[网络协议]CSP-J 初赛一轮复习之软件系统与网络基础

软件系统与网络基础

软件系统

• 关于软件

  $softwareisthesoulofcomputer$

  没有安装软件的计算机叫做 裸机。

  软件和硬件相互联系，两者可以相互转化，互为补充。

  计算机软件分为 系统软件和引用软件。

  • 系统软件：

    系统软件是指 控制和协调 计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的系统。主要功能是 调度，监控和维护计算机系统。

    主要的系统软件有：

    • 操作系统（$\text{OS}$）

      操作系统管理计算机的 硬件设备，是应用软件能方便，高效的使用这些设备。

      在微机上常见的 $\text{OS}$ 有 : $\text{DOS?,?WINDOWS?,?UNIX?,?OS/2}$。

      操作系统在计算机软件是 最重要且最基本的。它控制所有计算机运行的程序并管理整个计算机的资源。

      常用的系统有： $\text{DOS?,?WINDOWS?,?LINUX?,?UNIX?,?Netware}$ 等。

    • 语言处理程序

      语言处理程序一般是由 汇编程序、编译程序、解释程序和相应的操作程序 等组成。

      语言处理程序是将用 程序设计语言编写的源程序转换成机器语言的形式，以便计算机能够运行，这一转换是由 翻译程序 来完成的。不同的高级语言都有相应的翻译程序。

      语言处理程序有：汇编语言汇编器， $\text{C}$ 语言编译，连接器。

    • 数据库管理：

      数据库管理系统 有组织地，动态地存贮大量数据，使人们能方便高效地使用这些数据。数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于 建立，使用和维护数据库。

      常见地数据库管理系统有 ： $\text{Foxpro?,?Access?,?Oracle?,?Sybase?,?DB2?,?Informix}$。

    • 辅助程序

      系统辅助处理程序也被称为 “软件研制开发程序”，“软件工具”等。

      主要有：编辑程序，调试程序，装备和连接程序，调试程序。

  • 应用软件 （$\text{Application}$）

    应用软件是可以使用的各种程序设计语言，以及各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。

    常见的应用软件 ： 字处理软件，电子制表软件，计算机辅助设计软件，图形软件，教育软件，电子游戏软件。

• 计算机安全知识

  计算机安全知识包括 计算机储存数据的安全和计算机硬件的安全。

  • 计算机储存安全

    计算机安全中最重要的是存储数据的安全，面临的危险有：计算机病毒，非法访问，计算机电磁辐射，硬件损坏等。

    计算机病毒是 人为的能够侵入计算机系统并给计算机带来故障的程序或指令集合。到目前为止，已发现的计算机病毒近万种。它的功能会破坏正常程序和数据文件。

    非法访问指的是盗用者以合法身份进入计算机系统，私自提取计算机中的数据或进行修改转移，复制等。注意，即使回收站清空，文件只是都被标记删除，仍可用恢复软件找回。

    由于计算机本身就是像空间辐射的强大的脉冲源，频率在几十千周到上百兆周。盗窃者可以接受计算机辐射出来的脉冲波，从而获取计算机中的数据。

  • 计算机硬件安全

    计算机在使用过程中，对外部环境有一定的要求。计算机周围应尽量保持清洁，温度和湿度应该合适，电压要稳定。

    计算机的防护策略：

      1.杀毒软件
      2.个人防火墙（防止网络攻击）
      3.分类设置密码并且密码不能太简单
      4.不下载来路不明的软件及程序
      5.警惕网络钓鱼
      6.防范间谍软件
      7.尽量不要共享文件夹
      8.不要随意浏览不安全网络
      9.定期备份重要物理
    

  • 计算机病毒的特性：

    六大特性：寄生性，传染病，潜伏性，隐蔽性，破坏性，可触发性。

• 计算机网络

  • 网络的定义

    计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及外部设备，通过通信线路连接起来。在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

  • 网络的发展

    • 诞生阶段

      $20$ 世纪 $60$ 年代中期的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统，典型应用是由一台计算机和全美范围内 $2000$ 多个终端组成的飞机订票系统，终端是一台计算机的外围设备，包括显示器和键盘，无 $\text{CPU}$ 和内存。

    • 形成阶段

      $20$ 世纪 $60$ 年代中期至 $70$ 年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互连起来，为用户提供服务，兴起于 $60$ 年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的 $\text{ARPANET}$。

    • 互联互通阶段

      $20$ 世纪 $70$ 年代末至 $90$ 年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵守国际标准的开放式和标准化的网络，即 $\text{TCP?/?IP}$ 体系结构和国际标准化组织的 $\text{OSI}$ 体系结构。

    • 高速网络技术阶段

      $20$ 世纪 $90$ 年代至今的第四代计算机网络，由于局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以因特网 $\text{Internet}$ 为代表的互联网。

  • 网络的主要功能：

    五大功能：数据通信，资源共享，集中管理，实现分布式处理，负荷均衡。

  • 网络的分类：

    • 局域网（$\text{Local?Area?Network?，?LAN}$）

      这是我们 最常见，应用最广 的一种网络。它所覆盖的地区范围小，在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至 $10$ 公里以内。这种网络的特点是：连接范围窄，用户数量少，配置容易，连接速率高。

      蓝牙和 $\text{Wi-Fi}$ 都属于无线局域网。

    • 城域网（$\text{Metropolitan?Area?Network?,?MAN}$）

      这种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联，这种网络的连接距离可以在 $10?100$ 公里。在大城市里 ，一个 $\text{MAN}$ 通常连接着多个 $\text{LAN}$。

    • 广域网（$\text{Wide?Area?Network?，?WAN}$）

      这种网络所覆盖的范围比城域网更广，他一般是在不同城市之间的 $\text{LAN}$ 或者 $\text{MAN}$ 互联，地理范围可以从几百公里到几千公里。

      按网络的拓扑结构进行分类：星形，总线形，环形，树形，网状形。

      按采用的交换技术进行分类：电路交换，报文交换，分组类型。

  • 网络的体系结构

    $\text{OSI（Open?System?Interconnection）}$ ，意为开放式系统互连。国际标准化组织（$\text{ISO}$）制定了 $\text{OSI}$ 模型，该模型 定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。$\text{OSI}$ 模型 把网络通信的工作一共分为 $7$ 层 ，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。

    需要注意的是 ， $\text{OSI}$ 仅是一种 理论模型 ，而 $\text{TCP?/?IP4}$ 层模型已经被广泛使用，称为网络互联事实的标准。

    下面是两者的关系对比。

    

    网图，侵删。

  • $\text{IP}$ 地址

    在 $\text{TCP?/?IP}$ 体系中 ，$\text{IP}$ 是个很重要的概念。

    $\text{IP}$ 地址是 $\text{IP}$ 协议提供的一种统一的地址格式。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。按照 $\text{TCP?/?IP}$ 协议规定， $\text{IP}$ 地址用二进制来表示，每个 $\text{IP}$ 地址长 $32\text{bit}$，换算成字节，就是 $4$ 个字节。但是二进制的 $\text{IP}$ 地址太长，不方便，故 $\text{IP}$ 地址经常被写成十进制的形式，也就是将 $32$ 位的二进制转换成 $4$ 个十进制，中间用 . 分开不同的字节。这种方法叫做 “点分十进制表示法”。

    $\text{IP}$ 地址分 $5$ 类，$\text{A}$ 类保留给政府 ，$\text{B}$ 类分配给中等规模的公司 ， $\text{C}$ 类分配给任何需要的人 ，$\text{D}$ 类用于组播， $\text{E}$ 类用于实验。网络号用于识别主机所在的网络，主机 号用于识别该网络中的主机。

    

    图来源于百度，侵删。

    值得注意的是：$\text{IP}$ 地址的 每个域的取值范围都是 $0?255$。如果网络 $\text{ID}$ 为 $192.114.31$ ，那么就不能将 $192.114.31.0$ 和 $192.114.31.255$ 分配给任何主机。

    以下列出留用的内部私有地址

    $\text{A}$ 类 $10.0.0.0?10.255.255.255$

    $\text{B}$ 类 $172.16.0.0?172.31.255.255$

    $\text{C}$ 类 $192.168.0.0?192.168.255.255$

• 因特网概述

  目前，全球最大的网络是因特网。它所采用的网络协议是 $\text{TCP?/?IP}$ 协议。

  $\text{TCP?/?IP?（Transmission?Control?Protocol?/?Internet?Protocl）}$ 协议，是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇，所以 它处在传输层。$\text{TCP?/?IP}$ 不仅指的是 $\text{TCP}$ 和 $\text{IP}$ 两个协议，而是指一个由 $\text{FTP?，?SMTP?，?TCP?，?IP?，?UDP}$ 等协议构成的协议簇。只是因为 $\text{TCP?，?IP}$ 两个协议比较有代表性。$\text{TCP}$ 负责 数据传输控制，而 $\text{IP}$ 负责在因特网上 发送和接受数据包。

  

  网图，侵删。

  • 域名和网址

    • 网址

      如果要从一台计算机访问网络上另一台计算机，就必须知道对方的网址。这里的网址实际上指的是：$\text{IP}$ 地址，域名地址和 $\text{URL}$。

      常见的 $\text{IP}$ 地址分为两类： $\text{IPv4}$ 和 $\text{IPv6}$。

      $\text{IPv4}$ 有 $4$ 段地址，每一段最大不超过 $255$。$2011$ 年 $2$ 月 $3$ 日，$\text{IPv4}$ 地址分配完毕。

      $\text{IPv6}$ 地址长度为 $128$ 位，是 $\text{IPv4}$ 地址长度的 $4$ 倍，解决了 $\text{IPv4}$ 地址短缺的问题，还解决了其他问题。

    • 域名（$\text{Domain?name}$）

      域名，是由 一串用点分隔的名字组成的 $\text{Internet}$ 上某一台计算机或计算机组的名称。

      网域名称系统（$\text{Domain?Name?System}$）是因特网的一项核心服务，他作为一个可以 将域名和 $\text{IP}$ 互相映射 的一个分布式数据库。

      域名采用层次结构的基于 “域” 的命名方案，每一层由一个子域名构成，子域名之间用 . 分隔，域名格式为： 主机名 . 机构名 . 网络名 . 顶级域名。

      顶级域名通常分为两类，通用的和国家的，见下图：

      

      侵删。

      域名的最左边（最底层）往往有一台主机的名字，通常用主机提供的服务表示，如 $\text{WWW?，?FTP?，?MAIL?，?BBS}$。

  • 因特网提供的服务

    有电子邮件，远程登陆，文件传输，信息服务等。

    • 万维网 ($\text{WWW}$)

      分为 $\text{Web}$ 客户端和 $\text{Web}$ 服务器程序。$\text{WWW}$ 可以让 $\text{Web}$ 客户端访问浏览 $\text{Web}$ 服务器上的页面。是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。万维网并不等同于互联网，它知识互联网的一个服务。

    • 电子邮件（$\text{E-mail}$）

      电子邮件是一种 用电子手段提供信息交换的通信方式，是互联网应用最广的服务。用户可以以廉价的价格，快速的方式与世界上任何一个用户联系。

      常见的电子邮箱协议有：$\text{SMTP}$ (简单邮件传输协议)，$\text{POP3}$ (邮局协议)，$\text{IMAP}$ ($\text{Internet}$ 邮件访问协议)。这几种协议都是由 $\text{TCP?/?IP}$ 协议族定义的。

      $\text{SMTP}$ 主要负责底层的邮件系统如何将邮件从一台机器传至另外一台机器。 $\text{POP}$ 协议，版本为 $\text{POP3}$，是把邮件从电子邮箱中传输到本地计算机的协议。$\text{IMAP}$ 协议，版本为 $\text{IMAP4}$，是 $\text{POP3}$ 的一种替代协议，提供了邮件检索和邮箱处理的功能。

    • 文本传输协议（$\text{FTP?，?File?Transfer?Protocol}$）

      文本传输协议是用于 在网络上进行文件传输 的一套标准协议。$\text{FTP}$ 允许用户以文件操作的方式与另一台主机相互通信。然而，用户并不真正登陆到自己想要存取的计算机上面而成为完全用户，可用 $\text{FTP}$ 访问远程资源，实现用户往返传输文件，目录管理以及访问电子邮件等。

    • 远程登陆（$\text{Telnet}$）

      $\text{Telnet}$ 是 $\text{TCP?/?IP}$ 中的一员，是 $\text{Internet}$ 远程登陆服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了 在本地计算机上完成远程主机工作的能力。

如有错误，请提出，谢谢。

参考《CSPJ/S 能力认证复习资料》 和百度。