作者：圣才电子书
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2017年3月全国计算机等级考试《信息安全工程师（四级）》复习全书【核心讲义＋历年真题详解】试读：
第一部分 备考指南
第1章 考试概述
一、考试简介
全国计算机等级考试（National Computer Rank Examination，简称NCRE），是经原国家教育委员会（现教育部）批准，由教育部考试中心主办，面向社会，用于考查应试人员计算机应用知识与技能的全国性计算机水平考试体系。
计算机技术的应用在我国各个领域发展迅速，为了适应知识经济和信息社会发展的需要，操作和应用计算机已成为人们必须掌握的一种基本技能。许多单位、部门已把掌握一定的计算机知识和应用技能作为人员聘用、职务晋升、职称评定、上岗资格的重要依据之一。鉴于社会的客观需求，经原国家教委批准，原国家教委考试中心于1994年面向社会推出了NCRE，其目的在于以考促学，向社会推广和普及计算机知识，也为用人部门录用和考核工作人员提供一个统一、客观、公正的标准。
二、考试科目级别科目名称科目代码考试时间考核课程代码计算机基础及WPS Office应1411490分钟用一级计算机基础及MS Office应用1590分钟115计算机基础及Photoshop应用1690分钟11624201、224C语言程序设计120分钟VB语言程序设计26120分钟201、226VFP数据库程序设计27120分钟201、22728201、228Java语言程序设计120分钟二级Access数据库程序设计29120分钟201、229C++语言程序设计61120分钟201、261MySQL数据库程序设计63120分钟201、263Web程序设计64120分钟201、264MS Office高级应用65120分钟201、265网络技术35120分钟33536336数据库技术120分钟三级软件测试技术37120分钟337信息安全技术38120分钟33839339嵌入式系统开发技术120分钟网络工程师4190分钟401、403数据库工程师4290分钟404、405四级软件测试工程师4390分钟401、405信息安全工程师4490分钟401、403嵌入式系统开发工程师4590分钟401、402
说明:
同次考试考生可报考多个级别或科目，但不允许重复报考同一个科目，具体要求请想所在省级承办机构进行咨询。
报考多个科目时需咨询考点，避免考场安排时冲突。如：考生同时报考了二级C、三级网络技术、四级网络工程师三个科目，结果通过了三级网络技术、四级网络工程师考试，但没有通过二级C考试，将不颁发任何证书，三级网络技术、四级网络工程师两个科目成绩，自考试结束之日起可保留半年（按月计算）。下一次考试考生报考二级C并通过，将一次获得三个级别的证书；若没有通过二级C，将不能获得任何证书。同时，三级网络技术、四级网络工程师两个科目成绩自动失效。
三、报考条件
1．考生不受年龄、职业、学历等背景的限制，任何人均可根据自己学习和使用计算机的实际情况，选考不同等级的考试。考生一次只能报考一个科目的考试。考生一次考试只能在一个考点报名。考生可以不参加考前培训，直接报名参加考试。
2．每次考试报名的具体时间由各省（自治区、直辖市）级承办机构规定。考生按照有关规定到就近考点报名。上次考试的笔试和上机考试仅其中一项成绩合格的，下次考试报名时应出具上次考试成绩单，成绩合格项可以免考，只参加未通过项的考试。
3．特殊人员报考条件：
现役军人可使用军官证报考NCRE考试，在其军官证号码前后各加入识别码，此办法也适用于没有身份证的未成年人，识别码的编码有统一格式，前6位后4位。国务院和中央军事委员会联合下发的510号令，已经公布《现役军人和人民武装**居民身份证申领发放办法》，该办法自2008年1月1日起实施，现役军人可以通过团以上单位集中向地方公安机关申请居民身份证。
无身份证的学生可携带户口本参加报名，身份证丢失者凭公安机关开具的身份证明，外籍人员凭护照参加报名。
四、报考方式
分为考点现场报名与网上报名。
考生在考点现场报名时，需出示身份证以及缴纳相关的考试费。考生一定要亲自到场，不能由任何单位、个人代劳。考生按要求进行信息采集，并逐一核实报名表上的个人信息：姓名、身份证号、照片、报考科目、报考类别（是否补考）等，发现信息不一致要立刻更改。报名完成后请妥善保管“考生报名登记表”防止阻碍准考证的领取。
考生采取网上报名方式，需先在所在省份的网上报名系统注册并填报相关基本信息、上传正面免冠电子近照，然后网上缴费或至指定地点缴费并确认身份信息，完成报名。
一般情况下，每次考试每个考生只能在一个考点完成报名。
考生报名时缴纳的考试费的具体金额由各省级承办机构根据考试需要和当地物价水平确定，并报当地物价部门核准。考点不得擅自加收费用。
注：报名时依据的身份证明包括：居民身份证、军人的证件、护照、户口本等。
五、报考时间
上半年报名一般在11月至第二年1月之间；下半年报名一般在5月至7月之间。每次考试报名的具体时间由各省（自治区、直辖市）级承办机构规定。
注：各地的报名时间由考生报考所在地的当地考试机构决定。
六、考试时间
NCRE以往每年开考两次，从2014年开始每年开考次数由两次增为三次。
2016年NCRE安排三次考试，考试时间分别为3月26日～29日、9月24日～27日、12月10，其中3月和9月考试开考全部级别全部科目，12月只开考一级和二级，由各省级承办机构根据实际情况确定是否开考12月的考试。
七、各级别考试介绍一级科一级WPS Office一级MS Office一级Photoshop目考试NCRE一级上机考试环境为Windows 7简体中文版环境考试WPS Office 2012办公软Photoshop CS5 （典MS Office 2010软件型方式安装）件1．单项选择题，201．单项选择题，20题，20分 2．Windows题，20分 2．题操作系统的使用，10分 Windows操作系统的1．单项选择题，55型3．WPS文字的操作，使用，10分 3．Word及题，55分（含计算机25分 4．WPS表格的操操作，25分 4．Excel分基础知识部分20作，20分 5．WPS演示操作，20分 5．值分） 2．Photoshop软件的操作，15分 6．PowerPoint操作，15比操作题，45分浏览器（IE）的简单使分 6．浏览器（IE）例用和电子邮件收发，10的简单使用和电子邮分件收发，10分1．考核内容包括计算机基础知识和操作技能两部分。 2．各科目对基础知识的要求相同，以考查应知应会为主，题型为选择题，分考数占全卷的20%（20分）。 3．办公软件类考试，操作技能部分包核括汉字录入、Windows系统使用、文字排版、电子表格、演示文稿、内IE的简单应用及电子邮件收发。 3．Photoshop考试，要求了解数容字图像的基本知识，熟悉Photoshop的界面与基本操作方法，掌握并熟练运用绘图工具进行图像的绘制、编辑、修饰，会使用图层蒙版、样式以及文字工具。形完全采取上机考试形式，各科上机考试时间均为90分钟，满分100式分。获证总分不低于60分。条件参加NCRE“计算机基础及Photoshop应用”科目考生，可以在NCRE报名时自愿申请免试取得“Adobe Photoshop产品工程师认备证”证书，即：通过NCRE“计算机基础及Photoshop应用”科目注考试实现一次考试，可以同时取得全国计算机等级证书与“Adobe Photoshop产品工程师认证”证书，即“一考双证”。二级数据库程序办公软件高级应 语言程序设计类设计类用My科JavAcc办公软件高级应C语言C++VBWebVFPSQ目aess用L考试NCRE 二级上机考试环境为 Windows 7 简体中文版环境Net-My BeVB6NetBVFPSQans .0e ans6.0 L（中简中国简MS Co考Visu国体教育体Accmm试al C教中考试中Visual C++ 6.0essMS Office 2010unit软++育 文版，文201y 5.件6.0考专IE6.专05.试业0 及业16版版以上版）20071．单项选择题，1．单项选择题，20分（含公共基题40题，40分（含础知识部分10型公共基础知识部1．单项选择题，40题，40分分） 2．文字处理及分10分） 2．程（含公共基础知识部分10分） 题（Word），30分序填空题，3小2．基本操作题，18分 3．简分 3．电子表格题值空，18分 3．程单应用题，24分 4．综合应用/（Excel），30分 比序改错题，2个错操作题，18分4．演示文稿题例误，24分 4．程（PowerPoint），序设计题，18分20分二级定位为程序员，考核内容包括公共基础知识和程序设计。所有考科目对基础知识作统一要求，使用统一的公共基础知识考试大纲和核教程。二级公共基础知识在各科考试选择题中体现。程序设计部分，内主要考查考生对程序设计语言使用和编程调试等基本能力，在选择容题和操作题中加以体现。形完全采取上机考试形式。各科上机考试时间均为120分钟，满分式100分。获证总分不低于60分条件三级科软件测试技信息安全技嵌入式系统网络技术数据库技术目术术开发技术考试环1．NCRE三级上机考试环境为 Windows 7 简体中文版 2．数据库境技术考核C语言程序设计，使用 Visual C++ 6.0与软件题型及分1．单选题，40题，40分 2．综合题，40分 3．应用题，20分值比例1．网络技术。网络规划与设计、局域网组网技术、计算机网络信息服务系统的建立及计算机网络安全与管理。 2．数据库技术。数据库应用系统分析及规划、数据库设计及实现、数据库存储技术、考并发控制技术、数据库管理与维护、数据库技术的发展及新技核术。 3．软件测试技术。软件测试的基本概念、软件测试技术、内软件测试过程和管理方法。 4．信息安全技术。信息安全保障概容论、信息安全基础技术与原理、系统安全、网络安全、应用安全、信息安全管理、信息安全标准与法规。 5．嵌入式系统开发技术。嵌入式系统的概念与基础知识、嵌入式处理器、嵌入式系统硬件组成、嵌入式系统软件、嵌入式系统的开发等相关知识和技能。形完全采取上机考试形式。各科上机考试时间均为120分钟，满分式100分。1．总分不低于60分，并已经（或同时）获得二级相关证书。 2．获三级数据库技术证书要求已经（或同时）获得二级数据库程序设计证类证书；网络技术、软件测试技术、信息安全技术、嵌入式系统开条发技术等四个证书要求已经（或同时）获得二级语言程序设计类证件书。 3．考生早期获得的证书（如Pascal、FoxBase等），不严格区分语言程序设计和数据库程序设计，可以直接报考并获得证书。参加NCRE“计算机基础及Photoshop应用”科目考生，可以在NCRE报名时自愿申请免试取得“Adobe Photoshop产品工程师认备证”证书，即：通过NCRE“计算机基础及Photoshop应用”科目注考试实现一次考试，可以同时取得全国计算机等级证书与“Adobe Photoshop产品工程师认证”证书，即“一考双证”。四级科数据库工程软件测试工信息安全工嵌入式系统网络工程师目师程师程师开发工程师考试NCRE四级上机考试环境为Windows 7简体中文版。环境题型及分1．单选题，60题，60分 2．多选题，20题，40分值比例1．网络工程师。考核计算机网络、操作系统原理两门课程。测试内容包括网络系统规划与设计的基础知识及中小型网络的系统组建、设备配置调试、网络系统现场维护与管理的基本技能。 2．数据库工程师。考核数据库原理、软件工程两门课程。测试内容包括数据库系统的基本理论以及数据库设计、维护、管理与应用开发的考基本能力。 3．软件测试工程师。考核操作系统原理、软件工程两核门课程。测试内容包括软件测试的基本理论、软件测试的规范及标内准，以及制定测试计划、设计测试用例、选择测试工具、执行测试容并分析评估结果等软件测试的基本技能。 4．信息安全工程师。考核计算机网络、操作系统原理两门课程。测试内容包括网络攻击与保护的基本理论与技术，以及操作系统、路由设备的安全防范技能。 5．嵌入式系统开发工程师。考核操作系统原理、计算机组成与接口两门课程。测试内容包括嵌入式系统基本理论、逻辑电路基础以及嵌入式系统中的信息表示与运算、评价方法等基本技能。1．无纸化考试，考试总时间为90分钟，单课程考试没有时间要求。 2．四级考试科目由五门专业基础课程中指定的两门课程组成，形总分100分，两门课程各占50分。 3．专业基础课程为计算机专业式核心课程，包括：操作系统原理、计算机组成与接口、计算机网络、数据库原理、软件工程。获两门课程分别达到30分及以上，并已经（或同时）获得三级相关证证书。 2013年3月及以前获得的三级各科目证书，不区分科目，可条以作为四级任一科目的获证条件。件参加NCRE“计算机基础及Photoshop应用”科目考生，可以在NCRE报名时自愿申请免试取得“Adobe Photoshop产品工程师认备证”证书，即：通过NCRE“计算机基础及Photoshop应用”科目注考试实现一次考试，可以同时取得全国计算机等级证书与“Adobe Photoshop产品工程师认证”证书，即“一考双证”。
·2015年NCRE继续实施2013年版考试大纲，教材参见全国计算机等级考试教材目录（2015年版）。
八、考试要求
1．掌握操作系统的基本概念、基本结构及运行机制。
2．深入理解进程线程模型，深入理解进程同步机制，深入理解死锁概念及解决方案。
3．掌握存储管理基本概念，掌握分区存储管理方案，深入理解虚拟页式存储管理方案。
4．深入理解文件系统的设计、实现，以及提高文件系统性能的各种方法。
5．了解I/O设备管理的基本概念、I/O软件组成，掌握典型的I/O设备管理技术。
6．了解操作系统的演化过程、新的设计思想和实现技术。
九、考试内容（一）操作系统概述
1．操作系统基本概念、特征、分类
2．操作系统主要功能
3．操作系统发展演化过程，典型操作系统
4．操作系统结构设计，典型的操作系统结构（二）操作系统运行机制
1．内核态与用户态
2．中断与异常
3．系统调用接口
4．存储系统
5.I/O系统
6．时钟（Clock）（三）进程线程模型
1．并发环境与多道程序设计
2．进程的基本概念，进程控制块（PCB）
3．进程状态及状态转换
4．进程控制：创建、撤消、阻塞、唤醒，fork（）的使用
5．线程基本概念，线程的实现机制，Pthread线程包的使用
6．进程的同步与互斥：信号量及PV操作，管程
7．进程间通信
8．处理机调度（四）存储管理方案
1．存储管理基本概念，存储管理基本任务
2．分区存储管理方案
3．覆盖技术与交换技术
4．虚存概念与虚拟存储技术
5．虚拟页式存储管理方案（五）文件系统设计与实现技术
1．文件的基本概念、文件逻辑结构、文件的物理结构和存取方式
2．文件目录的基本概念，文件目录的实现
3．文件的操作，目录的操作
4．磁盘空间的管理
5．文件系统的可靠性和安全性
6．文件系统的性能问题
7.Windows的文件系统FAT，UNIX的文件系统（六）I/O设备管理
1．设备与设备分类
2.I/O硬件组成
3.I/O软件的特点及结构
4．典型技术：通道技术，缓冲技术，SPOOLing技术
5.I/O性能问题及解决方案（六）死锁
1．基本概念：死锁，活锁，饥饿
2．死锁预防策略
3．死锁避免策略
4．死锁检测与解除
5．资源分配图
十、成绩及证书
1.NCRE实行百分制计分，但以等第通知考生成绩。等第共分优秀、及格、不及格三等。90～100分为优秀、60～89分为及格、0～59分为不及格。一般在考后30个工作日内由教育部考试中心将成绩处理结果下发给各省级承办机构。考后50个工作日，考生可登录教育部考试中心综合查询网（chaxun.neea.edu.cn）进行成绩查询。部分省市如江苏、黑龙江等也可通过省市考试院或者人事考试中心进行查询。
2.NCRE成绩在及格以上者，由教育部考试中心颁发合格证书。考后45个工作日教育部考试中心将证书发给各省级承办机构，然后由各省级承办机构逐级转发给考生。考生证书若丢失，可登录教育部考试中心综合查询网补办合格证明书。补办合格证明书收费21元，其中制证、邮寄费用20元，银行收取手续费1元。
3.NCRE合格证书式样按国际通行证书式样设计，用中、英两种文字书写，证书编号全国统一，证书上印有持有人身份证号码。该证书全国通用，是持有人计算机应用能力的证明，也可供用人部门录用和考核工作人员时参考。
一级证书表明持有人具有计算机的基础知识和初步应用能力，掌握Office办公自动化软件的使用及因特网应用，或掌握基本图形图像工具软件（Photoshop）的基本技能，可以从事政府机关、企事业单位文秘和办公信息化工作。
二级证书表明持有人具有计算机基础知识和基本应用能力，能够使用计算机高级语言编写程序，可以从事计算机程序的编制、初级计算机教学培训以及企业中与信息化有关的业务和营销服务工作。
三级证书表明持有人初步掌握与信息技术有关岗位的基本技能，能够参与软硬件系统的开发、运维、管理和服务工作。
四级证书表明持有人掌握从事信息技术工作的专业技能，并有系统的计算机理论知识和综合应用能力。
第2章 复习技巧
一、备考指导
1．勇往直前
进入下午考试，也许有疲劳或不好的感觉，自信心就会下降；当看到题干很长，操作较复杂的题时，就有想回避或焦虑、急躁的情绪。这是典型的“两军未战，兵先屈”的败兴思绪。要知道两对手相遇勇者胜，勇者相遇智者胜。抛开所有不必要的想法，相信自己的实力，做到心无旁鹜，勇往直前。
2．审清题干
题干包含了整个题目的条件和要求，若题干比较复杂，就要注意将题干“分段”来阅读，前后注意衔接，必要时在草稿纸上记载下关键点。有时候题干很长，看似很复杂，让很多人望而却步。其实，这种题更好解，因题干长了则提示信息也就多了。主要是考你有没有勇气和耐心。
3．解读试题
首先，要翻阅一下全部试卷，注意试题的时间及分数的分配情况，做到心中有数。
其次，要确实弄清楚每道题的题意，搞清楚题目所给予问题，明确题目要求。因为考试要求可能与自己习惯的答题要求有所不同，所以一定要按题意和要求去回答。
最后，要特别注意题目中比较隐蔽的条件。一般而言，条件隐蔽的问题难度较大，考生必须看清有关的线索，找出隐蔽条件，问题才能迎刃而解。
4．相信自己
当题做得非常顺利时，心里不要太得意，因为越是看似容易的题目越是错的多，当然也不要逆向思维，觉得这题这么简单是不是做错了，要相信自己，说到底还是要审清题目的意思；
二、题型分析
1．选择题
选择题为单选题，是客观性试题，试题覆盖面广，一般情况下考生不可能做到对每个题目都有把握答对。这时，就需要考生学会放弃，即不确定的题目不要在上面花费太多的时间，应该在此题上做上标记，立即转移注意力，作答其他题目。最后有空余的时间再回过头来仔细考虑此题。但要注意，对于那些实在不清楚的题目，就不要浪费时间了，放弃继续思考，不要因小失大。
绝大多数选择题的设问是正确观点，称为正面试题；如果设问是错误观点，称为反面试题。考生在作答选择题时可以使用一些答题方法，以提高答题准确率。（1）正选法（顺选法）：如果对题肢中的4个选项，一看就能肯定其中的1个是正确的，就可以直接得出答案。注意，必须要有百分之百的把握才行。（2）逆选法（排谬法）：逆选法是将错误答案排除的方法。对题肢中的4个选项，一看就知道其中的1个（或2个、3个）是错误的，可以使用逆选法，即排除错误选项。（3）比较法（蒙猜法）：这种办法是没有办法的办法，在有一定知识基础上的蒙猜也是一种方法。
2．操作题
上机考试重点考察考生的基本操作能力，要求考生具有综合运用基础知识进行实际操作的能力。上机操作题综合性强、难度较大。上机考试的评分是以机评为主，人工复查为辅的。机评当然不存在公正性的问题，但却存在呆板的问题，有时还可能因为出题者考虑不周出现错评的情况。考生做题时不充分考虑到这些情况，就有可能吃亏。
掌握好上机考试的应试技巧，可以使考生的实际水平在考试时得到充分发挥，从而取得较为理想的成绩。历次考试均有考生因为忽略了这一点，加之较为紧张的考场气氛影响了水平的发挥，致使考试成绩大大低于实际水平。因此每个考生在考试前，都应有充分的准备。总结以下几点供考生在复习和考试时借鉴：（1）对于上机考试的复习，切不可“死记硬背”
根据以往考试经验，有部分考生能够通过笔试，而上机考试却不能通过，主要原因是这部分考生已经习惯于传统考试的“死记硬背”，而对于真正的知识应用，却显得束手无策。为了克服这个弊病，考生一定要在熟记基本知识点的基础上，加强上机训练，从历年试题中寻找解题技巧，理清解题思路，将各类典型试题反复练习。（2）在考前，一定要重视等级考试模拟软件的使用
在考试之前，应使用等级考试模拟软件进行实际的上机操作练习，尤其要做一些具有针对性的上机模拟题，以便熟悉考试题型，体验真实的上机环境，减轻考试时的紧张程度。（3）学会并习惯使用帮助系统
大部分软件都有较全面的帮助系统，熟练掌握帮助系统，可以使考生减少记忆量，解决解题中的疑难问题。（4）熟悉考试场地及环境
尤其是要熟悉考场的硬件情况和所使用的相关软件的情况。考点在正式考试前，会给考生提供一次模拟上机的机会。模拟考试时，考生重点不应放在把题做出来，而是放在熟悉考试环境，相应软件的使用方法，考试系统的使用等方面。（5）做上机题时要不急不燥，认真审题
先分析，后操作。明白了问题是什么以后，先把问题在脑海里过一遍，考虑好如何操作后，再依思路从容做答。而不要手忙脚乱、毛毛躁躁、急于作答。对于十分了解或熟悉的问题，切忌粗心大意、得意忘形、而应认真分析，必须将题目给出的全部内容逐字看清楚后针对具体问题进行操作。
常言道“熟能生巧”、“打铁还得本身硬”，再好的方法与技巧若没有基础，是发挥不了作用的；如若有了一定的功底，再差的招式也会产生很大的威力，就像金庸小说中杨过的那柄钝剑。但是如果只看不练，不会有提高。建议大家多做模拟试题和历年试题，锻炼解题的能力与节奏。
第二部分 核心讲义
【计算机网络】
第1章 网络技术基础
一、计算机网络的形成和发展
1．计算机网络的形成（1）面向终端的远程联机系统
计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物。
1946年世界第一台电子数字计算机ENIAC在美国诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系。20世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国半自动地面防空系统（SAGE）开始计算机与通信技术相结合的尝试。实现了以单个计算机为中心的联机系统，称为面向终端的远程联机系统，是一种典型的计算机与数据通信相结合的产物。（2）远程通信线路组建的广域网
随着计算机应用的快速发展，出现了多台计算机互联的需求。这个阶段的典型代表是美国国防部高级研究计划局（Advanced Research Projects Agency，ARPA）的ARPANET（通常称为ARPA网）。ARPANET通过有线、无线与卫星通信线路，使网络覆盖从美国本土到欧洲的广阔地域。ARPANET研究成果对计算机网络发展的意义深远。（3）局域网
随着小型机和个人计算机的出现与广泛应用，小范围内的多台计算机联网的需求日益强烈。20世纪70年代初期，一些大学和研究所为实现局部范围内的多台计算机共同完成科学计算与资源共享的目的，开始进行局域计算机网络的研究。这些研究成果对局域网技术的发展起到重要的作用。
2．计算机网络的发展阶段
纵观计算机网络的形成与发展历史，大致可以将它划分为4个阶段：（1）第一阶段可以追溯到20世纪50年代。这一阶段，人们将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来，完成数据通信技术与计算机通信网络的研究。（2）第二阶段从20世纪60年代美国的ARPANET与分组交换技术开始。ARPANET是计算机网络技术发展中的一个里程碑，为互联网的形成奠定了基础。（3）第三阶段可以从20世纪70年代中期算起。这一阶段，国际上的各种广域网、局域网与公用分组交换网发展迅速，各计算机厂商纷纷发展各自的计算机网络系统，随之而来的是网络体系结构与网络协议的标准化问题。（4）第四阶段从20世纪90年代开始。这个阶段最有挑战性的是互联网（Internet）、高速通信网络、无线网络与网络安全技术。互联网作为国际性的网际网与大型信息系统，发挥着越来越重要的作用。宽带城域网技术为社会信息化提供技术支持，网络安全技术为网络应用提供安全保障。基于P2P的网络应用正成为互联网产业与信息服务业的新增长点。
3．网络体系结构与协议标准化
在计算机网络发展的第三阶段，网络体系结构与协议标准化的研究取得重大进展。（1）OSI参考模型
经过多年的努力，国际标准化组织ISO正式制定了开放系统互联（Open System Interconnection，OSI）参考模型。 OSI参考模型与协议的研究成果对推动网络体系结构理论的发展有很大作用。（2）TCP/IP协议
1983年1月，ARPANET所有主机都完成了向TCP/IP协议的转换。TCP/P协议的成功促进了互联网的发展，而互联网的发展又进一步扩大了TCP/IP协议的影响。相比之下，符合OSI参考模型与协议标准的产品迟迟没有推出，这妨碍了其他厂家开发相应的硬件和软件，从而影响了OSI研究成果的市场占有率。随着互联网的高速发展，TCP/IP协议已成为业内公认的标准。（3）局域网技术
广域网与微型机的广泛应用推动了局域网技术的发展。在局域网技术领域中，从最初的以太网（Ethernet）、令牌总线（Token Bus）和令牌环（Token Ring）三足鼎立，逐步发展到以太网一枝独秀的局面。
20世纪90年代，局域网技术在传输介质、操作系统与客户机／服务器计算模式等方面取得重要的进展。以太网中，采用非屏蔽双绞线实现10 Mbps的数据传输；NetWare、Windows NT Server与UNIX等带有网络功能的操作系统的应用，使局域网技术进入成熟的阶段；客户机／服务器模式的应用，使网络服务功能达到更高的水平。（4）简单网络管理协议SNMP
随着计算机网络的快速发展与广泛应用，网络管理问题日益突出，导致了网络管理技术、协议标准与产品研究的发展。在这种背景下，常见的简单网络管理协议（SNMP）出现。
4．互联网应用与高速网络技术发展
目前，计算机网络的发展正处于第四阶段。在这个阶段，互联网已开始得到广泛应用，高速网络技术与基于Web的互联网应用得到快速发展。（1）互联网高速发展
浏览器、超文本标记语言、搜索引擎、Java跨平台编程技术的产生，对互联网的发展产生重要的作用，使互联网中的信息更丰富和使用更便捷。一些互联网应用的出现也为互联网的发展注入活力。
这些网络应用主要包括：
①基于文本的应用，例如远程登录Telnet、电子邮件E-mail、文件传输服务FTP、电子公告牌BBS与网络新闻组Usenet等；
②Web与多种多媒体应用，例如网络会议、网络电话、网络电视，以及电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗等；
③20世纪末开始流行的应用，例如搜索引擎、P2P文件共享、即时通信、博客、播客、网络游戏、网络广告等。（2）信息高速公路建设
1993年9月，美国公布国家信息基础设施（National Information Infrastructure，NII）计划，它被形象地称为信息高速公路计划。1995年2月，全球信息基础设施委员会（Global Information Infrastructure Committee，GIIC）成立，目的是推动与协调各国信息技术与信息服务的发展与应用。在这种情况下，全球信息化的发展趋势已不可逆转。
高速网络技术发展主要表现在：宽带综合业务数据网B—ISDN、异步传输模式ATM、高速局域网、交换局域网、虚拟局域网与无线网络。以高速局域网和ATM为代表的高速网络技术发展迅速。同时，交换式局域网与虚拟局域网技术发展迅速。基于光纤通信技术的宽带城域网、宽带接入网技术和无线网络技术已成为当前研究、应用与产业发展的热点问题之一。（3）基于Web技术的互联网应用的发展
Web技术的出现，使互联网从最初主要由计算机专家和大学生使用，变为一种广泛使用的信息交互工具。Web服务是最方便与最受用户欢迎的互联网服务，它的影响力也远远超出了专业技术的范畴，广泛应用于电子商务、远程教育、远程医疗与信息服务等领域，并且呈现继续扩大的趋势。
搜索引擎是一种运行在Web上的应用软件系统，它可以接受用户提出的信息检索需求，并在有限时间内为用户提供与需求最相关的信息。（4）基于P2P技术的网络应用的发展
对等（Peer-to-Peer，P2P）网络以“非中心化”方式使更多的用户同时身兼客户机与服务器的双重身份，被评价为“改变互联网的新一代网络技术”。各种基于P2P的新型网络应用不断出现，成为21世纪网络应用重要的研究方向之一。（5）网络安全技术的发展
为了有效地保护金融、贸易等商业秘密，保护政府机要信息与个人隐私，计算机网络必须具有足够的安全机制，以防止信息被非法窃取、破坏与损失。随着整个社会对网络技术与基于网络的信息系统的依赖程度越来越高，人们对网络与信息安全的需求越来越强烈。网络与信息安全的研究正在成为研究、应用和产业发展的重点问题，并且引起了社会的高度重视。
5．宽带城域网的发展（1）信息高速公路建设的高潮
互联网的广泛应用推动计算机网络与电信网络技术的迅猛发展，引起电信业从传输网技术到服务业务类型的巨大变化。为了满足大规模互联网接入和提供多种互联网服务，电信运营商纷纷将发展焦点和大量资金从广域网骨干网，转移到支持大量用户接入和支持多种业务的城域网建设中，并导致世界性的信息高速公路建设的高潮。（2）城域网的概念和技术
20世纪80年代后期，以计算机网络覆盖的地理范围为依据，人们提出了城域网（Metropolitan Area Network，MAN）的概念，同时将城域网的业务定位在城市范围内大量局域网的互联。从当前城域网技术与应用现状来看，城域网的概念泛指网络运营商在城市范围内提供各种信息服务业务的所有网络，现实意义上的城域网一定是能提供高传输速率和保证服务质量的网络系统，因此人们已经自然地将传统意义上的城域网扩展到宽带城域网。（3）宽带城域网的概念和技术
宽带城域网的出现使传统的通信网在概念与技术上都发生很大变化。这些变化主要表现在：
①传统的局域网、城域网与广域网在技术上的界限越来越模糊。
②传统的电信通信网技术与计算机网络技术的界限越来越模糊。
③传统的电信服务业务与互联网应用的界限越来越模糊。
④计算机网络、电信通信网与广播电视网的技术与业务界限越来越模糊。（4）宽带城域网的组成
宽带城域网应该包括核心交换网与接入网。
目前，可作为用户接入网的主要有三类：计算机网络、电信通信网与广播电视网。它们都在朝着数字技术的方向发展，数字技术可以将各种信息都变成数字信号来处理、存储与传输。这种需求导致接入网技术的发展与变化，最终将导致计算机网络、电信通信网与电视传输网的“三网融合”。
接入网技术是城市网络基础设施建设中的一个重要问题。
6．无线网络的发展（1）无线局域网
无线局域网（Wireless LAN，WLAN）以微波、激光与红外线等无线电波作为传输介质，部分或全部代替传统局域网中的同轴电缆、双绞线与光纤，实现移动网络中的结点之间的无线通信。
无线局域网主要有四个应用领域：
①传统局域网的扩充；
②建筑物之间的互联；
③漫游访问与特殊网络。
无线局域网使用无线传输介质，按传输技术可以分为三类：
①红外线局域网；
②扩频局域网；
③窄带微波局域网。（2）无线自组网
无线自组网（Ad hoc）是一种自组织、对等式、多跳的无线移动网络。
Ad hoc网络在军事上的应用十分重要，它可以支持野外联络、独立战斗群通信和舰队战斗群通信、临时通信要求和无人侦察与情报传输。在民用领域中，它支持会议、紧急状态、临时交互式通信等应用。这种技术在未来移动通信市场上将扮演重要的角色。
目前，无线自组网技术的发展趋势有两个方向：
①向军事和特定行业发展的无线传感器网络；
②向民用的接入网领域发展的无线网状网
图1-1给出了Ad hoc网络的基本结构。
图1-1 Ad hoc网络的基本结构（3）无线传感器网
无线传感器网（Wireless Sensor Network，WSN）由部署在监测区域内大量的、廉价的微型传感器结点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳、自组织的Ad hoc，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。
WSN的三个要素是传感器、感知对象和观察者。
WSN将Ad hoc技术与传感器技术相结合。如果说互联网改变了人与人之间的沟通方式，WSN将会改变人与自然界的交互方式。人们可以通过WSN直接感知客观世界，从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。图1-2给出了无线传感器网的基本结构。
图1-2 无线传感器网的基本结构
WSN的特点主要表现在：WSN的规模大小与它的应用目的直接相关，WSN结点自动形成自组织、多跳的无线网络，WSN的拓扑结构可能因结点失效或加入结点而动态变化。（4）无线网状网
无线网状网（Wireless Mesh Network，WMN）在Ad hoc的基础上发展起来，并且继承了WLAN的部分特征。WMN是一种基于多跳路由、对等结构、高容量的新型网络结构，具有动态扩展、自组网、自配置、自修复等特征。作为对WLAN、WiMax技术的补充，成为解决无线接入“最后一公里”问题的新的技术方案。WMN由无线路由器（Wireless Router，WR）构成骨干网，用于提供大范围的信号覆盖与结点连接，普通结点只能通过WR来接入Internet。（5）蓝牙技术
1994年，Ericsson公司推出蓝牙（Bluetooth）开发计划。1999年，Ericsson公司公布蓝牙规范1．0版。蓝牙技术是无线自组网技术的一种应用。蓝牙技术具有自组织能力，可以实现便携式计算机、打印机、PDA与耳机等便携式设备的互联，这样就可以方便地构成个人网络。
7．操作系统的发展
当前的操作系统（Operating System，OS）多数是具备网络功能的操作系统，用于管理网络通信与共享网络资源，协调网络环境中多个网络结点中的任务，并向用户提供统一的、有效的网络接口的软件集合。
操作系统的发展，经历了以下三个阶段的演变：
第一阶段，对等结构操作系统，所有联网结点地位平等，联网结点的资源可以相互共享；
第二阶段，非对等结构操作系统，由两个部分构成：服务器端软件与工作站端软件；
第三阶段，基于文件服务的操作系统，由为两个部分构成：文件服务器与工作站软件。目前，流行的操作系统都属于基于文件服务的操作系统。（1）Windows操作系统
Microsoft公司推出的Windows操作系统是一种典型的带有网络功能的操作系统，它包括不同系列和不同版本的各种Windows操作系统。
①早期的版本
Window3．1、Windows for Workgroup操作系统是Microsoft早期推出的操作系统，这两种产品没有摆脱DOS的束缚，严格地说都不能算是一种操作系统。
②Windows NT
直到推出Windows NT3．1操作系统，Microsoft公司才出现了真正意义上的操作系统。针对 Windows NT 3．1的缺点，Microsoft公司后续又推出 Windows NT 3．5和 Windows NT 4．0操作系统。Windows NT 操作系统采用客户机／服务器的工作模式，由两部分构成：Windows NT Server与Windows NT Workstation。其中，Windows NT Server是服务器软件， Windows NT Workstation是客户机软件。
③Windows 2000
2000年，Microsoft公司推出Windows 2000操作系统，它是在Windows NT Server 4．0的基础上开发的。Windows 2000操作系统可以提供文件与打印、应用软件、Web与通信等服务，具有功能强大、配置容易、集中管理、安全性好等特点。
④Windows XP
2001年，Microsoft公司推出Windows XP操作系统，它是在Windows 2000的基础上开发的。Windows XP集成了Windows 2000的安全性、可靠性与强大的管理功能，以及Windows 98的即插即用、界面简单等优点。
⑤Windows Server 2003
2003年，Microsoft公司推出Windows Server 2003操作系统，它是基于Window 2000的用于服务器的操作系统。Windows Server 2003主要包括4个版本：Windows Server 2003 Web、Windows Server 2003 Standard、Windows Server 2003 Enterprise与Windows Server 2003 Datacenter。2008年，Microsoft公司推出Windows Server 2008。
⑥Windows Vista
2007年，Microsoft公司推出Windows Vista操作系统，它是计划中的Windows XP的替代版本。Windows XP与Windows 2000内核没有考虑安全性，因此只能通过打补丁方式解决安全问题。Windows Vista在内核方面进行很大改进，操作系统部分运行在核心模式下，硬件驱动等运行在用户模式下，核心模式要求非常高的权限，这样病毒、木马等难以对核心系统形成破坏。
⑦Windows 7
由于具有兼容性差、运行速度慢等问题，用户对Windows Vista的欢迎程度不高。2009年，Microsoft公司推出Windows 7操作系统。（2）Unix操作系统
①诞生
1969年，AT&T公司的Kenneth L．Thompson用汇编语言编写了Unix的第一个版本V1，目的是为开发新软件的程序员提供一个工具。1973年，Dennis M．Ritchie重写Unix，在PDP-11上运行，使Unix具有其他操作系统没有的可移植性优势。
②标准
贝尔实验室公开Unix系统的源代码，允许其他厂商与研究人员在此基础上进行新的开发，这对Unix的研究、推广与普及起到积极的作用。但是，这也造成Unix的版本过多，彼此之间不够兼容等缺点。1993年，Unix国际与开放系统基金会（OSF）联合，成立了公共开放软件环境（COSE）组织，这就为Unix的标准化打下了很好的基础。
③应用
Unix作为工业标准已经被很多计算机厂商接受，并广泛应用于大型机、中型机、小型机、工作站与微型机上，特别是工作站中几乎全部采用Unix系统。TCP/IP作为Unix的核心部分，使Unix与TCP/IP共同得到了普及与发展。Unix原本是针对小型机环境开发的操作系统，采用的是集中式、分时、多用户的系统结构。由于体系结构方面的限制，Unix的市场占有率呈下降的趋势。但是，随着客户机/服务器工作模式的发展，基于Intel平台的Unix又有了新的市场。（3）Linux操作系统
①诞生
Linux操作系统的设计研究是来自芬兰赫尔辛基大学的学生Linus B.Torvalds。Linux操作系统与Unix系统相似，Torvalds从开始编写内核代码起就仿效Unix，几乎所有Unix工具与外壳都可以运行在Linux上。因此，熟悉 Unix操作系统的用户可以很容易掌握Linux。
②特点
Linux系统是一个编程爱好者的系统，它的出发点在于核心程序的开发，而不是对用户系统的支持，是一个完全免费的操作系统。Linux系统适合作为Internet服务平台，它以价格低、源代码开放、安装配置简单的特点，对广大网络用户有着很大的吸引力。
8．我国互联网的发展
根据中国互联网信息中心CNNIC在2012年7月发布的《第30次中国互联网发展状态统计报告》的数据，可以看出我国目前仍处于互联网应用高速发展的阶段。（1）截至2012年6月底，中国网民普及率达到约四成，农村网民规模扩大。（2）截至2012年6月底，我国手机网民规模较2011年年底增加，网民中用手机接入互联网的用户加大。当前，智能手机功能越来越强大，移动上网应用出现创新热潮，同时手机价格不断走低，促成普通手机用户向手机上网用户的转化。（3）截至2012年6月底，中国网民中男性比例稍高于女性；近年来性别比例保持基本稳定；中国网民增长空间逐步向中、老年人群转移，中国网民中40岁以上人群比重上升；在网民职业中，学生远远高于其他群体。（4）截至2012年6月底，我国IPv4地址数量基本没有变化， IPv6地址数量仅次于巴西和美国，位居第三；我国域名总数、网站数量、国际出口带宽仍在持续增长。
二、计算机网络的基本概念
1．计算机网络的定义
资源共享观点将计算机网络定义为“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”。主要表现在以下几个方面：（1）建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享。（2）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。（3）联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。
2．计算机网络的分类
按覆盖的地理范围划分，计算机网络可以分为以下4类。（1）局域网（Local Area Network，LAN）
局域网用于将有限范围内（例如一个实验室、大楼或校园）的各种计算机、终端与外部设备互联成网。根据采用的技术、应用范围和协议标准的不同，局域网可以分为共享介质局域网与交换式局域网。局域网技术发展迅速并且应用广泛，是计算机网络中最为活跃的领域之一。
从局域网应用的角度来看，局域网的技术特点主要表现在：
①局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机关、校园、企业等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备联网的需求；
②局域网提供高数据传输速率（10Mbps～10Gbps）、低误码率的数据传输环境；
③局域网通常属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；
④从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享介质局域网与交换式局域网；从传输介质类型的角度来看，局域网可分为有线局域网与无线局域网。
⑤局域网可用于个人计算机组网、大规模计算机集群的后端网络、存储区域网络、高速办公网络、企业与学校的主干网络。（2）城域网（Metropolitan Area Network。MAN）
城市地区网络通常简称为城域网。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。城域网的设计目标是满足几十公里范围内的大量机关、校园、企业的多个局域网的互联需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息传输。（3）广域网（Wide Area Network，WAN）
广域网又称为远程网，覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。广域网覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，可以形成国际性的远程计算机网络。
微型计算机通过局域网联入广域网，局域网与广域网、广域网与广域网的互联通过路由器实现。用户的计算机可以通过局域网方式接入，也可以选择电话交换网PSTN、有线电视网CATV、无线网络接入作为地区级主干网的城域网。城域网又通过路由器与光纤接入作为国家级或区域主干网的广域网。多个广域网互联形成覆盖全世界的互联网网络。（4）个人区域网（Personnel Area Network。PAN）
个人区域网覆盖的地理范围最小（通常为10 m以内），用于连接计算机、平板电脑、智能手机、打印机等数字终端设备。由于个人区域网主要使用无线通信技术实现联网设备之间的通信，因此更准确的含义是无线个人区域网（Wireless Personnel Area Network，WPAN）。个人区域网在协议通信技术上与无线局域网存在较大的差别。
3．计算机网络的拓扑结构（1）网络拓扑的定义
网络拓扑研究构成大型互联网的基本单元网络的结构，通过网络结点与通信线路之间的几何关系来表示网络结构，反映网络中各个实体之间的结构关系，主要是指通信子网的拓扑构型。（2）网络拓扑的分类
按通信子网中的通信信道类型，网络拓扑可以分为两大类：
①广播信道通信子网的拓扑；
②点对点线路的通信子网的拓扑。
在采用点对点线路的通信子网中，每条物理线路连接两个结点。对于采用点对点线路的通信子网，基本拓扑构型包括4种：星型、环型、树型与网状型。（3）点对点线路的通信子网的拓扑
图1-3 点对点线路通信子网的拓扑构型
①星型拓扑
图1-3（a）给出了星型拓扑结构在星型拓扑构型中，结点通过点对点线路与中心结点连接。中心结点控制整个网络的通信，任何两个结点之间的通信都要通过中心结点。星型拓扑构型结构简单，易于实现，便于管理。但是，中心结点是整个网络的可靠性瓶颈，中心结点故障会造成整个网络瘫痪。
②环型拓扑
图1-3（b）给出了环型拓扑结构。在环型拓扑构型中，结点通过点对点线路连接成闭合环路。环中数据将沿一个方向逐站传送。环型拓扑结构简单，传输延时确定，但是环中每条通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何结点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪。为了保证环的正常工作，需要比较复杂的环维护处理。结点的加入和撤出过程都比较复杂。
③树型拓扑
图1-3（c）给出了树型拓扑结构。在树型拓扑构型中，结点按层次进行连接，数据主要在上、下层结点之间交换，相邻及同层结点之间通常不进行数据交换或数据交换量小。树型拓扑可以看成是星型拓扑的一种扩展，它适用于汇集数据的应用需求。
④网状拓扑
图1-3（d）给出了网状拓扑结构。在网状拓扑构型中，结点之间的连接是任意的，没有规律可循。网状拓扑构型又称为无规则型。网状拓扑的主要优点是系统可靠性高。但是，网状拓扑的结构复杂，必须采用路由选择与流量控制方法。目前实际存在与使用的广域网结构，基本都采用网状拓扑构型。
4．描述计算机网络传输特性的参数
计算机网络描述数据通信的基本技术参数有两个：数据传输速率与误码率。（1）数据传输速率
①数据传输速率的定义
数据传输速率是每秒钟传输构成数据的二进制比特数，单位为比特/秒（bit/second），记作bps。对于二进制数据，数据传输速率为：
S=1/T（bps）
其中，T为发送每个比特所需的时间。例如，如果在通信信道上发送1个比特所需的时间是0.001ms，则该信道的数据传输速率为1×610 bps，记作1Mbps。在实际应用中，常用的数据传输速率单位有kbps、Mbps、Gbps、Tbps。其中：3
1 Kbps=1×10 bps6
1 Mbps=1×10 bps9
1 Gbps=1×10 bps12
1 Tbps=1×10 bps
②数据传输速率与带宽“带宽”表示信道的数据传输速率。奈奎斯特（Nyquist）准则与香农（Shannon）定律从定量的角度描述“带宽”与“速率”的关系。
奈奎斯特准则是具有理想低通矩形特性的信道在无噪声情况下的最高速率与带宽关系的公式。奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω（ω=2πf），通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不会产生相互串扰。因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率R与通信信道带宽B（B=f，单位Hz）的关系可以写为：max
R=2×f（bps）max
对于二进制数据，如果信道带宽B=f=3000 Hz，则最大数据传输速率为6000 bps。
香农定理指出：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率R与信道带宽B、信号与噪声功率比S/N关系为：max
R=B×log（1+S/N）max2
其中，R单位为bps，带宽B单位为Hz，S/N是信号与噪声功率max比（简称信噪比）。
根据香农定理，如果S/N=1000，信道带宽B=3000 Hz，则R≈max30（Kbps）。香农定理给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。它表示对于一个带宽只有3000Hz的通信信道，在信噪比S/N=1000时，无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示，都不能获得超过30 Kbps的数据传输速率。
由于信道的最大传输速率与信道带宽之间存在明确的关系，因此人们可以用“带宽”来代替“速率”。（2）误码率的定义
误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：
Pe=Ne/N
其中，N为传输的二进制码元总数，Ne为被传错的码元数。
在理解误码率的定义时，应注意以下几个问题：
①误码率是衡量数据传输系统在正常工作状态下的传输可靠性的参数。
②对于实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，需要根据实际情况提出误码率要求。在数据传输速率确定后，误码率越低，传输系统设备越复杂、造价越高。
③对于实际的数据传输系统，如果传输的不是二进制码元，需要
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]