計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與操作系統(tǒng)歡迎來(lái)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與操作系統(tǒng)課程。本課程將深入探討網(wǎng)絡(luò)通信和系統(tǒng)管理的核心概念。讓我們一起揭開(kāi)計(jì)算機(jī)世界的神秘面紗。課程主要內(nèi)容1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)探索網(wǎng)絡(luò)通信的基本原理和架構(gòu)。2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與層次深入了解OSI和TCP/IP模型的各個(gè)層次。3操作系統(tǒng)概念學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的核心功能和管理機(jī)制。4系統(tǒng)資源管理掌握進(jìn)程、內(nèi)存和文件系統(tǒng)的管理技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)的計(jì)算設(shè)備系統(tǒng)，通過(guò)通信鏈路交換數(shù)據(jù)。它實(shí)現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作。網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)提高數(shù)據(jù)通信效率，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程資源訪問(wèn)，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性和負(fù)載均衡能力。網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按覆蓋范圍分類(lèi)局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型、星型、環(huán)型、樹(shù)型、網(wǎng)狀按規(guī)模分類(lèi)小型網(wǎng)絡(luò)、中型網(wǎng)絡(luò)、大型網(wǎng)絡(luò)、超大型網(wǎng)絡(luò)OSI參考模型與TCP/IP參考模型1應(yīng)用層為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2表示層與會(huì)話層數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和會(huì)話控制（僅OSI模型）3傳輸層端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸4網(wǎng)絡(luò)層路由選擇和尋址5數(shù)據(jù)鏈路層相鄰節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸6物理層比特流的傳輸物理層功能定義物理連接的電氣和機(jī)械特性，傳輸比特流。傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線電波等。編碼與調(diào)制將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，適應(yīng)傳輸介質(zhì)特性。數(shù)據(jù)鏈路層幀定界確定數(shù)據(jù)幀的起始和結(jié)束地址識(shí)別識(shí)別源和目的地的物理地址差錯(cuò)控制檢測(cè)和糾正傳輸錯(cuò)誤流量控制調(diào)節(jié)發(fā)送速率，防止接收方緩沖區(qū)溢出網(wǎng)絡(luò)層1路由選擇決定數(shù)據(jù)包的最佳路徑2邏輯尋址分配和管理IP地址3分組轉(zhuǎn)發(fā)根據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包4擁塞控制管理網(wǎng)絡(luò)流量，避免擁塞傳輸層TCP（傳輸控制協(xié)議）面向連接的可靠傳輸流量控制和擁塞控制數(shù)據(jù)分段和重組UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）無(wú)連接的不可靠傳輸?shù)烷_(kāi)銷(xiāo)，高效率適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用應(yīng)用層電子郵件SMTP、POP3、IMAP協(xié)議萬(wàn)維網(wǎng)HTTP、HTTPS協(xié)議文件傳輸FTP、SFTP協(xié)議即時(shí)通信XMPP、SIP協(xié)議局域網(wǎng)特點(diǎn)覆蓋范圍小，傳輸速率高，延遲低，通常由單一組織擁有。技術(shù)以太網(wǎng)（IEEE802.3）是最常用的局域網(wǎng)技術(shù)。設(shè)備交換機(jī)、路由器、網(wǎng)橋等用于構(gòu)建局域網(wǎng)。應(yīng)用辦公網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)、家庭網(wǎng)絡(luò)等。廣域網(wǎng)1覆蓋范圍廣跨越城市、國(guó)家甚至洲際2復(fù)雜拓?fù)涠喾N網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議集成3低速高延遲相比局域網(wǎng)傳輸速率較低4運(yùn)營(yíng)商管理通常由電信運(yùn)營(yíng)商提供服務(wù)Internet定義全球最大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，連接世界各地的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。核心技術(shù)基于TCP/IP協(xié)議棧，使用分組交換和路由技術(shù)。服務(wù)提供WWW、電子郵件、文件傳輸、即時(shí)通信等多種服務(wù)。發(fā)展趨勢(shì)物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算等新技術(shù)不斷融入Internet。子網(wǎng)劃分與路由尋址子網(wǎng)劃分將大型網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)效率和安全性。使用子網(wǎng)掩碼來(lái)定義子網(wǎng)邊界。路由尋址路由器根據(jù)IP地址和路由表決定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。包括靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由兩種方式。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備路由器在網(wǎng)絡(luò)層工作，連接不同網(wǎng)絡(luò)并選擇最佳路徑交換機(jī)在數(shù)據(jù)鏈路層工作，提供高效的局域網(wǎng)內(nèi)部通信防火墻過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)流量，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)免受外部威脅調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信路由協(xié)議1RIP基于跳數(shù)的距離矢量協(xié)議，適用于小型網(wǎng)絡(luò)2OSPF鏈路狀態(tài)協(xié)議，適用于大型網(wǎng)絡(luò)，收斂速度快3BGP自治系統(tǒng)間路由協(xié)議，用于Internet骨干網(wǎng)絡(luò)4EIGRP思科專有協(xié)議，結(jié)合距離矢量和鏈路狀態(tài)特性應(yīng)用層協(xié)議常見(jiàn)應(yīng)用層協(xié)議包括HTTP（網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)）、FTP（文件傳輸）、SMTP（郵件發(fā)送）、DNS（域名解析）和DHCP（動(dòng)態(tài)主機(jī)配置）等。網(wǎng)絡(luò)安全加密技術(shù)使用SSL/TLS等協(xié)議保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸安全。身份認(rèn)證驗(yàn)證用戶身份，防止未授權(quán)訪問(wèn)。入侵檢測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量，識(shí)別可疑活動(dòng)。訪問(wèn)控制限制用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的訪問(wèn)權(quán)限。操作系統(tǒng)概述定義操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的系統(tǒng)軟件。它為用戶程序提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。類(lèi)型單用戶操作系統(tǒng)多用戶操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)處理機(jī)管理調(diào)度和分配CPU資源存儲(chǔ)器管理分配和回收內(nèi)存空間文件管理組織和維護(hù)文件系統(tǒng)設(shè)備管理控制和協(xié)調(diào)I/O設(shè)備進(jìn)程管理1進(jìn)程創(chuàng)建分配資源，初始化進(jìn)程控制塊2進(jìn)程調(diào)度決定哪個(gè)進(jìn)程獲得CPU執(zhí)行權(quán)3進(jìn)程同步協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行順序4進(jìn)程通信實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換5進(jìn)程終止釋放資源，清理進(jìn)程控制塊進(jìn)程同步與互斥臨界區(qū)訪問(wèn)共享資源的代碼段，需要互斥訪問(wèn)。信號(hào)量用于協(xié)調(diào)進(jìn)程行為的整型變量。管程將共享變量和對(duì)其操作封裝在一起的程序結(jié)構(gòu)。條件變量允許進(jìn)程等待某個(gè)條件變?yōu)檎?。死鎖死鎖條件互斥條件請(qǐng)求與保持條件不剝奪條件循環(huán)等待條件處理策略預(yù)防死鎖避免死鎖檢測(cè)死鎖解除死鎖內(nèi)存管理1地址轉(zhuǎn)換邏輯地址到物理地址的映射2內(nèi)存分配為進(jìn)程分配內(nèi)存空間3內(nèi)存保護(hù)防止進(jìn)程訪問(wèn)未授權(quán)的內(nèi)存區(qū)域4內(nèi)存共享多個(gè)進(jìn)程共享同一內(nèi)存區(qū)域虛擬內(nèi)存頁(yè)面置換選擇要換出的頁(yè)面頁(yè)表管理維護(hù)頁(yè)面映射關(guān)系缺頁(yè)處理處理頁(yè)面不在內(nèi)存的情況寫(xiě)回策略決定何時(shí)將修改的頁(yè)面寫(xiě)回磁盤(pán)文件管理文件組織管理文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理存儲(chǔ)文件訪問(wèn)控制文件的讀寫(xiě)和執(zhí)行權(quán)限空間分配管理磁盤(pán)空間的分配和回收目錄管理維護(hù)文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)輸入輸出管理設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供標(biāo)準(zhǔn)接口，隱藏設(shè)備硬件細(xì)節(jié)。緩沖管理協(xié)調(diào)CPU和I/O