【GESP】二级基础知识-计算机存储和网络

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【GESP】二级基础知识-计算机存储和网络

关于GESP二级大纲中对于计算机基础知识的要求如下:

【GESP】二级基础知识-计算机存储和网络
现在总结一下关于这部分的知识点:请各位参考。
如果有问题,可以在评论区提出来。谢谢各位老师和同学。
也请关注一下,给予我更大的支持!

第一部分:计算机存储的基本概念及分类

基本概念:计算机存储器是用于存储程序(指令)和数据的关键部件。其核心目标是在速度容量成本之间取得平衡。

分类(按存取方式和功能)

随机存储器

只读存储器

高速缓冲存储器

三者核心区别总结

特性

Cache

RAM (主存)

ROM

用途

协调CPU与主存速度

临时存储运行中的程序和数据

永久/固件存储

易失性

易失

易失

非易失

速度

极快

慢(相对)

容量

很小 (KB ~ MB)

大 (GB)

较小 (MB ~ GB)

成本

极高

位置

CPU内部或紧邻CPU

主板上

主板上/存储设备中

存储体系结构(金字塔):从上到下,容量增大、速度变慢、成本降低。

CPU寄存器 → L1/L2/L3 Cache → RAM (主存储器) → 硬盘/SSD (外部存储器)


第二部分:计算机网络基础

1. 计算机网络的概念

将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机及其外部设备,通过通信线路和网络设备连接起来,在网络操作系统、管理软件及通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的系统。

2. 计算机网络的分类(按地理范围)

局域网:覆盖范围小(如一栋楼、一个校园),自己布线,速度快,延迟低,错误率低。

城域网:覆盖一个城市(几十公里范围),通常作为城市骨干网络,连接多个LAN。

广域网:覆盖范围广阔(国家、洲际),使用运营商提供的公共设施,速度相对较慢,延迟高,结构复杂。

3. 计算机网络的层级结构及作用

为了降低网络设计的复杂性,采用“分而治之”的思想,将庞大的通信过程划分为多个功能明确的层次。

OSI七层模型(理论标准):从下到上:

    1. 物理层
      传输比特流,定义电气、机械特性(如网线、光纤、无线射频)。
    2. 数据链路层
      在相邻节点间进行可靠的数据帧传输,负责物理寻址(MAC地址)、差错校验。交换机工作在此层。
    3. 网络层
      负责在不同网络间进行逻辑寻址和路径选择(路由)。核心协议是IP协议。路由器工作在此层。
    4. 传输层
      提供端到端(进程到进程)的可靠或不可靠的数据传输。核心协议是TCP(可靠连接)和UDP(无连接快速)。负责流量控制和错误恢复。
    5. 会话层
      建立、管理和终止应用程序间的会话(对话)。
    6. 表示层
      处理数据表示问题,如加密解密、压缩解压缩、格式转换(如JPEG, ASCII)。
    7. 应用层
      为用户应用程序提供网络服务接口(如HTTP、FTP、SMTP)。

TCP/IP四层模型(实际工业标准):

  • 网络接口层:(对应OSI的物理层+数据链路层)
  • 网络层:(对应OSI的网络层) – 核心协议:IP
  • 传输层:(对应OSI的传输层) – 核心协议:TCP, UDP
  • 应用层:(对应OSI的会话层+表示层+应用层)

作用:每一层都利用下一层提供的服务,并为上一层提供服务。层与层之间通过接口交互,同层之间遵循共同的协议。这种分层结构便于独立开发、维护和替换,是互联网成功的基石。

4. 不同层级的重要协议

应用层

HTTP(网页浏览)、HTTPS(安全HTTP)、FTP(文件传输)、SMTP/POP3(电子邮件)、DNS(域名解析)。

传输层

TCP(可靠传输,如网页、邮件)、UDP(快速传输,如视频流、DNS查询)。

网络层

IP(网际协议,负责寻址和路由)、ICMP(网络控制消息,如Ping)、ARP(将IP地址解析为MAC地址)。

网络接口层

Ethernet(以太网协议)、Wi-Fi(802.11系列)。

5. IP地址及子网划分

IP地址:

  • 概念:互联网上每个设备的唯一逻辑标识,用于网络层寻址。
  • 版本:
    • IPv4 :32位,通常用点分十进制表示(如 192.168.1.1)。地址空间枯竭。
    • Pv6:128位,通常用冒号分隔的十六进制表示,地址空间巨大。
    • 构成:由 网络号(标识所属网络) + 主机号 (标识网络内的具体主机) 两部分组成。

这是IP设计初期基于固定边界的分类方法,由IP地址的第一个字节(前8位)决定。

类别

首字节范围(十进制)

默认子网掩码

网络位/主机位

特点与用途

A类

1 - 126

255.0.0.0 或 /8

8位网络,24位主机

超大型网络。每个A类网络可容纳约1677万台主机。数量极少(126个),如美国政府、大型运营商持有。

B类

128 - 191

255.255.0.0 或 /16

16位网络,16位主机

大中型网络。每个B类网络可容纳约6.5万台主机。分配给大型企业、高校。

C类

192 - 223

255.255.255.0 或 /24

24位网络,8位主机

小型网络。每个C类网络可容纳254台主机。数量最多,分配给中小企业和个人。

D类

224 - 239

-

组播地址。用于“一对多”通信,主机加入一个组播组即可接收发往该组地址的数据。不是分配给具体设备的。

E类

240 - 255

-

保留地址。用于实验和未来用途,不公开分配。

注意

  • 127.x.x.x
     属于A类地址范围,但被特殊用作环回地址
  • 随着互联网发展,这种固定分类方式浪费严重(一个B类网络给一个公司可能用不完,但又不够两个公司分),现已基本被 CIDR(无类别域间路由) 取代。

总结:理解存储层次结构是理解计算机性能的关键,而理解网络分层模型和IP寻址是理解互联网如何工作的基础。这两部分都是计算机科学的核心基础知识。

 
chengsenw
  • 本文由 chengsenw 发表于 2026年1月21日 01:27:38
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