科技改變生活 · 科技引領未來
科技改變生活 · 科技引領未來
計算機基礎知識硬件知識1、計算機系統的組成包括硬件系統和軟件系統硬件系統分為三種典型結構：單總線結構雙總線結構采用通道的大型系統結構中央處理器CPU包含運算器和控制器。2、指令系統指令由操作碼和地址碼組成。3、存儲系統分為主存—輔存層次和主
計算機基礎知識
硬件知識
1、計算機系統的組成包括硬件系統和軟件系統
硬件系統分為三種典型結構：
中央處理器 CPU 包含運算器和控制器。
2、指令系統
指令由操作碼和地址碼組成。
3、存儲系統分為 主存—輔存層次和主存—Cache 層次
Cache 作為主存局部區域的副本，用來存放當前最活躍的程序和數據。
計算機中數據的表示
Cache 的基本結構：Cache 由存儲體、地址映像和替換機構組成。
4、通道是一種通過執行通道程序管理 I/O 操作的控制器，它使 CPU 與 I/O 操作達到更高的并行度。
5、總線從功能上分類，系統總線分為地址總線（AB）、數據總線(DB)、控制總線（CB）。
6、磁盤容量記計算
非格式化容量=面數*(磁道數/面)*內圓周長*最大位密度
格式化容量=面數*(磁道數/面)*（扇區數/道）*（字節數/扇區）
7、數據的表示方法
原碼和反碼
[+0]原=000…00[-0]原=100...00[+0]反=000…00[-0]反=111…11
正數的原碼=正數的補碼=正數的反碼
負數的反碼：符號位不變，其余位變反。
負數的補碼：符號位不變，其余位變反，最低位加 1。
操作系統
以上三種都是非搶占的調度策略。
嵌入式系統基本知識
定義：以應用為中心，計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應于特定應用系統，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的計算機系統。
特點：硬件上，體積小、重量輕、成本低、可靠性高等特點、使用專用的嵌入式 CPU。軟件上，代碼體積小、效率高，要求響應速度快，能夠處理異步并發事件，實時處理能力。
應用：從航天飛機到家用微波爐。
計算機網絡概論
滑動窗口協議規定重傳未被確認的分組，這種分組的數量最多可以等于滑動窗口的大小，TCP 采用滑動窗口協議解決了端到端的流量控制。
數據通信基礎
數據通信的主要技術指標
1、數據傳輸速率 S： S=(1/T)log2N，一般 N=2，則有 S=(1/T)
T—信號脈沖重復周期或單位脈沖寬度
n—一個脈沖信號代表的有效狀態數，是 2 的整數值
log2N--單位脈沖能表示的比特數
2、調制速率 B：B=(1/T)，S=(1/T)log2N，所以 S=Blog2N
3、信道容量的計算：
信道容量：（數據傳輸速率）表征一個信道傳輸數據的能力。單位：bps
無噪聲 C=2Wlog2N(奈奎斯特定理)
W—信道帶寬 N—一個脈沖信號代表的有效狀態數
有噪聲 C=Wlog2(1+S/N)(香農公式)
W—信道帶寬 S—信號功率 N—噪聲功率
dB=10log10S/N,當 S/N=1000 時，信噪比為 30dB
數據交換方式
延遲的計算
總延遲=鏈路建立時間+線路延遲+發送時長
總延遲=鏈路建立時間+(每個分組在交換結點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發送時長)*分組數
總延遲= (每個分組在交換結點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發送時長)*分組數
數據編碼
1、模擬信號—>模擬傳輸
2、模擬信號—>數字傳輸：
需要編碼解碼器（Codec）,模擬數據數字化分為三步：采樣、量化、編碼 采樣：對于連續信號是通過規則的時間間隔測出波的振動幅度從而產生一系列數據。
量化：采樣得到的離散數據轉換成計算機能夠表示的數據范圍的過程，即將樣值量化成一個有限幅度的集合 X（nT）。
編碼：用一定位數的二進制數來表示采樣所得脈沖的量化幅度的過程。常用編碼方法有 PCM 脈沖編碼調制。
3、數字信號—>數字傳輸：
常用編碼：歸零碼、不歸零碼、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特碼
IEEE802.3 以太網使用曼徹斯特編碼，IEEE802.5 令牌環使用差分曼徹斯特編碼，兩者的編碼效率是 50%，FDDI、100base-FX 使用了 4B/5B 編碼和 NRZ-I（不歸零碼），編碼效率是 80%。
4、數字信號—>模擬傳輸：
需要調制和解調，
調制：由發送端將數字數據信號轉換成模擬數據信號的過程；
解調：在接收端把模擬數據信號還原為數字數據信號的過程，
調制的方法：載波的表示 y=A(t)sin(wt+Ф) ，分為 ASK 振幅調制、FSK 頻率調制、PSK 相位調制。
5、曼徹斯特編碼：
每比特的 1/2 周期處要發生跳變，由高電平跳到低電平表示 1，由低電平跳到高電平表示 0；差分曼徹斯特編碼：有電平轉換表示 0，無電平轉換表示 1。
差錯控制
CRC-CCITTG(X)=X16+X12+X5+1HDLC 的幀校驗用
CRC-16G(X)=X16+X15+X2+1
CRC-32G(X)=X32+…+X+1用在局域網中
1、海明碼：m+k+1<2k 數據位 m，要糾正單個錯誤，得出冗余位 k 必須取的最小值。
碼距為 m、n 中最小值，它能夠發現（碼距-1）位錯，并可糾正（碼距-1-1）位錯；比如 8421 的碼距為 1。要檢測出 d 位錯，碼字之間的海明距離最小值應為 d+1。
2、CRC 冗余碼求法：
壓縮和解壓縮方法
JPEG 屬于黑白文稿數據壓縮系統。
二維壓縮技術是指在水平和垂直方向都進行了壓縮，在壓縮算法中屬于二維壓縮技術的是 MR。MMR 數據壓縮系統是在 MR 的基礎上該進而來的，它主要在壓縮效率和容錯能力方面進行了改進和提高。
下列壓縮技術中，MPEG 屬于動態圖像壓縮技術。
廣域通信網
EIA-RS232-C
在電氣性能方面 EIA-RS232-C 與 CCITT 的 V.28 建議一致，在功能特性方面與 CCITT 的 V.24 建議書一致，RS-449 則與 CCITT 的 V.35 建議書一致，它采用 37 引腳的插頭座。
X.25 公用數據網
X.25 是分組交換協議交換標準，公用數據網一般都用分組交換協議，所以 X.25 就是公用數據網的協議標準。
X.25 分為三層：物理層—采用 X.21；鏈路層—采用 LAP-B(鏈路訪問平衡過程)，它是 HDLC 的子集；分組層—提供外部虛電路服務，使用 X.25 PLP 協議。
X.25 又包括
幀中繼網 FR
本質上仍是分組交換技術，但舍去了 X.25 的分組層，僅保留物理層和數據鏈路層，以幀為單位在鏈路層上進行發送、接收、處理，是簡化了的 X.25 版本，是去掉了差錯檢測功能和糾錯功能，只支持永久虛電路 PVC，幀中繼協議叫做 LAP-D（Q.921）,鏈路層用它提供可靠的數據鏈路控制服務。
ISDN 和 ATM
ISDN 將話音傳輸、圖像傳輸、數據傳輸等多種業務綜合到一個網絡中。
為分四個參考點 R、S、T、U，
1、ISDN 設備有：
ISDN 提供了一種數字化的比特管道，支持由 TDM(時分多路復用)分隔的多個信道。
2、常用的有 2 種標準化信道：
D 信道—16kb/s 數字信道，用于帶外信令，傳輸控制信號；
B 信道—64kb/s 數字 PCM 信道，用于語音或數字。
ISDN 比特管道主要支持 2 種信道的組合：BRI—基本速率接口 2B+D（N-ISDN 速率達 144kbps）;PRI—基群速率接口（一次群，B-ISDN），北美 23B+D，1.544M(T1)，歐洲 30B+D,2.048M(E1)。
N-ISDN 在傳送信令的 D 通路使用分組交換，而 B-ISDN 則使用快速分組交換，即異步傳遞方式（ATM）。
3、ISDN 分為三層，第一層處理信令分幀，第二層處理分幀協議，第三層處理 D 信道的呼叫建立和拆卸協議，NT2 提供數字數據與模擬電話交換功能。
4、ATM 是寬帶綜合業務數字網 B-ISDN 的核心技術，常稱 B-ISDN 為 ATM 網，它是一種高速分組交換傳輸模式，交換單位為固定長度的信元 53 字節，支持永久虛電路 PVC 和交換虛電路 SVC。
5、ATM 各層的功能
6、ATM 信元
包含 5 個字節的信元頭—主要完成尋址功能；48 個字節的數據—用來裝載不同用戶，不同業務的信息。
信元頭中包括：GFC—通用流量控制，進行接入流量控制，用在 NUI 中；PTI—有效載荷，用來區分用戶信息與非用戶信息；HEC—首部差錯控制，進行多個或單個比特的糾錯。
在交換過程中，當實施 VP 交換時，其中 VPl、VCI 的變化情況是 VCI 不變、VPI 根據需要變化。
若在交換過程中出現擁塞，該信息被記錄在信元的 CLP 中。注：VP 交換是把一困 VC 交換，VC 交換是用交換機進行的。
7、AAL 協議
AAL1：對應于 A 類業務。CS 子層監測丟棄和誤插入的信元，平滑進來的數據，提供固定速率的輸出，并且進行分段。SAR 子層加上信元順序號和及其檢測號和，以及奇偶校驗位等。
AAL2：對應于 B 類業務。用于傳輸面向連接的實時數據流，不進行錯誤檢驗，只檢查順序。
AAL3/4：對應于 C/D 類業務。該協議用于面向連接的和無連接的服務，對信元錯誤和丟失敏感。
AAL5：對應于 C/D 類業務，是計算機行業提出的協議。
8、ATM 局域網的優點：信道利用率高，對于突發業務延時更小。
ATMLANE—ATM 局域網仿真包括四個協議：LEC 局域網仿真客戶端、LES 局域網仿真服務器—完成 MAC-to-ATM 的地址轉換、LECS 局域網仿真配置服務器、BUS 廣播和未知服務器。
SMDS 交換式多兆位數據服務
是一種高速的 WAN 技術，通常在 T 載波線路上實施，采用的高速總線帶寬可達 155Mbps。
SMDS 與大量基于 LAN 的協議兼容，在歐洲是一種非常流行的 WAN 技術。
局域網和城域網
決定局域網特性的三種主要技術：
傳輸介質、拓撲結構、介質訪問控制方法（協議）
IEEE802.3 以太網采用 CSMA/CD 協議，使用曼徹斯特編碼；
CSMA/CD 機制特點：先聽后發、邊聽邊發、沖突停止、隨機延遲后重發；
CSMA/CD 對以太網中數據幀的最小幀長的要求：最小幀長=兩站點間最大的距離/傳播速度*傳輸速率
IEEE802.4 使用令牌總線
令牌總線物理上為總線結構，利用 802.3 廣播電纜的可靠性；邏輯上為環網：所有的站點組成 1 個環，每個站點按序分配 1 個邏輯地址，每個站點都知道在它前面和后面的站地址，最后一個站點后面相鄰的站點是第一個站點。
IEEE802.5 使用令牌環
令牌環是由高速數字通信信道和環接口組成，節點主機通過環接口連接到網內。
IEEE802.6 使用分布隊列雙總線 DQDB
DQDB 由兩條單向總線（一般用光纖介質）組成，所有的計算機都連接在上面。它同時支持電路交換和分組交換兩種服務，在大地理范圍內提供綜合服務，如數據話音、圖像的高速傳輸等。
FDDI 光纖分布數據接口
FDDI 使用了和 802.5 類似的令牌環協議，是一種高性能的光纖令牌環局域網。它的令牌幀含有前導碼，提供時鐘同步信號。
ATM 局域網
信道利用率高，對于突發業務延時更小，但實現復雜，它利用電路交換和分組交換實現。使用 53 字節的固定信元進行傳輸。
IEEE802.11 的兩種無線網絡拓撲結構：
無線局域網采用 802.11 系列標準，主要有 4 個子標準：
網絡互連和互聯網
TCP/IP 是一組小的、專業化協議集，
包括 TCP、IP、UDP、ARP、ICMP，以及其它的一些被稱為子協議的協議。
網絡互連設備
包括中繼器、集線器（Hub 物理層設備，相當于多端口的中繼器）、網橋、路由器、網關。
網橋工作于數據鏈路層中的介質訪問控制子層（MAC），所以它包含：流控、差錯處理、尋址、媒體訪問等。
Internet 的應用技術
域名系統（DNS）、簡單網絡管理協議（SNMP）、電子郵件及簡單郵件傳輸系統（SMTP）、遠程登錄及 TELNET 協議、文件傳輸和 FTP、網絡新聞（USENET）、網絡新聞傳輸協議（NNTP）、WWW 和 HTTP。
網絡安全
威脅定義
為對缺陷的潛在利用，這些缺陷可能導致非授權訪問、信息泄露、資源耗盡、資源被盜或者被破壞等。
傳統密碼系統
單鑰密碼系統又對稱密碼系統：加密解密所用的密鑰是相同的或類似的，即由加密密碼很容易推導出解密密碼，反之亦然。常用的有 DES 數據加密標準，密鑰為 56 位；后有改進型的 IDEA 國際數據加密算法，密鑰為 128 位。
公鑰密碼系統又非對稱密碼系統：加密密鑰和解密密鑰是本質上不同的，不需要分發密鑰的額外信道。有 RSA 密碼系統，它可以實現加密和數字簽名，它的一個比較知名的應用是 SSL 安全套接字（傳輸層協議）。
網絡安全服務
對照 ISO/OSI 參考模型各個層中的網絡安全服務，在物理層可以采用防竊聽技術加強通信線路的安全；
在數據鏈路層，可以采用通信保密機進行鏈路加密；
在網絡層可以采用防火墻技術來處理信息內外網絡邊界到進程間的加密，最常見的傳輸層安全技術有 SSL；為了將低層安全服務進行抽象和屏弊，最有效的一類做法是可以在傳輸層和應用層之間建立中間件層可實現通用的安全服務功能，通過定義統一的安全服務接口向應用層提供身份認證、訪問控制和數據加密。
防火墻技術
一般可以分為兩類：網絡級防火墻（采用報文動態分組）和應用級防火墻（采用代理服務機制），而后者又包括雙穴主機網關、屏蔽主機網關、屏蔽子網網關。
防火墻定義：
防火墻基本組成：安全操作系統、過濾器、網關、域名服務、函件處理。
防火墻設計的主要技術：數據包過濾技術、代理服務技術。
IPSec 協議不是一個單獨的協議，它給出了應用于 IP 層上網絡數據安全的一整套體系結構，包括網絡認證協議 AH、封裝安全載荷協議 ESP、密鑰管理協議 IKE 和用于網絡認證及加密的一些算法等。
IPSec 規定了如何在對等層之間選擇安全協議、確定安全算法和密鑰交換，向上提供了訪問控制、數據源認證、數據加密等網絡安全服務。
病毒
生存期的四個階段：潛伏階段、繁殖階段、觸發階段、執行階段。
病毒的類型有：寄生病毒、存儲器駐留病毒、引導區病毒、隱形病毒、多形病毒。
反病毒方法：檢測、標識、清除。
VPN 虛擬專用網
是在 Internet 中通過特殊設計的硬件和軟件直接通過共享的 IP 網所建立的隧道(通道)來構建供企業專用的虛擬網。按服務類型分為 Intranet VPN 企業內部虛擬網、Access VPN 遠程訪問虛擬網和 Extranet VPN 擴展的企業內部虛擬專網。
VPN 的安全技術有：隧道技術、加解密技術、密鑰管理技術、使用者與設備身份認證技術。隧道協議可分為第二層隧道協議 PPTP、L2F、L2TP 和第三層協議 GRE、IPSec。
IPSec 的 VPN 基于網絡第二層，它只是打開了從分支到總部的通路，對于里面數據的安全性能沒有辦法保證，沒有什么好的辦法加強 VPN 的安全性，和傳統的 IPSec VPN 相比，SSL VPN 最突出的特點在于兩個地方：提升安全性、簡單實現性。
SSL VPN 最大的優勢在于 SSL 功能已經內嵌到瀏覽器里面去了；而 IPSec VPN 則需要在客戶端安裝相關軟件，且軟件對于 OS 有要求。
網絡操作系統
網絡操作系統的功能：
網絡操作系統的安全性：用戶帳號安全性、時間限制、站點限制、磁盤空間限制、傳輸介質的安全性、加密、審計
接入網技術
接入網是業務
提供點與最終用戶之間的連接網絡。其主要功能是：
主要特點是：
ADSL 非對稱數字用戶線路
它可在現有任意雙絞線上傳輸，誤碼率低。上行 512Kb/s~1Mb/s，下行 1~8Mb/s,距離 3~5km 左右。
ADSL 調制技術：無載波振幅相位調制 CAP 和離散多音調制 DMT；ADSL 接入網由三部分組成：數字用戶線接入復用器 DSLAM，用戶線、用戶家中的一些設施。
寬帶無線接入
CDMA 碼分多址技術：
是在數字技術的分支—擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。CDMA 技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。
接收端使用完全相同的偽隨機碼，將接收的帶寬信號做相關處理，把帶寬信號轉換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。
CDMA2000 關鍵技術是：
前向快速功率控制技術、前向快速尋呼信道技術、前向鏈路發射分集技術、反向相干解調、連續的反向空中接口波形、Turbo 碼使用、靈活的幀長、增強的媒體接入控制功能。
WCDMA 寬帶碼分多址技術
是第三代無線技術，主要技術是 WCDMA-FDD/TDD（高碼片速率 TDD）、TD-SCDMA（低碼片速率 TDD）。
目前流行的無線接入技術有 GSM 接入、CDMA 接入、WCDMA 接入、GPRS 接入、3G 通信。
寬帶無線接入技術有：LMDS 本地多點分配業務、MMDS 多通道多點分配業務，均采用一點多址方式；而微波傳輸則采用點對點方式。LMDS 主要采用的調制方式是：移相鍵控 PSK、正交幅度調制 QAM。
多址連接方式可分為頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。
國內的短消息服務平臺接入
方式主要可分為：基于 Web 和基于企業內部 PC 端兩種。
彩信需要 GPRS 高速網絡的支持，和收發雙方手機的支持。
組網技術
結構化布線的優點：
網絡結構、設計和安裝：
VLAN 的劃分方式：
以 port 口劃分、以 MAC 地址劃分、以網絡地址（IP）劃分、基于策略劃分。
交換機端口的三種模式：
生成樹協議的作用
是避免網絡中存在交換環路的時候產生廣播風暴，確保在網絡中有環路時自動切斷環路；當環路消失時，自動開啟原來切斷的網絡端口，確保網絡的可靠。
VTP 虛擬局域網中繼協議的作用：可以保持網絡中 VLAN 配置統一性，即保證同一個 VTP 域中的 VLAN 設置自動同步。
網絡管理
網絡管理的五大功能：
配置管理—自動發現拓撲結構，構造和維護網絡系統的配置，監測網絡被管對象、配置語法檢查、一致性檢驗等；
故障管理—整套的故障發現、告警與處理；
性能管理—采集、分析網絡對象的性能數據，監測網絡對象的性能，對網絡線路質量進行分析；
安全管理—保障網絡管理系統本身以及網絡資源安全；
計費管理—流量統計，提供網絡計費工具和網絡計費。
SNMP 中定義了四類操作：
get 操作—用來提取特定的網絡管理信息；
get-next 操作—通過遍歷活動來提供強大的管理信息提取能力；
set 操作—用來對管理信息進行修改、設置；
trap 操作—用來報告重要的事件。
SNMP 是異步請求/響應、面向非連接的協議，它基于 UDP 協議來傳輸數據，它通過輪詢與事件驅動方式實現管理功能，在 SNMP 管理控制框架中定義了管理進程和管理代理，其中網絡管理工作站運行管理進程，網絡管理設備運行管理代理。
絡故障根據性質分：
物理故障—設備或線路損壞、插頭松動、線路受到嚴重電磁干擾等情況。
邏輯故障—最常見的情況就是配置錯誤，即因為網絡設備的配置原因導致的網絡異常或故障。
根據不同的對象分為：線路故障、路由器故障、主機故障。
網絡故障的排除：
路由器接口故障排除
串口故障排除：串口出現連通性問題時，一般是從 show interface serial 命令開始，分析屏幕輸出的報告內容，找出問題之所在。
以太接口故障排除以太接口的典型故障問題是帶寬的過分利用；碰撞沖突次數頻繁；使用不兼容的幀類型。
使用 show interface ethernet 命令可以查看該接口的吞吐量、碰撞沖突、信息包丟失、以及幀類型的有關內容等。
備份和恢復：
磁盤冗余
磁盤鏡像：
在每次向文件服務器的主磁盤寫入數據后，都要采用寫后讀校驗方式，將數據再同樣地寫到備份磁盤上，使兩個磁盤上有著完全相同的位像圖。
磁盤雙工：
將兩臺磁盤驅動器分別接到兩個磁盤控制器上，使這兩臺磁盤機鏡像成對。
RAID 廉價磁盤冗余陣列：
RAID 是一種經濟的磁盤冗余陣列，它采用智能控制器和多磁盤驅動器以提高數據傳輸率。RAID 與主機連接較普遍使用的工業標準接口是 SCSI。
RISC 指令系統具有指令種類少的特點，RISC 機器通過采用大容量的寄存器來加快處理器的數據處理速度。
網絡需求分析和網絡規劃
網絡設計的總體目標：
明確采用哪些網絡技術和網絡標準以及構筑一個滿足哪些應用的多大規模的網絡。
總體設計原則：
實用性原則、開放性原則、高可用性/可靠性原則、安全性原則、先進性原則、易用性原則、可擴展性原則。
通信子網規劃設計包括：
拓撲結構選擇、核心層設計、接入層設計。
資源子網規劃設計包括：
服務器接入、服務器子網連接方案：
網絡方案中的設備選型包括：
廠商的選擇、擴展性考慮、根據方案實際需要選型、選擇性能價格比高、質量過硬的產品。
網絡操作系統選擇要點：
服務器的性能和兼容性、安全因素、價格因素、第三方軟件、市場占有率
網絡安全設計原則：
網絡測試
包括網絡設備測試、網絡系統性能測試和網絡應用測試三個層次；
網絡設備測試包括：功能測試、可靠性測試和穩定性測試、一致性測試、互操作性測試和性能測試；
網絡系統性能測試的兩個基本手段是模擬和仿真；網絡應用測試主要體現在測試網絡對應用的支持水平，如網絡應用的性能和服務質量的測試等。
其它
存儲中 1K=1024B，傳輸中 1K=1000B
在 CSMA/CD 中規定最小幀長為 L=2Rd/V ，令牌環中規定最大持有令牌時間為 L=Rt,其中 R—傳輸速率 t—時間 V—速度d—長度
CCITT 定義了 ISDN，ITU 定義了 X.25；ISO 制定 OSI 參考模型、OSI 協議集、CMIP；ANSI 制定 FDDI；ITU-T 制定 X.25、ISDN；IAB 制定 TCP/IP、SNMP。
傳輸層協議：SNMP、SSL、TCP、UDP、SPX；網絡層協議：IP、IPX、ARP、ICMP。
LAPB 是面向位的同步傳輸協議；SLIP、PPP 是面向字節的協議；TCP 是面向字節流的協議；XON/XOFF 是面向字符的異步通信。
FDDI 在發送節點發送完數據后產生新令牌幀，允許在環上同時存在 1 個令牌幀和 1 個數據幀。
ATM、DQDB 同時支持電路交換和分組交換
點對點協議：X.25HDLC 幀中繼；點對多點：LMDS 本地多點分配業務、MMDS 多通道多點分配業務。
FTP 客戶和服務器之間通過 TCP 建立控制連接和數據連接。
PCM、ISDN 中都采用 TDM 時分多路復用技術。
劉書一