、字处理软件以及集中式数据字典，用户可以利用这些工具生成自己的应用程序。Orcale以二维表的形式表示数据，并提供了SQL(结构式查询语言)，可完成数据查询、操作、定义和控制等基本数据库管理功能。Orcale具有很好的可移植性，通过它的通信功能，微型计算机上的程序可以同小型乃至大型计算机上的Orcale，并且能相互传递数据。另外Orcale还具有与C语言的接电子表格、图形处理等软件。 Orcale属于大型数据库系统，主要适用于大、中小型应用系统，或作为客户机/服务器系统中服务器端的数据库系统。DB2数据库IBM公司研制的一种关系型数据库系统。DB2主要应用于大型应用系统，具有较好的可伸缩性，可支持从大型机到单用户环境，应用于OS/2、 Windows等平台下。 DB2提供了高层次的数据利用性、完整性、安全性、可恢复性，以及小规模到大规模应用程序的执行能力，具有与平台无关的基本功能和SQL命令。DB2采用了数据分级技术，能够使大型机数据很方便地下载到LAN数据库服务器，使得客户机/服务器用户和基于LAN的应用程序可以访问大型机数据，并使数据库本地化及远程连接透明化。 它以拥有一个非常完备的查询优化器而著称，其外部连接改善了查询性能，并支持多任务并行查询。 DB2具有很好的网络支持能力，每个子系统可以连接十几万个分布式用户，可同时激活上千个活动线程，对大型分布式应用系统尤为适用。SQL Server数据库美国Microsoft公司推出的一种关系型数据库系统。SQLServer是一个可扩展的、高性能的、为分布式客户机/服务器计算所设计的数据库管理系统，实现了与WindowsNT的有机结合，提供了基于事务的企业级信息管理系统方案。其主要特点如下：(1)高性能设计，可充分利用WindowsNT的优势。(2)系统管理先进，支持Windows图形化管理工具，支持本地和远程的系统管理和配置。(3)强壮的事务处理功能，采用各种方法保证数据的完整性。(4)支持对称多处理器结构、存储过程、ODBC，并具有自主的SQL语言。 SQLServer以其内置的数据复制功能、强大的管理工具、与Internet的紧密集成和开放的系统结构为广大的用户、开发人员和系统集成商提供了一个出众的数据库平台。第二章 网络技术基础一、计算机网络的基本概念；计算机网络的功能、应用、拓扑结构及分类；网络的层次体系结构和网络协议；网络标准化 计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，网络技术对信息技术和信息产业的发展有着重要的影响。计算机网络的基本概念1计算机网络将地理上分散的、具有独立功能的、自治的多个计算机系统通过通信线路和设备连接起来，并在相应的通信协议和网络操作系统的控制下，实现网上信息交流和资源共享的系统。从资源共享观点出发，计算机网络又可定义为：以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。计算机网络主要由通信子网和资源子网组成。其中，资源子网包括主计算机、终端、通信协议以及其他的软件资源和数据资源；通信子网包括通信处理机、通信链路及其他通信设备，主要完成数据通信任务。2网络协议为网络计算机之间进行数据交换而制定的规则、约定和标准称为网络协议。3网络的基本特征(1)资源共享，包括硬件资源共享、软件资源共享和数据资源共享；(2)拥有多台独立的“自治计算机”；(3)遵守共同的网络协议。4网络的主要功能(1)通信功能； (2)资源共享；(3)提高系统性能(主要是可靠性和可用性)；(4)实现数据的传输和集中管理；(5)匀衡负载(即分布式控制和分担负荷)，提高计算机的处理能力。计算机网络的分类根据网络的传输技术分为广播式网络和点点式网络。根据网络的覆盖范围与规模分为：广域网、城域网、局域网。(1)局域网LAN（Local Area Network）范围在几公里之内。局域网的组成主要有：服务器(Server)：提供给网络用户访问的计算机系统，是局域网的核心，集中了网络的共享资源，并负责对这些资源的管理。 客户机(Client)：又称用户工作站或终端，是指用户在网络环境上进行工作所使用的计算机系统。网络设备及传输介质：网络设备主要指用于进行网络连接所需要的各种硬件。局域网中常用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤和无线通信信道。局域网的技术特点表现在以下几方面：覆盖的地理范围有限，一般在几公里以内，适用于某一部门或某一单位；传输速率高、误码率低；组网简单、成本低、使用方便灵活；决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质与介质访问方法，按介质访问方法进行分类，局域网可分为共享式局域网和交换式局域网。(2)广域网WAN广域网也称远程网，范围在几十公里到几千公里，覆盖一个国家、一个地区，甚至全世界。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。广域网应具有以下特点：适应大容量与突发性通信的要求；适应综合业务服务的要求；开放的设备接口与规范化的协议；完善的通信服务与网络管理。广域网目前主要包括以下几种：X25网：是一种典型的公共分组交换网，其用户接口符号采用CCITT的X25建议标准。B-ISDN网：宽带综合业务数字网。ATM：异步传输模式。(3)城域网MAN 城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。早期城域网的产品主要是光纤分布式数据接口，主要用于以下环境：计算机机房网；办公室或建筑物群的主干网；校园网的主干网；多校园的主干网。计算机网络的拓扑结构计算机网络的物理拓扑结构是描述计算机网络中通信子网的终点与通信线路间的几何关系。它对网络的性能、网络协议的实现、网络的可靠性以及网络通讯成本都有重要影响。1、 星型：由一台主机控制，可靠性差。2、 总线型：广泛使用的拓扑结构（以太网）3、 环型：用于实时系统中。4、 树型：广域网。 1.2.1网络体系结构1.网络协议通过通信信道和网络设备互联起来的不同地理位置的多个计算机系统,要使其能协同工作实现信息交换和资源共享,它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流,都必须遵循某种互相都能接受的规则。网络协议(Protocol)是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。准确地说,它是对同等实体之间通信而制定的有关规则和约定的集合; 网络协议的三个要素: 、l)语义(Semarlties)涉及用于协调与差错处理的控制信息。2)语法(Syntax)涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。3)定时(Timing)涉及速度匹配和定序等。2.网络的体系结构及其划分所遵循的原则计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统。分层就是系统分解的最好方法之一。在图1-4所示的一般分层结构中,n层是n-l层的用户,又是n+l层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务,实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。、 层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。 所谓网络的层次模型就是计算机网络各层次及其协议的 集合。层次结构一般以垂直分层模型来表示, 层次结构的要点: 1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外,其余各 对等实体间进行的都是虚通信。 2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。 3)n层的虚通信是通过n/n-l层间接口处n-l层提供的服务以及n-1层的通信(通常也是虚通信)来实现的。 1.2.2网络体系结构网络体系结构最常用的分为两种:OSI七层结构和TCP/IP(TramferControlProtocol/InternetProtocol,传输控制协议/网际协议)四层结构。TCP/IP协议是Internet的核心协议。1.OSI/RM基本参考模型开放系统互联(OpenSystemIntercomectim)基本参考模型是由国际标准化组织(ISO)制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型,又称ISO/OSI参考模型。开放这个词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统可以进行互联。OSI/RM包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型,用以进行进程间的通信,并作为一个框架来协调各层标准的制定gOSI的服务定义描述了各层所提供的服务,以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语:OSI各层的协议规范,精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。OSI/RM的七层参考模型结构包括:从下至上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层,会话层、表示层和应用层。2.Internet层次模型Internet网络结构以TCP/IP协议层次模型为核心,共分四层结构:应用层、传输层、网际层和网络接口层。TCP/IP的体系结构与ISO的OSI七层参考模型的对应关系如图1-6所示。TCP/IP是Internet的核心,利用TCP/IP协议可以方便地实现各种网络的平滑、无缝连接。在TCP/IP四层模型中,作为最高层的应用层相当于OSI的57层,该层中包括了所有的高层协议,如常见的文件传输协议FTP(文件传输协议)、电子邮件SMTP,（简单邮件传送协议)、域名系统DNS(域名服务)、网络管理协议SNMP、访问WWW的超文本传输协议HTTP、远程终端访问协议TELNET等。TCP/IP的次高层为传输层,相当于OSI的传输层,该层负责在源主机和目的主机之间提供端到端的数据传输服务。这一层上主要定义了两个协议:面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)。TCP/IP的第二层相当于OSI的网络层,该层负责将报文(数据包)独立地从信源传送到信宿,主要解决路由选择、阻塞控制级网际互联问题。这一层上定义了网际协议(InternetProtocol,IP协议)、地址转换协议ARP(AddressResolutionProtocol)、反向地址转换协议RARP(ReverseARP)和网际控制报文协议ICMP(InternetCOIltrolMessageProtocol)等协议。 TCP/IP的最低层为网络接口层,该层负责将IP分组封装成适合在物理网络上传输的帧格式并发送出去,或将从物理网络接收到的帧卸装并递交给高层。这一层与物理网络的具体实现有关,自身并无专用的协议。事实上,任何能传输IP报文的协议都可以运行。虽然该层一般不需要专门的TCP/IP协议,各物理网络可使用自己的数据链路层协议和物理层协议。3.Internet主要协议TCP/IP协议集的各层协议的总和亦称作协议枝。给出了TCP/IP协议集与OSI参考模型的对应关系。其中每一层都有着多种协议。一般来说,TCP提供传输层服务,而IP提供网络层服务。(l)TCP/IP的数据链路层数据链路层不是TCP/IP协议的一部分,但它是TCP/IP与各种通信网之间的接口。这些通信网包括多种广域网和各种局域网。一般情况下,各物理网络可以使用自己的数据链路层协议和物理层协议,不需要在数据链路层上设置专门的TCP/IP协议。但是,当使用串行线路连接主机与网络,或连接网络与网络时,例如用户使用电话线接入网络肘,则需要在数据链路层运行专门的SLIP(SerialLineIP)协议的PPP(PointtoPointProtocol)协议。(2)TCP/IP网络层网络层最重要的协议是IP,它将多个网络联成一个互联网,可以把高层的数据以多个数据报的形式通过互联网分发出去。网络层的功能主要由IP来提供。除了提供端到端的报文分发功能外,IP还提供了很多扩充功能。例如:为了克服数据链路层对帧大小的限制,网络层提供了数据分块和重组功能,这使得很大的IP数据报能以较小的报文在网上传输。 网络层的另一个重要服务是在互相独立的局域网上建立互联网络,即网际网。网间的报文来往根据它的目的IP地址通过路由器传到另一网络。IP的基本任务是通过互联网传送数据报,各个IP数据报之间是相互独立的。主机上的IP层向传输层提供服务。IP从源传输实体取得数据,通过它的数据链路层服务传给目的主机的IP层。IP不保证服务的可靠性,在主机资源不足的情况下,它可能丢弃某些数据报,同时IP也不检查被数据链路层丢弃的报文。 在传送时,高层协议将数据传给IP层,IP层再将数据封装为互联网数据报,并交给数据链路层协议通过局域网传送。若目的主机直接连在本局域网中,IP可直接通过网络将数据报传给目的主机;若目的主机在其他网络中,则IP路由器传送数据报,而路由器则依次通过下一网络将数据报传送到目的主机或再下一个路由器。即IP数据报是通过互联网络逐步传递,直到终点 为止。(3)TCP/IP传输层TCP/IP在这一层提供了两个主要的协议:传输控制协议(TCP)和用户数据协议(UDP)。TCP提供的是一种可靠的数据流服务。当传送有差错数据,或网络故障,或网络负荷太重不能正常工作时,就需要通过其他协议来保证通信的可靠。TCP就是这样的协议,它对应于OSI模型的传输层,它在IP协议的基础上,提供端到端的面向连接的可靠传输。TCP采用带重传的肯定确认技术来实现传输的可靠性。简单的带重传的肯定确认是指与发送方通信的接收者,每接收一次数据,就送回一个确认报文J发送者对每个发出去的报文都留一份记录,等到收到确认之后再发出下一报文。发送者发出报文时,启动计时器,若计时器计数完毕,确认还未到达,则发送者重新发送该报文。TCP通信建立在面向连接的基础上,实现了一种虚电路的概念。双方通信之前,先建立一条连接,然后双方就可以在其上发送数据流。这种数据交换方式能提高效率,但事先建立连接和事后拆除连接需要开销。4.TCP/IP协议族中的其他协议 TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议,是一系列协议和服务的总集。虽然从名字上看CP/IP包括两个协议一一传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但TCP/IP实际上是一组协议,包括了上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件(PPP,ICMP,ARP/RARP,UDP,FTP,HTTP,SMTP,SNMP,RIP,OSPF)等协议,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个最基本的重要协议。通常说TCP/IP是指TCP/IP协议族,而不单单是TCP和IP。TCP/IP依靠TCP和IP这两个主要协议提供的服务,加上高层应用层的服务,共同实现了TCP/IP协议族的功能。 TCP/IP的最高层与OSI参考模型的上三层有较大区别,也没有非常明确的层次划分。其中FTP,TELNET,SMTP,DNS是几种广泛应用的协议,TCP/IP中还定义了许多别的高层协议。 (l)文件传输协议FTP FTP(FileTransferProtocol):文件传输协议,允许用户将远程主机上的文件拷贝到自己的计算机上。 文件传输协议是用于访问远程机器的专门协议,它使用户可以在本地机与远程机之间进行有关文件的操作。FTP工作时建立两条TCP连接,条用于传送文件,另一条用于传送控制。 FTP采用客户/服务器模式,它包含FTP客户端和FTP服务器。客户启动传送过程,而服 务器对其做出应答。客户FTP大多有交互式界面,使客户可以方便地上传或下载文件。 (2)远程终端访问TELNET Telnet(RemoteLogin):提供远程登录功能,用户可以登录到远程的另一台计算机土,如同在远程主机上直接操作一样。设备或终端进程交互的方讼,支持终端到终端的连接及进程到进程分布式计算的通信。(3)域名服务DNSDNS是一个域名服务的协议,提供域名到IP地址的转换,允许对域名资源进行分散管理。(4)简单邮件传送协议SMTPSMTP(SimpleMailTransferProtocol,简单邮件传输协议),用于传输电子邮件。 互联网标准中的电子邮件是基于文件的协议,用于可靠、有效的数据传输。SMTP作为应用层的服务,并不关心它下面采用的是何种传输服务,它可通过网络在TCP连接上传送邮件, 或者简单地在同一机器的进程之间通过进程通信的通道来传送邮件。邮件发送之前必须协商好发送者、接收者。SMTP服务进程同意为接收方发送邮件时,它将邮件直接交给接收方用户或将邮件经过若干段网络传输,直到邮件交给接收方用户。在邮件传输过程中,所经过的路由被记录下来。这样,当邮件不能正常传输时可按原路由找到发送者。OSI 7层模型 1.物理层。物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。物理层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。属于物理层定义的典型规范包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。2.数据链路层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。数据链路层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。3.网络层。网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。4.传输层。传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。5.会话层。会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。6.表示层。表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。7、应用层。应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。物理层，数据通信的理论基础，物理传输媒体、编码与传输技术及传输系统视频压缩标准 视频编码标准主要由ITU-T和ISO/IEC开发。前者已经发布了视频会议标准H.261、 H.262、 H.263，并且准备进行远期编码标准H.263L的开发，以期望获得更大的编码效率。ISO/IEC的标准系列是大家熟悉的MPEG家族。包括： (1)MPEG-1(19881992)，可以提供最高达1.5Mbps的数字视频，只支持逐行扫描； (2)MPEG-2(19901994)，支持的带宽范围从2Mbps到超过20Mbps，MPEG-2后向兼容MPEG-1，但增加了对隔行扫描的支持，并有更大的伸缩性和灵活性； (3)MPEG-4(19941998)，支持逐行扫描和隔行扫描，是基于视频对象的编码标准，通过对象识别提供了空间的可伸缩性； (4)MPEG-7(19962000)，是多媒体内容描述接口，与前述标准集中在音频/视频内容的编码和表示不同，它集中在对多媒体内容的描述。 除了上述通用标准外，还存在很多专用格式，比较流行的有：C-Cube的M-JPEG、Intel的IVI(tm)(Indeo Video Interactive)、Apple的QuickTime(tm)、Microsoft的 Media Player(tm)和RealNetworks的RealPlayer(tm)。 数据链路层，差错检测与校正，数据链路层协议一、差错产生的原因和差错类型 我们将通过通信信道后接收的数据与发送的数据不一致的现象称为传差输错，通常简称为差错。出 差错的产生是不可避免的，我们的任务是分析差错产生的原因与差错类型，研究检查是否出现差错以及如何纠正差错，即所谓的差错控制方法。差错产生的原因 当数据从信源出发，通过通信信道时，由于通信信道总是有一定的噪声存在，在到达信宿时，接收信号是数据信号与噪声的叠加。在接收端，接收电路在取样时判断信号电平。如果噪声对信号叠加的结果在电平判决时出现错误，就会引起传输数据的错误。通信信道的噪声分为两类： 热噪声由传输介质导体的电子热运动产生的（特点：时刻存在，幅度较小，强度与频率无关，但频谱很宽随机噪声） 冲击噪声是由外界电磁干扰引起的（特点：幅度较大，是引起传输差错的主要原因突发噪声）规纳后产生差错的原因主要有以下几种： 1）信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变； 2）信号反射； 3）串扰； 4）闪电、大功率电机的启停等。 2、差错类型 随机差错由随机噪声引起的错误（一般出错数据位不相邻） 突发差错由冲击噪声引起的错误（一般会引起相邻多个数据位出错）检错码与纠错码 在计算机通信中，人们提出一种方法，那就是在通信信道传输比特流过程中产生差错时，能够自动检测出错误，并进行纠正。人们把这种方法叫做差错检测与校正，简称为差错控制。 差错控制的主要目的是减少通信信道的传输错误，目前还不可能做到检测和校正所有的差错。人们在设计差错控制方法时提出了以下两种策略： 1、采用纠错码方案时，需要让每个传输的分组带上足够多的冗余信息，以便在接收端能发现并自动纠正传输差错海明码、正反码。 2、采用检错码方案时，需要让分组带上一定的冗余信息，根据这些冗余信息，接收端可以发现出现了差错，但不能确定是哪一个或哪一些位是错误的，并且自己不能纠正传输差错。奇偶检验码、循环冗余编码（cyclic redundancy code,CRC) 纠错码方法虽然有优越之处，但实现困难，在一般的通信场合不易采用。检错码方法虽然需要通过重传机制达到纠错的目的，但原理简单，实现容易，编码与解码速度快，目前正得到广泛的使用。1.奇偶校验码 在数据后填加一个奇偶位（parity bit） n 例：使用偶校验（“1”的个数为偶数） 10110101 101101011 10110001 101100010 n奇偶校验可以用来检查单个错误。检错能力差，一般只用于通信要求较低的环境。 循环冗余编码（CRC） 可用硬件实现CRC校验 CRC检错方法的特点 CRC校验码的检错能力很强，它除了能检查出离散错外，还能检查出突发错，CRC校验码具有以下检错能力： CRC校验码能检查出全部单个错； CRC校验码能检查出全部离散的二位错； CRC校验码能检查出全部奇数个错； CRC校验码能检查出全部长度小于或等于K位的突发错； RC校验码能以1-（1/2）K-1的概率检查出长度为（K+1）位的突发错。三、差错控制机制 由于帧在传输过程中可能发生错误，就需要用差错控制机制来检测和纠正错误。出错的典型情况如下： 其一是帧的丢失，例如突发性噪声会严重地破坏帧，使它不能到达目的地。 其二是帧虽然到达目的地，但其内容已遭破坏。差错控制涉及以下几个方面： 差错检测检错码/纠错码 正响应目的站对于成功到达且无错误的帧发回一个正响应 超时重传对于在预定时间内没有发回响应的帧，发送站要重新发送这一帧； 负响应并重传目的站对出错的帧发回一个负响应，发送站重新传送这些帧。以上几方面概括起来可称为自动重请求（ARQ），采用ARQ后，使原本不可靠的数据链路变成可靠。ARQ大致有下列三种标准： 停等ARQ 回退N（GO-BACK-N）ARQ 选择重发（SELECTIVE-REJECT）ARQ以上三种机制都基于前面讨论过的流控技术。1、停等ARQ 停等ARQ基于停等流控技术，其原理如下图所示。在帧的传输过程中可能发生以下两种错误。 第一种是接收站用检错技术断定接收到的帧有错并将它丢弃。发送站发送帧后启动一个定时器，如果在给定的时间内没有接收到响应，则重新发送此帧。（发送站应持有发送帧的副本） 第二种是响应遭到破坏。假设A发送帧后，B站接收到该帧，经检验断定为接收到的是正确的帧并发送一个响应，但在传送过程中响应遭到破坏以致A没有在预定时间内接收到响应，A就重新发送此帧，造成B先后接收到相同的二帧。 为避免上述情况，帧都用0或1交替编号。正响应用ACK0和ACK1表示，ACK0表示已接收到帧1，并准备接收帧0。优点：非常简单缺点：传输效率低2、GO-BACK-N ARQ GO-BACK-N ARQ 基于滑动窗口流控技术，其原理如下： A，B二站分别用滑动窗口流控技术进行数据交换。若没有错误发生，目的站发回一个RR响应。若目的站检测到有错的帧，则发送一个负响应REJ（reject），并丢弃这一帧及其后接收到的所有帧，直到重新接收到正确的帧。 因而发送站在接收到REJ后，必需重传发生错误的帧以及先前已发送过的其后的帧。3、SELECTIVE-REJECT ARQ 基于滑动窗口流控技术 当接收到某一帧的负响应时，只需重传该帧，这种机制称为SREJ。 它比GO-BACK-N的效率高。但接收 器必需要有足够的缓冲器来存放那些没有出错的帧直到接收到重传的帧，并且必需要有一定的逻辑功能，以便把重传的帧插入到正确的位置。发送器也需要比较复杂的逻辑功能使得可以不按顺序号发送帧。（较少使用） 数据链路层协议1.面向字符的链路层协议 ISO的IS1745，基本型传输控制规程及其扩充部分（BM和XBM） IBM的二进制同步通信规程（BSC） DEC的数字数据通信报文协议（DDCMP） PPP 2.面向比特的链路层协议 IBM的SNA使用的数据链路协议SDLC（Synchronous Data Link Control protocol）； ANSI修改SDLC，提出ADCCP（Advanced Data Communication Control Procedure）； ISO修改SDLC，提出HDLC（High-level Data Link Control）； CCITT修改HDLC，提出LAP（Link Access Procedure）作为X.25网络接口标准的一部分，后来改为LAPB。局域网，多路访问协议及IEEE802局域网标准族 IEEE802是局域网制定的一系列标准，统称为IEEE802标准。TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。按IEEE802标准，局域网体系结构由物理层、介质访问控制子层（MAC-Media Access Control）和逻辑链路子层LLC(Logical Link Control)组成。网络层，数据交换方式，路由选择与拥塞控制算法，常见高速网络技术，网络层协议 通常，网络系统所采用的数据传输技术有以下三种：电路交换、报文交换和分组交换。 电路交换 电路交换的原理是：在数据传输时，源节点和目的节点之间有一条利用中间节点构成的专用物理链路，此线路将一直保持到数据传输结束。若是这两个节点之间的通信量很大，则可同时建立多条连接。 使用这种技术，在传输数据之前会事先建立一条端到端的线路。举个例子，在两个终端A，B之间有由a、b、c、d、e五个节点组成的网络，A与a直连，B与b直连，而a、b节间无直接连接。A向a发出连接请求，要与B通信。此时，A到a的电路是专用的，早已存在。而节点a必须在通向节点b的路径中找到下一条支路。如果它选择了到c的电路，则在此电路上分配一个未用的通道，并告诉要连接b。于是，c在重复a的动作并如此循环直至连接到b，最终建立起到B的线路。这样，a、b之间就有了一条专有线路用于A、B间的通信。这种传输自然是相互的。数据经过节点时几乎没有延迟和阻塞，除非线路有意外或节点出现故障。数据传输完成后，由通信的某一方发出拆除电路请求，对方作出相应释放链路。 电路交换的有点在于数据传输可靠、迅速，且保持原有序列。但是，一旦通信双方占有一条通道后，即使不传送数据，其他用户也不能使用，造成资源浪费。 电路交换适于数据传输要求质量高，批量大的情况。典型的是电话通信网络。 报文交换 为解决电路交换占用通道的缺陷，报文交换产生。其原理是：数据以报文为单位传输，长度不限且可变。数据传送过程采用存储转发的方式。发送方在发送一个报文时把目的地址附加在报文上，途径的节点根据报文上的地址信息，将报文转发到下一个节点，接力式的完成整个传送过程。每个节点在受到报文后，会将之暂存并检查有无错误，然后通过路由信息找出适当路线的下一个节点的地址，再把报文传送给下一个节点。这个过程中，报文的传输只是占用两个节点之间的一段线路，而其他路段可传输其他用户的报文。于是，这种解决方案不会像电路交换占用终端间的全部信道。但是，报文在经过节点时会产生延迟。这段延迟包括接收报文所有位（bit）所需的时间，等待时间和发送到下一个节点所需的排队延迟。 相对于电路交换，报文交换的优点有：线路效率高；节点可暂存报文并对报文进行差错控制和码制转换；电路交换网络中，通信量很大时将不能接收某些信息，但在报文交换网络中却仍然可以，只是延迟会大些；可以方便地把报文发送到多个目的节点；建立报文优先权，让优先级高的报文优先传送。 报文交换也是存在缺点的。首先，它不能满足实时交互式的通信要求，经过网络的延迟可能会有不小的变化。其次，有时节点收到的报文太多以致不得不丢弃或阻止某些报文。最后，对交换节点的存储量有较高要求。 分组交换 为了更好地利用信道资源，降低节点中数据量的突发性，在报文交换的基础上发展出了分组交换。在分组交换的网络中，每个分组的长度有一个上限，因此，一个较长的报文会被分割成若干份。每个分组中都包含数据和目的地址。传输过程和报文交换类似，只是由于限制了每个分组的长度，减轻了节点负担，改善了网络传输性能。 分组交换的特点是：1、把数据传送单位的最大长度作出了限制，从而降低了节点所需的存储量。2、分组是较小的传输单位，只有出错的分组会被重发而非整个报文，因此大大降低了重发比例，提高了交换速度。3、源节点发出第一个报文分组后，可以连续发出随后的分组，而这时第一个分组可能还在途中。这些分组在各节点中被同时接收、处理和发送，而且可以走不同路径以随时利用网络中的流量分布变化而确定尽可能快的路径。 终端与主机间的通信通常采用分组交换。 路由选择路由选择基础知识路由是将对象从一个地方转达发到另一个地方的一个中继过程 学习和维持网络拓朴结构知识的机制被认为是路由功能。渡越数据流经路由器进入接口穿过路由器被移送到外出接口的过程，是另一项单独的功能，被认为是交换/转发功能。路由设备必须同时具有路由和交换的功能才可以作为一台有效的中继设备。 为了进行路由，路由器必须知道下面三项内容： l、路由器必须确定它是否激活了对该协议组的支持； 2、路由器必须知道目的地网络； 3、路由器必须知道哪个外出接口是到达目的地的最佳路。 路由选择协议通过度量值来决定到达目的地的最佳路径。小度量值代表优选的路径；如果两条或更多路径都有一个相同的小度量值，那么所有这些路径将被平等地分享。通过多条路径分流数据流量被称为到目的地的负载均衡。 执行路由操作所需要的信息被包含在路由器的路由表中，它们由一个或多个路由选择协议进程生成。路由表由多个路由条目组成，每个条目指明了以下内容： *学习该路由所用的机制（动态或手动） *逻辑目的地 *管理距离 *度量值（它是度量一条路径的总总开销的一个尺度） *去往目的地下一HOP的中继设备（路由器）的地址； *路由信息的新旧程度 *与要去往目的地网络相关联的接口 使用命令SHOW IP ROUTE可看到以上内容 缺省管理距离的预先分配原则