計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

第六章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)內(nèi)容提要6.1通信技術(shù)基礎(chǔ)6.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)6.3因特網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用6.4

信息安全數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院26.1通信技術(shù)基礎(chǔ)信息是人類賴以生存的重要因素，古人就知道用烽火狼煙、飛鴿傳書、驛馬郵遞等方式進(jìn)行信息傳遞和交換，這實(shí)際是一種依靠人的視覺與聽覺的原始通信。。通信就是成功地將信息從一地傳輸?shù)搅硪坏氐倪^程。通信的目的是實(shí)現(xiàn)消息的有效傳輸和交換。6.1.1通信的概念

圖6-1通信發(fā)展示意圖

數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院36.1.2通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)按照傳輸信號(hào)類型可分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)，在信道上傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，在信道中傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。圖6-2數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院4數(shù)字通信系統(tǒng)各部分功能如下。（1）信源和信宿：信源是信息的產(chǎn)生者，其作用是把原始消息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，完成非電/電的轉(zhuǎn)換；信宿的作用是把復(fù)原的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息，即完成電/非電的轉(zhuǎn)換。（2）信源編碼與信源譯碼：當(dāng)信源是模擬語音信號(hào)時(shí)，可通過脈碼調(diào)制技術(shù)等方法將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸；信源譯碼是信源編碼的逆過程。（3）信道編碼與信道譯碼：數(shù)字信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，由于噪聲影響和信道本身特性不理想，很容易引起傳輸差錯(cuò)。減小這種差錯(cuò)的基本方法就是信道編碼，信道譯碼則是信道編碼的逆變換。（4）調(diào)制和解調(diào)：數(shù)字調(diào)制的任務(wù)是把各種數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)化成適于信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)。數(shù)字解調(diào)是數(shù)字調(diào)制的逆過程。（5）信道：信道是信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，狹義的信道就是傳輸媒介，分為有線信道和無線信道。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院56.1.2通信技術(shù)發(fā)展史通信的歷史可大致劃分為三個(gè)階段：古代通信階段、近現(xiàn)代通信階段和當(dāng)代通信階段。（1）古代通信階段

利用自然界的基本規(guī)律和人的基礎(chǔ)感官（視覺，聽覺等）可達(dá)性建立通信系統(tǒng)，是人類基于需求的最原始通信方式。

圖6-3世界上第一枚郵票——黑便士

數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院6（2）近現(xiàn)代通信階段以電磁技術(shù)的出現(xiàn)為起點(diǎn)，標(biāo)志著電磁通信和數(shù)字時(shí)代的開始。利用電和磁的技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)通信的目的，是近代通信起始的標(biāo)志。（3）當(dāng)代通信階段當(dāng)代通信時(shí)代也稱為移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代，其特征是在全球范圍內(nèi)，形成以數(shù)字傳輸、程控電話交換通信為主，其他通信為輔的綜合電信通信系統(tǒng)；電話網(wǎng)向移動(dòng)方向延伸（如圖6-4所示），并日益與計(jì)算機(jī)、電視等技術(shù)融合。圖6-4手機(jī)之父：馬蒂·庫珀（MartyCooper）

數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院76.1.4通信介質(zhì)通信介質(zhì)通常分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩類，其中有線介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜和光纖等，無線介質(zhì)有無線電波、微波和紅外線等。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院81．有線介質(zhì)（1）雙絞線雙絞線（TwistedPair）由一對(duì)或多對(duì)絕緣銅導(dǎo)線組成，如圖6-5所示。為了減小信號(hào)傳輸過程中串?dāng)_及電磁干擾（EMI）程度的影響，通常將這些線按一定的密度互相纏繞在一起。（a）實(shí)物圖（b）結(jié)構(gòu)圖圖6-5超五類非屏蔽雙絞線UTP數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院9（2）同軸電纜同軸電纜（CoaxialCable）由圍繞同一軸線的內(nèi)導(dǎo)體（銅芯導(dǎo)線）和外導(dǎo)體（屏蔽層）兩個(gè)導(dǎo)體組成，內(nèi)導(dǎo)體用于信號(hào)傳輸，外導(dǎo)體可屏蔽電磁干擾和輻射，兩導(dǎo)體之間用絕緣材料隔離，具有較高的帶寬和極好的抗干擾性。結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-6所示。圖6-6同軸電纜數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院10（3）光纖光纖（FiberOptics）由一束直徑極小的石英玻璃或塑料纖維組成，它的外面包了一層折射率較低的反光材料，在玻璃芯中傳輸?shù)墓庑盘?hào)幾乎不會(huì)從覆層中折射出去。這樣當(dāng)光束進(jìn)入光纖中的芯線后，可以減少光通過光纜時(shí)的損耗，并且在芯線邊緣產(chǎn)生全反射，使光束曲折前進(jìn)。光纖傳輸原理如圖6-7所示。光纖的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)的損耗小、傳輸速率高、頻帶寬，傳輸速率為100～1000Mbit/s甚至更高，且不受外界電磁干擾。另外，由于它本身沒有電磁輻射，因此它傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽，保密性能好。但是它的成本高，并且連接技術(shù)也比較復(fù)雜。光纖主要用于長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)的主干線。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院11（a）結(jié)構(gòu)圖

（b）原理圖

圖6-7光纖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院122．無線介質(zhì)（1）地面微波接力通信地面微波接力通信是通過地球表面的大氣傳播，易受到建筑物或天氣的影響，在兩個(gè)地面站之間傳送，距離一般為50~100km，如圖6-8所示。圖6-8地面微波接力通信數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院13（2）衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站之間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地面站兩部分組成，如圖6-9所示。圖6-9衛(wèi)星通信數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院14（3）紅外線和毫米波紅外線和毫米波這種通過光波傳輸來進(jìn)行通信的應(yīng)用，一般在短距離內(nèi)連接兩個(gè)通信設(shè)備，如電視機(jī)和電腦鍵盤等（如圖6-10）。其缺點(diǎn)是不能穿透雨和濃霧，不能穿透固體，易受天氣影響。圖6-10紅外線鍵盤數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院153．各種常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸距離抗干擾性價(jià)

格應(yīng)

用示

例雙絞線幾十千米可以低模擬傳輸數(shù)字傳輸用戶環(huán)線LAN50Ω同軸電纜1千米較好略高于TP基帶數(shù)字信號(hào)LAN75Ω同軸電纜100千米較好較高模擬傳輸，可分多信道混合傳輸電視、數(shù)據(jù)及CD音頻CATV光纖30千米很好較高遠(yuǎn)距離傳輸長(zhǎng)話線路，主

干網(wǎng)短波全球一般，通信質(zhì)量差較低遠(yuǎn)程低速通信廣播地面微波接力幾百千米很好低于同容量和長(zhǎng)度的電纜遠(yuǎn)程通信電視衛(wèi)星36000多千米很好費(fèi)用與距離無關(guān)遠(yuǎn)程通信電視、電話、

數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院166.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院176.2.1定義及組成信息化和全球化是當(dāng)今世界知識(shí)經(jīng)濟(jì)的兩個(gè)重要特點(diǎn)，而信息化和全球化的實(shí)現(xiàn)必須依靠完善的網(wǎng)絡(luò)。這里所說的網(wǎng)絡(luò)是廣義的網(wǎng)絡(luò)，包括電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)稱為“三網(wǎng)”。三網(wǎng)的核心是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，目前發(fā)展最快的也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和線路將分布在不同地理位置的、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和通信的系統(tǒng)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院18圖6-11計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院196.2.2網(wǎng)絡(luò)分類1.按覆蓋范圍分類（1）局域網(wǎng)局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）覆蓋的地理范圍比較小，一般在幾十米到幾千米之間。它常用于組建一個(gè)辦公室、一棟樓、一個(gè)樓群、一個(gè)校園或一個(gè)企業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院20圖6-12局域網(wǎng)示例數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院21（2）城域網(wǎng)城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）是一種大型的??LAN，它的覆蓋范圍一般為幾千米至幾萬米，所使用的通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能要求比局域網(wǎng)高，以便有效地覆蓋整個(gè)城市的地理范圍，可以將多個(gè)學(xué)校、企事業(yè)單位、公司和醫(yī)院的局域網(wǎng)連接起來共享資源。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院22圖6-13城域網(wǎng)示例數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院23（3）廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）是在一個(gè)廣闊的地理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)、語音、圖像信息傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。由于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捰邢?，因此廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率比局域網(wǎng)要慢得多。廣域網(wǎng)可以覆蓋一個(gè)城市、一個(gè)國家甚至于全球。因特網(wǎng)（Internet）是廣域網(wǎng)的一種，但它不是一種具體獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，它將同類或不同類的物理網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與城域網(wǎng)）互聯(lián)，并通過高層協(xié)議實(shí)現(xiàn)不同類網(wǎng)絡(luò)間的通信。圖6-14所示的是一個(gè)廣域網(wǎng)示意圖。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院24圖6-14廣域網(wǎng)示例數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院252．按使用范圍分類（1）公用網(wǎng)公用網(wǎng)（publicnetwork）是為公眾提供各種信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，比如Internet。只要用戶能夠遵守網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商的使用和管理規(guī)則，都可以申請(qǐng)使用。我國的公用網(wǎng)通常由電信部門負(fù)責(zé)建設(shè)和營運(yùn)，如圖6-15所示ChinaNet，許多國家則是由政府和私營企業(yè)建設(shè)和營運(yùn)。

圖6-15ChinaNet骨干網(wǎng)連接示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院26（2）專用網(wǎng)圖6-16某銀行系統(tǒng)內(nèi)部專用網(wǎng)

專用網(wǎng)（privatenetwork）由專門的部門或組織根據(jù)實(shí)際需要自己投資建立，只為網(wǎng)絡(luò)擁有者提供服務(wù)。例如軍隊(duì)、公安、鐵路、電力等系統(tǒng)均擁有本系統(tǒng)的專用網(wǎng)。圖6-16為某銀行內(nèi)部專用網(wǎng)示意圖。

數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院276.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能（1）資源共享（2）數(shù)據(jù)傳輸（3）實(shí)現(xiàn)分布式處理（4）提高系統(tǒng)的可靠性和可用性數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院286.2.4體系結(jié)構(gòu)1．協(xié)議通信時(shí)所必須遵守的規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)的集合稱為協(xié)議。協(xié)議由語法、語義和定時(shí)三大要素構(gòu)成。（1）語義：協(xié)議的語義是指對(duì)構(gòu)成協(xié)議的協(xié)議元素含義的解釋，也即“講什么”。不同類型的協(xié)議元素規(guī)定了通信雙方所要表達(dá)的不同內(nèi)容，它涉及用于協(xié)調(diào)與差錯(cuò)處理的控制信息。（2）語法：語法是用于規(guī)定將若干個(gè)協(xié)議元素和數(shù)據(jù)組合在一起來表達(dá)一個(gè)更完整的內(nèi)容時(shí)所應(yīng)遵循的格式，即對(duì)所表達(dá)的內(nèi)容的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的一種規(guī)定。它涉及數(shù)據(jù)及控制信息的格式、編碼及信號(hào)電平等。（3）定時(shí)：定時(shí)規(guī)定了事件的執(zhí)行順序，即通信過程中的應(yīng)答關(guān)系和狀態(tài)變化關(guān)系。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院292．體系結(jié)構(gòu)為了建立一個(gè)統(tǒng)一的、不依賴網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，需要一個(gè)抽象的參照模型來描述網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)的全部過程。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織為此定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式，稱為開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OpenSystemInterconnection/ReferenceModel，OSI/RM）。OSI/RM參考模型將網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)劃分為7層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層,數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院30圖6-17OSI/RM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院316.2.5互聯(lián)設(shè)備1．網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）簡(jiǎn)稱網(wǎng)卡，又叫網(wǎng)絡(luò)適配器（如圖6-18所示），是計(jì)算機(jī)與傳輸介質(zhì)的接口。大多數(shù)網(wǎng)卡插入主板的擴(kuò)展插槽上或集成在計(jì)算機(jī)主板上，需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)格式與計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送等功能。圖6-18網(wǎng)卡數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院322．集線器集線器（Hub）將局域網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)的線纜集中在一起，主要工作在物理層，主要作為網(wǎng)絡(luò)連接的中心點(diǎn)，聯(lián)網(wǎng)的終端通過雙絞線與集線器連接。圖6-19集線器數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院333．交換機(jī)交換機(jī)（Switch）是交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層，由多端口網(wǎng)橋發(fā)展而來。局域網(wǎng)交換機(jī)主要用來互聯(lián)各網(wǎng)段，各個(gè)網(wǎng)段之間的通信，同時(shí)每個(gè)網(wǎng)段是獨(dú)立的廣播域。圖6-20交換機(jī)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院344．路由器路由器（Router）是一種能連通不同的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的互聯(lián)設(shè)備（如圖6-21）。主要在工作網(wǎng)絡(luò)層，是目前構(gòu)建Internet骨干網(wǎng)的核心互聯(lián)設(shè)備。路由器有多個(gè)端口，每個(gè)端口可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)，或者連接另一臺(tái)路由器。路由器作為不同網(wǎng)絡(luò)之間互相連接的樞紐，構(gòu)成了Internet的骨架。圖6-21路由器數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院355．網(wǎng)關(guān)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)層以上高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換，或者實(shí)現(xiàn)不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換的互聯(lián)部件稱為網(wǎng)關(guān)（Gateway）。網(wǎng)關(guān)是傳輸層及其以上層次的互聯(lián)設(shè)備，主要用于不同體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院366.2.6局域網(wǎng)1．拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是終端和通信鏈路所組成的幾何形狀，常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和混合型結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院371）總線型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)采用一條單根的通信線路（總線）作為公共的傳輸通道，所有的結(jié)點(diǎn)都通過相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖6-22總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院382）環(huán)型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)是各個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通過環(huán)接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路中，如圖6-23所示。圖6-23環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院393）星型結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都由一條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路與中心結(jié)點(diǎn)（公用中心交換設(shè)備，如交換機(jī)、集線器等）相連，如圖6-24所示。圖6-24星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院404）樹型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)（也稱星型總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）是從總線型和星型結(jié)構(gòu)演變而來。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)設(shè)備都連接到一個(gè)中央設(shè)備（如集線器）上，再與中央設(shè)備連接。圖6-25所示的是一個(gè)樹型總線網(wǎng)絡(luò)。圖6-25樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院415）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)至少與其他兩個(gè)結(jié)點(diǎn)相連，或者說每個(gè)結(jié)點(diǎn)至少有兩條鏈路與其他結(jié)點(diǎn)相連，如圖6-26所示。大型互聯(lián)網(wǎng)一般都采用這種結(jié)構(gòu)。圖6-26網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院422．幾種典型的局域網(wǎng)（1）以太網(wǎng)以太網(wǎng)最早由Xerox（施樂）公司創(chuàng)建，于1980年DEC、Intel和Xerox三家公司聯(lián)合開發(fā)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)與IEEE802·3系列標(biāo)準(zhǔn)相類似，定義了在局域網(wǎng)LAN中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法。以太網(wǎng)包括標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)（10Mbit/s）、快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太網(wǎng)，雙絞線電纜10BaseT以太網(wǎng)由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成為應(yīng)用最為廣泛的以太網(wǎng)技術(shù)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院43圖6-27以太網(wǎng)示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院44（2）校園網(wǎng)校園網(wǎng)是為學(xué)校師生提供教學(xué)、科研和綜合信息服務(wù)的寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)，它具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、交互性強(qiáng)和高度專業(yè)化等特點(diǎn)，為學(xué)校教學(xué)、科研提供先進(jìn)的信息化教學(xué)環(huán)境。常見的應(yīng)用包括多媒體教學(xué)軟件開發(fā)平臺(tái)、多媒體演示教室、教師備課系統(tǒng)、電子閱覽室以及教學(xué)、考試資料庫等，都可以在校園網(wǎng)上運(yùn)行。如果一所學(xué)校包括多個(gè)專業(yè)學(xué)科（或多個(gè)系），也可以形成多個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，并通過有線或無線方式連接。另外，校園網(wǎng)還應(yīng)具有行政辦公、校務(wù)管理等多種功能，圖6-28是某大學(xué)的校園網(wǎng)示意圖。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院45圖6-28校園網(wǎng)示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院46（3）WiFiWiFi是一個(gè)由WiFi聯(lián)盟（Wi-FiAlliance）所持有的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的品牌，它能夠?qū)€(gè)人電腦、手持設(shè)備（如Pad、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接。使用IEEE802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)統(tǒng)稱為WiFi，有時(shí)甚至把WiFi等同于無線無線局域網(wǎng)。圖6-29WiFi示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院47（4）藍(lán)牙藍(lán)牙（Bluetooth）是一種短距離低功耗傳輸技術(shù)，最早由瑞典的愛立信公司于1994年發(fā)布，采用的是2.402GHz-2.480GHz跳頻技術(shù)，通信速率一般能達(dá)到1Mbps左右，新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)也支持超過20Mbps的速率。通信半徑從幾米到100米左右不等，常見為幾米左右。藍(lán)牙主要作為一些個(gè)人便攜設(shè)備的有線替代品，如耳機(jī)，鍵盤等，這些設(shè)備對(duì)帶寬的要求相對(duì)較少，或者資源擁有量（電量，計(jì)算資源等等）相對(duì)較低的情形。另外，在現(xiàn)代智能家居網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信中也經(jīng)常使用藍(lán)牙通信，如圖6-30所示。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院48圖6-30基于藍(lán)牙技術(shù)的智能家居網(wǎng)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院496.3因特網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院506.3.1因特網(wǎng)概述1．因特網(wǎng)的定義Internet譯為“因特網(wǎng)”，也稱國際互聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，它把世界各地已有的各種網(wǎng)絡(luò)（包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和公用電話交換網(wǎng)等）互聯(lián)起來，組成一個(gè)跨越國界的龐大互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它是當(dāng)今世界上最大、最通用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是信息社會(huì)的基礎(chǔ)，在人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域起著重大的作用。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院512．Internet的起源Internet起源于美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA）主持研制的ARPANET。ARPANET建網(wǎng)的初衷旨在幫助美軍通過計(jì)算機(jī)交換信息，網(wǎng)絡(luò)要能夠經(jīng)得住故障的考驗(yàn)而維持正常工作，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的一部分因受攻擊而失去作用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的其他部分仍能維持正常通信。ARPANET是世界上第一個(gè)遠(yuǎn)程分組交換網(wǎng)，1969年12月建成時(shí)只有4個(gè)節(jié)點(diǎn)。美國國家科學(xué)基金（NSF）于1984年開始著手籌建一個(gè)向所有大學(xué)開放的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它利用ARPANET的TCP/IP協(xié)議自己出資建立NSFNET廣域網(wǎng)，建成連接全美6個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)中心的骨干網(wǎng)，并將大約20個(gè)地區(qū)網(wǎng)連接到骨干網(wǎng)，并通過線路與ARPANET相連。NSFNET在1986年建成后取代ARPANET成為Internet的主干網(wǎng)。Internet歷史上的第二次飛躍歸功于Internet的商業(yè)化。在1995年4月30日，NSFNET正式宣布停止運(yùn)作，代替它的是由美國政府指定的三家私營企業(yè)：PacificBell、AmeritechAdvancedDataServicesandBellcore和Sprint。至此，Internet的商業(yè)化徹底完成。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院523．Internet在中國的發(fā)展?fàn)顩r我國非常重視國家信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，目前已經(jīng)建成或在建的骨干網(wǎng)絡(luò)多達(dá)10余個(gè)，對(duì)我國科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心對(duì)我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告顯示（數(shù)據(jù)截至2012年12月31日）。（1）網(wǎng)民規(guī)模達(dá)5.64億，全年共計(jì)新增網(wǎng)民5090萬人?；ヂ?lián)網(wǎng)普及率為42.1%，較2011年底提升3.8個(gè)百分點(diǎn)。（2）手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模為4.20億，較上年底增加約6440萬人，網(wǎng)民中使用手機(jī)上網(wǎng)的用戶占比由上年底的69.3%提升至74.5%。（3）域名總數(shù)為1341萬個(gè)，其中“.CN”域名總數(shù)為751萬，占比為56.0%；“.中國”域名總數(shù)為28萬。中國網(wǎng)站總數(shù)（即網(wǎng)站的域名注冊(cè)者在中國境內(nèi)的網(wǎng)站數(shù)，包括在境內(nèi)接入和境外接入）繼續(xù)回升至268萬個(gè)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院53圖6-31中外互聯(lián)網(wǎng)訪問情況對(duì)比數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院546.3.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中包含兩個(gè)最重要的協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議TCP和網(wǎng)際協(xié)議IP，TCP/IP協(xié)議分為4層，如圖6-32所示。圖6-32TCP/IP體系結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院556.3.3基本概念1. IP地址（1）IP地址結(jié)構(gòu)Internet為每一臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)唯一的IP地址，由32位二進(jìn)制數(shù)組成，為了便于記憶常采用點(diǎn)分十進(jìn)制表示法，即把32位二進(jìn)制數(shù)分成4個(gè)字節(jié)段，每字節(jié)段8位，然后把每一字節(jié)段數(shù)都轉(zhuǎn)換成等值的十進(jìn)制數(shù)，再用句點(diǎn)分隔。表6-4二進(jìn)制和十進(jìn)制IP地址數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院56（2）IP地址的分類IP地址通常分為A、B、C、D和E五類，一般國際上流行的只有A類、B類和C類3種。我國向Internet亞太中心申請(qǐng)到的大多為C類。A類網(wǎng)絡(luò)（第一位為0，第一字節(jié)段值小于128）B類網(wǎng)絡(luò)（前兩位為10，第一字節(jié)段值128~191）C類網(wǎng)絡(luò)（前三位為110，第一字節(jié)段值192~223）數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院572．域名由于IP地址難于記憶，通常用一個(gè)對(duì)應(yīng)的域名表示。域名由“.”分隔成幾部分，每個(gè)部分由若干個(gè)英文字母和數(shù)字等有意義的字符組成，從左至右范圍逐漸擴(kuò)大。域名系統(tǒng)實(shí)行層次型管理，最高節(jié)點(diǎn)是一個(gè)未命名的特殊節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)的下面被分成三個(gè)域，如表6-5所示。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院58表6-5域名分類表數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院593．統(tǒng)一資源定位符URL（UniformResourceLocator）稱為統(tǒng)一資源定位符，是一個(gè)指定Internet中目標(biāo)資源位置的字符串，它既可指向本地計(jì)算機(jī)硬盤上的某個(gè)文件，也可指向Internet上的某一個(gè)網(wǎng)頁。它包含有被訪問資源的類型、服務(wù)器的地址和文件的位置等，也被稱為“網(wǎng)址”。URL一般格式如下。訪問協(xié)議：//主機(jī)域名或IP地址[：端口號(hào)/路徑/文件名]數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院606.3.4常規(guī)應(yīng)用1．WWWWWW（WorldWideWeb）稱為萬維網(wǎng)或全球信息網(wǎng)，它并非一種特殊的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，而是大規(guī)模的、聯(lián)機(jī)式的信息儲(chǔ)藏所，簡(jiǎn)稱Web。WWW采用超文本的信息查詢工具，它可以把Internet上的不同主機(jī)的信息按照特定的方式有機(jī)的組織起來，用戶通過使用WWW不僅可以瀏覽文本信息，還可以瀏覽圖像、視頻、聲音等信息。圖6-33國內(nèi)幾個(gè)主流門戶網(wǎng)站

數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院612．搜索引擎搜索引擎為用戶提供檢索服務(wù)，它根據(jù)一定的策略、運(yùn)用特定的計(jì)算機(jī)程序從互聯(lián)網(wǎng)上搜集信息，經(jīng)過重新組織和處理后，將結(jié)果展示給用戶的系統(tǒng)。常見的搜索引擎有百度、Google、Yahoo等，如圖6-34所示。在搜索引擎中可以搜索的內(nèi)容包括網(wǎng)頁、MP3、圖片、Flash、新聞、軟件等。圖6-34常用的搜索引擎數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院623．文件傳輸FTP（FileTransferProtocol）即文件傳輸協(xié)議，其作用是把文件從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。FTP是一個(gè)開放的協(xié)議，不管兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的位置，不管它們是如何連接的，甚至可以不管它們是否使用同一操作系統(tǒng)，都可以使FTP來傳送文件。FTP服務(wù)采用典型的客戶機(jī)/服務(wù)器工作模式，提供FTP服務(wù)的計(jì)算機(jī)稱為FTP服務(wù)器；用戶的本地計(jì)算機(jī)稱為客戶機(jī)。用戶借助FTP客戶端連接到FTP服務(wù)器，可以查看、上傳、下載文件資源。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院634．電子郵件電子郵件是因特網(wǎng)上的最重要的信息服務(wù)方式，它為世界各地的因特網(wǎng)用戶提供了一種極為快速、經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)單的通信方法，它已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)一種不可缺少的現(xiàn)代化通信方式。電子郵件地址格式如下：用戶名＠主機(jī)域名其中，“用戶名”常為收信人的姓名的某種縮寫形式?！埃馈笨梢宰x成“at”，即“某用戶”在“某服務(wù)器”。“主機(jī)域名”就是向用戶提供電子郵件服務(wù)的服務(wù)器域名。例如：bob@就是表示存在于電腦主機(jī)上的名為bob的電子郵箱地址。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院646.3.5其它應(yīng)用1．即時(shí)通信即時(shí)通信（InstantMessenger，簡(jiǎn)稱IM），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的即時(shí)交流消息的業(yè)務(wù)。經(jīng)過多年發(fā)展，今天即時(shí)通信軟件不再是一個(gè)單純的聊天工具，它已經(jīng)發(fā)展成集交流、資訊、娛樂、搜索、電子商務(wù)、辦公協(xié)作和企業(yè)客戶服務(wù)等為一體的綜合化信息平臺(tái)?，F(xiàn)在國內(nèi)的即時(shí)通信工具主要有QQ、百度hi、網(wǎng)易泡泡、盛大圈圈、淘寶旺旺等。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院65圖6-37即時(shí)通信平臺(tái)騰訊QQ集成業(yè)務(wù)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院662．博客博客的全名是Weblog，后來縮寫為Blog，中文意思是“網(wǎng)絡(luò)日志”,一般人們喜歡稱之為“博客”。Blog是一個(gè)易于使用的網(wǎng)站，可以在其中快速發(fā)布個(gè)人想法、與他人交流以及從事其他活動(dòng)，而且所有這一切都是免費(fèi)的。博客是一種新的生活方式、新的工作方式、新的學(xué)習(xí)方式和交流方式，是“互聯(lián)網(wǎng)的第四塊里程牌”。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院673．微博微博，即微博客（MicroBlog）的簡(jiǎn)稱，是一個(gè)基于用戶關(guān)系信息分享、傳播以及獲取平臺(tái)（如圖6-39所示），用戶可以通過WEB、WAP等各種客戶端組建個(gè)人社區(qū)，以不超過140字的文字發(fā)布信息，并實(shí)現(xiàn)即時(shí)分享。圖6-39主流微博平臺(tái)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院684．飛信飛信是中國移動(dòng)的綜合通信服務(wù)，融合語音（IVR）、GPRS、短信等多種通信方式，覆蓋三種不同形態(tài)（完全實(shí)時(shí)的語音服務(wù)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)的文字和小數(shù)據(jù)量通信服務(wù)、非實(shí)時(shí)的通信服務(wù)）的客戶通信需求，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)間的無縫通信服務(wù)。6.40飛信軟件數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院695．微信微信（WeChat）是騰訊推出的類Kik免費(fèi)即時(shí)通訊服務(wù)應(yīng)用程序，用戶可以通過微信與好友進(jìn)行文字或圖片消息的傳送。微信具有零資費(fèi)、跨平臺(tái)、拍照發(fā)給好友、發(fā)手機(jī)圖片、移動(dòng)即時(shí)通信等功能圖6-41微信運(yùn)行界面數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院706.3.5物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算1．物聯(lián)網(wǎng)（1）物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofThings）最早由美國麻省理工學(xué)院Auto-ID中心的Ashton教授于1999年在研究射頻標(biāo)簽（RFID）技術(shù)時(shí)提出。最新的物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)該具備三個(gè)特征：一是全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息；二是可靠傳遞，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去；三是智能處理，利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)感知的海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制和管理。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院71物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)主要由編碼層、信息采集層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成，如圖6-42所示。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院72（2）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用國外目前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究主要集中在美、歐、日、韓、德少數(shù)國家，其最初的研究方向主要是條形碼、RFID等技術(shù)在商業(yè)零售、物流領(lǐng)域應(yīng)用。而隨著RFID、傳感器技術(shù)、近程通信以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展，近年來其研發(fā)、應(yīng)用開始拓展到環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)療、智能基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院73智能家居智能家居產(chǎn)品融合自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信等技術(shù)于一體，將各種家庭設(shè)備（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等）通過智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，通過中國電信的寬帶、固話和3G無線網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院74圖6-43智能家居示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院75智能醫(yī)療

智能醫(yī)療系統(tǒng)借助簡(jiǎn)易實(shí)用的家庭醫(yī)療傳感設(shè)備，對(duì)家中病人或老人的生理指標(biāo)進(jìn)行自測(cè)，并將生成的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)通過固定網(wǎng)絡(luò)或3G無線網(wǎng)絡(luò)傳送到護(hù)理人或有關(guān)醫(yī)療單位。根據(jù)用戶需求，還可提供相關(guān)增值業(yè)務(wù)，如緊急呼叫救助服務(wù)、專家咨詢服務(wù)、終生健康檔案管理服務(wù)等。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院76圖6-44智能醫(yī)療系統(tǒng)示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院77智能交通

智能交通是一個(gè)基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)面向交通運(yùn)輸?shù)姆?wù)系統(tǒng)。它的突出特點(diǎn)是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線，為交通參與者提供多樣性的服務(wù)。圖6-45智能交通系統(tǒng)示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院78智能農(nóng)業(yè)

智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、土壤溫度、CO2濃度、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)，可以根據(jù)用戶需求，自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備。為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院79圖6-46智能農(nóng)業(yè)示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院80智能物流

智能物流打造了集信息展現(xiàn)、電子商務(wù)、物流配載、倉儲(chǔ)管理、金融質(zhì)押、園區(qū)安保、海關(guān)保稅等功能為一體的物流綜合信息服務(wù)平臺(tái)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院81圖6-47智能物流示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院82智能校園

中國電信的校園手機(jī)一卡通和金色校園業(yè)務(wù)，促進(jìn)了校園的信息化和智能化。校園手機(jī)一卡通主要實(shí)現(xiàn)功能包括電子錢包、身份識(shí)別和銀行圈存。電子錢包即通過手機(jī)刷卡實(shí)現(xiàn)主要校內(nèi)消費(fèi)；身份識(shí)別包括門禁、考勤、圖書借閱、會(huì)議簽到等；銀行圈存即實(shí)現(xiàn)銀行卡到手機(jī)的轉(zhuǎn)賬充值、余額查詢。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院83圖6-48智能校園示意圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院842．云計(jì)算云計(jì)算(CloudComputing)是一種新近提出的計(jì)算模式。中國云計(jì)算網(wǎng)將云計(jì)算定義為：云計(jì)算是分布式計(jì)算(DistributedComputing)、并行計(jì)算(ParallelComputing)和網(wǎng)格計(jì)算(GridComputing)的發(fā)展，或者說是這些科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。圖6-49云計(jì)算架構(gòu)圖數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院856.4信息安全數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院866.4.1信息安全概述1．信息安全的概念信息安全是一門涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、密碼技術(shù)、信息安全技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、數(shù)論、信息論等多種學(xué)科的綜合性學(xué)科。信息安全是指信息網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運(yùn)行，信息服務(wù)不中斷。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院87圖6-50信息安全面臨的威脅數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院882．信息安全實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)信息安全的目標(biāo)包括保密性、完整性、可用性、可控性和不可否認(rèn)性五個(gè)方面的內(nèi)容。（1）保密性保密性（Confidentiality）是指阻止非授權(quán)的主體訪問信息。更通俗地講，就是說未授權(quán)的用戶不能夠獲取敏感信息。對(duì)紙質(zhì)文檔信息，我們只需要保護(hù)好文件，不被非授權(quán)者接觸即可。而對(duì)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信息，不僅要制止非授權(quán)者對(duì)信息的閱讀。也要阻止授權(quán)者將其訪問的信息傳遞給非授權(quán)者，以致信息被泄漏。（2）完整性完整性（Integrity）是指防止信息被未經(jīng)授權(quán)的篡改。它是保護(hù)信息保持原始的狀態(tài)，使信息保持其真實(shí)性。如果這些信息被蓄意地修改、插入、刪除等，形成虛假信息將帶來嚴(yán)重的后果。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院89（3）可用性可用性（Usability）是指授權(quán)主體在需要信息時(shí)能及時(shí)得到服務(wù)的能力?？捎眯允窃谛畔踩Ｗo(hù)階段對(duì)信息安全提出的新要求，也是在網(wǎng)絡(luò)化空間中必須滿足的一項(xiàng)信息安全要求。（4）可控性可控性（Controlability）是指對(duì)信息和信息系統(tǒng)實(shí)施安全監(jiān)控管理，防止非法利用信息和信息系統(tǒng)。（5）不可否認(rèn)性不可否認(rèn)性（Non-repudiation）是指信息交換的雙方不能否認(rèn)其在交換過程中發(fā)送信息或接收信息的行為。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院906.4.2信息安全技術(shù)信息安全涉及的技術(shù)非常多，目前主要有加密技術(shù)、防火墻、入侵檢測(cè)等技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)可以概括為圖6-51所示的幾點(diǎn)。圖6-51信息安全技術(shù)的主要目標(biāo)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院911．加密技術(shù)密碼學(xué)是研究編制密碼和破譯密碼的技術(shù)科學(xué)。研究密碼變化的客觀規(guī)律，應(yīng)用于編制密碼以保守通信秘密的，稱為編碼學(xué)；應(yīng)用于破譯密碼以獲取通信情報(bào)的，稱為破譯學(xué)?？偡Q密碼學(xué)。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院92根據(jù)密鑰的特點(diǎn)，加密算法分為兩類：秘密密鑰算法和公開密鑰算法。（1）對(duì)稱密碼算法秘密密鑰算法通常稱之為對(duì)稱密碼算法或傳統(tǒng)密碼算法，也稱單密鑰算法。對(duì)稱密碼算法要求發(fā)送者和接收者在安全通信之前，商定一個(gè)密鑰。其算法的安全性依賴于密鑰，密鑰一旦泄露，整個(gè)安全系統(tǒng)就要崩潰。（2）公開密鑰算法公開密鑰加密法可以解決密鑰發(fā)布的問題，公開密鑰的概念由WhitfieldDiffie和MartinHellman在1975年提出。公開密鑰算法也叫非對(duì)稱密碼算法或雙密鑰算法。公開密鑰算法不要求通信雙方共享一個(gè)密鑰，其用作加密的密鑰不同于用作解密的密鑰，而且解密密鑰不能根據(jù)加密密鑰計(jì)算出來。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院932．防火墻古時(shí)候，人們常在寓所之間砌起一道磚墻，一旦火災(zāi)發(fā)生，它能夠防止火勢(shì)蔓延到別的寓所，這種墻因此而得名“防火墻”。因特網(wǎng)防火墻也起到同樣的作用，防止因特網(wǎng)上的不安全因素蔓延到自己企業(yè)或組織的內(nèi)部網(wǎng)。防火墻是在內(nèi)部網(wǎng)與英特網(wǎng)之間所設(shè)的安全防護(hù)系統(tǒng)，它在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置屏障，以阻止外界對(duì)內(nèi)部資源的非法訪問，也可以防止內(nèi)部對(duì)外部的不安全訪問。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院943．入侵檢測(cè)入侵檢測(cè)（IntrusionDetection）是對(duì)入侵行為的檢測(cè)。它通過收集和分析網(wǎng)絡(luò)行為、安全日志、審計(jì)數(shù)據(jù)、其它網(wǎng)絡(luò)上可以獲得的信息以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中若干關(guān)鍵點(diǎn)的信息，檢查網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中是否存在違反安全策略的行為和被攻擊的跡象。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院956.4.3計(jì)算機(jī)病毒1．計(jì)算機(jī)病毒的定義在《中華人民共和國計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)條例》中，計(jì)算機(jī)病毒（ComputerVirus）被明確定義為：“編制或者在計(jì)算機(jī)程序中插入的破壞計(jì)算機(jī)功能或者破壞數(shù)據(jù)，影響計(jì)算機(jī)使用并且能夠自我復(fù)制的一組計(jì)算機(jī)指令或者程序代碼”。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院962．計(jì)算機(jī)病毒的特征（1）傳染性（2）破壞性（3）寄生性（4）隱蔽性（5）潛伏性數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院973.計(jì)算機(jī)病毒的傳播途徑計(jì)算機(jī)病毒的傳播主要通過文件復(fù)制、文件傳送、文件執(zhí)行等方式進(jìn)行。因此目前病毒常用的傳播途徑有主要有兩個(gè)方式：一是通過硬盤、光盤、U盤等存儲(chǔ)介質(zhì)拷貝文件的方式傳播；另外一個(gè)是通過網(wǎng)絡(luò)傳播，如電子郵件，網(wǎng)絡(luò)下載，F(xiàn)TP文件傳輸?shù)确绞?。?shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院984.計(jì)算機(jī)病毒的防治方法計(jì)算機(jī)病毒防治應(yīng)遵循“預(yù)防為主、防殺結(jié)合”的原則。在使用電腦時(shí)，首先要安裝殺毒軟件，目前常用的殺毒軟件有國內(nèi)的360、瑞星以及國外的諾頓、卡巴斯基等殺毒軟件；其次是養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣，如下載軟件到官方網(wǎng)頁或者到自己熟悉的網(wǎng)站下載，不要瀏覽不良網(wǎng)站，不要隨意打開陌生人的郵箱、網(wǎng)址鏈接等。數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院996.4.4黑客及防范1．黑客的概念黑客（Hacker）源于Hack，本意為“干了一件非常漂亮的事”，原指一群專業(yè)技能超群、聰明能干、精力旺盛、對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)進(jìn)行不授權(quán)訪問的人員。現(xiàn)通常將泛指的黑客