第01章 计算机系统知识
1.1 计算机硬件基础知识
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运算器：与控制器一同集成在CPU中
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控制器：与运算器一同集成在CPU中
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存储器：主存储器，如内存；辅助存储器，如外存
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内存：速度快，容量小，一般用于存放临时程序和数据
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外存：容量大，速度慢，可长期存放程序和数据
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输入设备：键盘，鼠标
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输出设备：显示器，打印机...
1.1.1 中央处理单元 CPU
CPU功能：程序控制，操作控制，时间控制，数据控制
在现实的硬件构成中，控制单元和运算单元被集成为一体，封装为通常意义上的处理器（但处理器并不是只有上述两部分），具体如下：
一、运算器
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算术逻辑单元 ALU：数据的算术运算和逻辑运算
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累加寄存器 AC：通用寄存器，为ALU提供工作区，用来暂存中间结果或操作数
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数据缓冲寄存器 DR：写内存时，暂存指令或数据
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状态条件寄存器 PSW：存状态标志与控制标志
注：PSW归属于运算器还是控制器存在争议
二、控制器
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程序计数器 PC：存储下一条要执行的指令地址
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指令寄存器 IR：存储正在执行的指令
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地址寄存器 AR：存储CPU正在访问的内存地址
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指令译码器 ID：存储指令的操作码
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时序部件：提供时序控制信号
三、寄存器组
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专用寄存器：运算器和控制器中的寄存器都是专用寄存器
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通用寄存器：用途广泛，可由程序编写人员控制
四、多核CPU
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在一个芯片上集成多个处理器内核
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每个内核都有自己的逻辑单元、控制单元、中断处理器、运算单元、L1、L2
1.1.2 存储器
存储器分类
一、按存储器位置分类：
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寄存器
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Cache体系：片上缓存，如L1，L2，L3；片外缓存，已过时
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内存
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外存
二、按存取方式分类：
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按内容存取：相联存储器；Cache
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按地址存取：随机存取存储器（内容）；顺序存取存储器（磁带）；直接存取存储器（磁盘）
三、按工作方式分类：
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读写存储器RAM，内存DRAM，掉电内容丢失，定时刷新
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只读存储器ROM，BIOS
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固定只读 ROM
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可编程的只读 PROM
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可擦除可编程的只读 EPROM
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点擦除可编程的只读 EEPROM
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闪速存储器 Flash Memory
四、按材料分类：
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磁存储器
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半导体存储器
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光存储器
五、按寻址方式分类：
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随机存储器 RAM
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SDRAM、SDR SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、 DDR4 SDRAM、...
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静态：SRAM，速度快，价格高，常用于Cache
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动态：DRAM，常用于主存
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顺序存储器 SAM
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直接存储器 DAM
六、其他概念：
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RAM：随机存取存储器，持续电力提供，可随机读写
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SRAM：静态随机存取存储器，不需要定时刷新
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DRAM：动态随机存取存储器，需要定时刷新
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ROM：只读存储器，数据不会因掉电而丢失，读取的速度比RAM快
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MROM：掩膜型只读存储器，通过掩膜大批量制造、成本低，缺点是同批数据全部一致且不可修改，只适合大批量生产
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PROM：可编程只读存储器，可以用专用编程设备一次性烧录数据，适合少量制造
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EEPROM：可擦可编程只读存储器，优点是写入的数据可以通过紫外线擦除重写
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EEPROM：电可擦可编程只读存储器，优点是写入的数据可以通过电压来清除，但是清除的速度很慢
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Flash：快闪存储器，优点是可以联机擦写数据且擦写的次数多、速度快，缺点是读取的速度慢
外存储器
一、概述
磁盘中有多个盘面，盘面两面都可存储信息，使用磁头从盘面读取信息；每个盘面可分成多个扇区，每个盘面可分成多个圆形磁道；在不同盘面上的相同位置的扇区成为柱面；读信息时由多个磁头同时读，就会读取同一柱面信息；为什么要有扇区，扇区将磁道分块？应该是读块信息，传输块信息，处理块信息...
磁盘是共享设备，但为了信息安全，系统在每一时刻只允许一个进程启动磁盘进行I/O操作。
二、调度操作
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移臂调度：寻找柱面（磁道），按照调度算法调度
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旋转调度：寻找扇区，按照单向循环寻找
三、移臂调度算法
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先来先服务，FCFS
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最短寻道时间优先，SSTF，可能产生“饥饿”现象
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扫描算法，SCAN，双向扫描，又称“电梯算法”
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循环扫描，CSCAN，单向扫描
四、旋转调度算法
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进程请求访问的是同一磁道上不同编号的扇区。
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进程请求访问的是不同磁道上不同编号的扇区。
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进程请求访问的是不同磁道上具有相同编号的扇区。
*注：对于1和2，旋转调度总是让首先到达读/写磁头位置下方的扇区先进行传送操作；对于3，旋转调度可以任选一个读/写磁头位置下的扇区进行传送操作。
五、时间
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寻道时间：移动到磁道时长，移臂调度
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旋转延迟时间：移动到扇区时长，旋转调度
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数据传输时间：读扇区时长
六、真题
以2022年11月真题为例可得到以下结论，（当前位于20号柱面，使用最短移臂调度算法）
-
磁头号是干扰项，因为无论是移臂操作还是旋转操作都与磁头号无关
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当前20号柱面，所有最先响应的是④或⑥，寻找扇区是旋转操作，且是单向，所以顺序是④⑥
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其次是⑨
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再次是①或⑤或⑦，再结合旋转操作，所以顺序是⑤①⑦或⑤⑦①
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最后是②或③或⑧，再结合旋转操作，所以顺序是②⑧③
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总顺序是④⑥⑨⑤①⑦②⑧③或④⑥⑨⑤⑦①②⑧③
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请求序列 |
柱面号 |
磁头号 |
扇区号 |
|---|---|---|---|
|
① |
18 |
8 |
6 |
|
② |
16 |
6 |
3 |
|
③ |
16 |
9 |
6 |
|
④ |
21 |
10 |
5 |
|
⑤ |
18 |
8 |
4 |
|
⑥ |
21 |
3 |
10 |
|
⑦ |
18 |
7 |
6 |
|
⑧ |
16 |
10 |
4 |
|
⑨ |
22 |
10 |
8 |
1.1.3 总线
总线分类
一、按照连接方式分类
-
内部总线：芯片级别的总线
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外部总线：设备级总线。RS232（串行总线），SCSI（并行总线），USB（通用串行总线）
二、按照功能分类
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系统总线：扳级总线。ISA，EISA，PCI
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数据总线：在CPU和RAM间传递数据，根数决定CPU一次可读取二进制数据的位数，一般同时也是字长
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地址总线：定位RAM中的数据，计算机可寻址范围
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控制总线：将微处理器控制单元的信号传送到周边设备
三、按照结构分类
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串行总线：慢，长距离，波特率可变，可使用程序查询与中断。I2C，USB，RS232，SPI，UART
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并行总线：快，短距离。PCI，STD，IEEE488
-
单总线：设计复杂，性能降低
南北桥
北桥：连接着CPU、内存、显卡、南桥
南桥：连接CPU、外设
单芯片：取消了北桥（CPU内部集成控制器，不再需要北桥控制）
常见总线
ISA：工业标准总线，16位，速度16MB/s
EISA：扩展了ISA到32位，速度33MB/s
PCI：常见于微型机内总线，并行传输，即插即用，总线上设备都可以使用，同时发送时需要仲裁，32位速度133MB/s，64位速度266MB/s
PCI Express：点对点串行传输
前端总线：CPU链接到北桥
RS-232C：串行外总线，线数少，3根可实现全双工，传输距离远
SCSI：小型计算机的并行外总线
SATA：串行ATA，用于主板与存储设备，可对数据纠错
USB：串行总线，4根线，2根数据，2根电源，最多可接127个设备
-
USB1.0：低速时1.5MB/s，高速时12MB/s
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USB2.0：480MB/s
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USB3.0：5GB/s
IEEE-1394：高速串行外总线，6根线，2根数据线，2根控制线，2根电源线，可供电，最多可接63个设备，速度400MB/s~
IEEE-488：并行，最多可接15个设备，最远传输20m，速度500KB/s
1.1.4 输入输出控制
IO设备
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块设备：信息存在大小相同的块中，每个块有自己的地址，如磁盘、USB闪存、CD-ROM...
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字符设备：以字符形式接收，不可寻址，如打印机、网卡、鼠标、键盘...
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设备控制器：南桥中包含多种IO设备的控制器，如硬盘、USB、网卡、声卡...
中断方式
-
多中断信号法
-
中断软件查询法
-
菊花链法
-
总线仲裁法
-
中断向量法
一、数据传输控制方式
确切的说应该是主机(CPU,主存)与外设的通信方式，无条件传送方式、程序查询方式、中断方式、直接存储器存取方式、输入输出通道方式、输入输出处理器方式。
-
无条件传送方式：CPU 想读就直接读、想写就直接写，完全不等外设，默认外设永远准备好。
-
程序控制（查询）方式：CPU主动查询外设是否完成数据传输，影响CPU效率。
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程序中断方式：CPU无需等待，数据传输完成后进行中断，CPU响应中断。中断请求信号，保存现场，断点，中断向量表。
-
中断响应时间：从发出中断请求到进入中断程序间的时长。
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中段处理时间：中断开始处理到中断处理结束的时长。
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DMA：直接内存访问，CPU处理初始化后将总线控制权交给DMAC，DMAC进行高速、批量的数据交换，DMAC完成后将总线交给CPU。CPU完成一个总线周期后才会响应DMA请求。
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输入输出通道方式：CPU 只需要给通道发一个任务，通道就独立完成一系列 I/O 操作。
-
输入输出处理器方式：能做复杂控制、数据处理、错误处理。
二、编址方式
内存与接口地址独立编址方法：指令也不同，用于接口的指令太少，功能太弱。
内存与接口地址统一编址方法：用于内存的指令也可用于接口。
1.2 计算机体系结构
-
宏观分类：单处理系统；并行处理与多处理系统；分布式处理系统。
-
微观分类：Flynn分类法；冯泽云分类法；Handler分类法；Kuck分类法
Flynn分类法根据指令流、数据流的多倍性特征对计算机系统进行分类，通常称为Flynn分类法。
-
SISD：单指令单数据。
-
SIMD：单指令多数据。
-
MISD：多指令单数据，很少见。
-
MIMD：多指令多数据。
1.2.1 CISC与RISC
处理器的指令集按照其复杂程度可分为复杂指令集（Complex Instruction Set Computers，CISC）与精简指令集（Reduced Instruction Set Computers，RISC）两类。CISC以Intel、AMD的x86CPU为代表，RISC以ARM和Power为代表。
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CISC |
RISC |
|
|---|---|---|
|
指令 |
数量多，使用频率差别大，可变长格式 |
数量少，使用频率接近，定长格式，大部分为单周期指令，操作寄存器，只有Load/Store操作内存 |
|
寻址方式 |
支持多种 |
支持方式少 |
|
实现方式 |
微程序控制技术 |
增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主，适合采用流水线 |
|
其他 |
研制周期长 |
优化编译，有效支持高级语言 |
一、复杂指令集 CISC（Complex Instruction Set Computing）
-
指令数量多，使用频率差别大，可变长格式
-
支持多种寻址方式
-
微程序控制技术（微码）
-
研制周期长
二、精简指令集 RISC（Reduced Instruction Set Computing）
-
指令数量少，使用频率接近，定长格式，大部分为单周期指令
-
操作寄存器，只有Load/Store操作内存
-
支持方式少量寻址方式，以寄存器寻址为主
-
增加了通用寄存器;硬布线逻辑制为主;适合采用流水线
-
优化编译，有效支持高级语言
1.2.2 流水线技术
流水线技术的前提是个操作可并行，如某条指令的取指不影响其他指令的分析与执行，并且每条指令相同阶段耗时一致，下面介绍流水线技术中的一些概念。
-
流水线建立时间：第一条执行执行时间长度。
-
流水线周期：后续的指令完成时间长度，执行时间最长的一段。
-
流水线执行时间：第一条指令时长 + (n - 1) * 流水线周期。
-
理论公式：
(t1 + t2 + ... + tk) + (n - 1) * t
-
实践公式：
k * t + (n - 1) * tk
-
每条指令操段数量，例如上面的取址、分析、执行，k=3t：流水线周期，执行时间最长的一段
-
流水线吞吐率：单位时间内流水线完成任务量，TP=指令条数/流水线执行时间。
-
流水最大吞吐率：TP=lim(n/(k * t + (n - 1) * t))=1/t。
-
流水线加速比：固定执行指令条数，不用流水线时长/使用流水线时长。
-
超流水线技术：细化流水线，增加级数和提供主频。以时间换空间。
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超标量技术：内装多条流水线来同时执行多个处理。以空间换时间。
-
超长指令技术：提高软件的作用，简化硬件设计，性能提高。
1.2.3 阵列处理机、并行处理机和多处理机
阵列处理机：通过资源重复实现并行，是一种单指令多数据流计算机
并行处理机：SIMD，MIMD
多处理机：多台处理器组成的系统，各自独立控制，共享主存及外设
其他计算机：一般指集群，
1.3 存储系统
-
辅助存储器，外存：硬盘，光盘，U盘等，其容量能达到TB级别
-
内存：随机存储器RAM，只读存储器ROM，其容量能达到GB级别
-
Cache：按内容存取，其容量能达到MB级别
-
CPU中寄存器：最快，容量小，成本高，其容量能达到B级别
以上是4层存储体系，下面介绍几个知识点：
-
虚拟存储体系：内存+外存
-
三级存储体系：Cache+内存+外存
-
多级存储结构的目的：解决存储容量、成本和速度之间的矛盾
-
Flash 闪存：可读可写，掉电无丢失，可替代ROM，但不能替代RAM
1.3.1 高速缓存
一、命中率
命中率会随着容量的扩大而提高，但并非线性的，命中率主要由映射方式决定。
二、平均访问时间
命中率Cache访问时间+非命中率主存访问时间（默认包含了访问Cache不命中的时间）。主存与Cache之间的地址映射由硬件直接完成，映射方式如下：
-
直接相联映像：硬件电路简单，冲突率很高，Cache内分块，主存中分区，区内分块，Cache内的块只与主存中块号相同的块相联。
-
全相联映像：冲突率低，Cache内分块，主存中分块，Cache内的块可以和主存中任意块相联。
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组相联映像：前两者折中，Cache内分组，组内分页，主存中分区，区内分组，组内分页，Cache内的页只与主存中与其组号相同的组内任意页相连，组间使用直接相联，组内使用全相联。
三、替换算法
-
LRU（Least Recently Used），最近最少使用：关注访问时间。
-
LFU（Least Frequently Used），最不经常使用算法，置换使用次数最少的页面，关注访问次数。
-
FIFO（First-In, First-Out），先进先出：实现简单，但性能差，会有 Belady 现象。
-
Random Replacement，随机使用算法，
-
MRU（Most Recently Used），最近最常使用，关注访问时间。
-
MFU，最常使用算法，置换访问次数最多的页面，关注访问次数。
-
NRU，最近未使用算法：按使用位修改位将页面分成四类，访问位的优先级要高于修改位。
-
ARC（Adaptive Replacement Cache）
-
2Q，结合fifo与lru
-
Clock Algorithm，时钟算法/第二机会算法：类似FIFO，增加了使用位，通过判定使用未来置换。
-
改进时钟算法，增加修改位，访问位的优先级要高于修改位。
-
OPT，最优页面置换算法：置换未来最久不使用的页面，最理想的算法，但无法实现。
1.3.2 虚拟存储器
对主存的抽象，成为虚拟存储器，使用虚拟地址（CPU生成），使用MMU将虚拟地址转换成物理地址。后续在操作系统中会介绍段页式存储。
1.3.3 相联储存器
是一种按照内容访问的设备，其工作原理是把数据或者数据的一部分作为关键字，将关键字与每个存储单元进行比较，找出存储器中与关键字相同的数据字。
可用在高速缓冲存储器中，在虚拟存储器中用来作段表、页表或者快表存储器，用在数据库和知识库中。
1.3.4 磁盘阵列技术
RAID-0
是一种不具备容错能力的磁盘阵列，由N个磁盘组成的0级阵列，数据均匀存储在N个磁盘中。其平均故障间隔时间(MTBF)是单个磁盘的1/N，数据传输率是单个磁盘的N倍。
RAID-1
将数据完全一致地分别写到工作磁盘和镜像磁盘，它的磁盘空间利用率为50%。
RAID-01
RAID-10
RAID-2
纠错海明码磁盘阵列，其设计思想是利用海明码实现数据校验冗余并存在校验磁盘中。磁盘数量取决于所设定的数据存储宽度，可由用户设定。数据宽度为4的RAID2 ，它需要4块数据磁盘和3块校验磁盘。如果是64位数据宽度，则需要64块数据磁盘和7块校验磁盘。
RAID-3
使用专用校验盘的并行访问阵列，它采用一个专用的磁盘作为校验盘，其余磁盘作为数据盘，数据按位可字节的方式交叉存储到各个数据盘中。至少需要三块磁盘，不同磁盘上同一带区的数据作 XOR 校验，校验值写入校验盘中。
RAID-4
RAID-4 与 RAID-3 的原理大致相同，区别在于条带化的方式不同，也是采用一个专用的磁盘作为校验盘。
RAID-5
原理与 RAID-4 相似，是RAID-4 的改进，对区别在于校验数据分布在阵列中的所有磁盘上。至少需要3个磁盘。N+1方案，N份数据+1份校验。当盘容量不同以最小容量为准。
RAID-6
前面所述的各个 RAID 等级都只能保护因单个磁盘失效而造成的数据丢失。如果两个磁盘同时发生故障，数据将无法恢复。 RAID-6 引入双重校验的概念，它可以保护阵列中同时出现两个磁盘失效时，阵列仍能够继续工作，不会发生数据丢失。 RAID-6 等级是在 RAID-5 的基础上为了进一步增强数据保护而设计的一种 RAID 方式，它可以看作是一种扩展的 RAID-5 等级。至少需要 4 个磁盘。
|
RADI级别 |
RAID-0 |
RAID-1 |
RAID-3 |
RAID-5 |
RAID-10 |
|---|---|---|---|---|---|
|
别名 |
条带 |
镜像 |
专用奇偶条带 |
分布奇偶条带 |
镜像阵列条带 |
|
容错性 |
没有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
|
冗余类型 |
没有 |
复制 |
奇偶校验 |
奇偶校验 |
复制 |
|
热备盘选项 |
没有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
|
磁盘数 |
至少1个 |
2的倍数 |
至少3个 |
至少3个 |
4的倍数 |
|
可用量 |
100% |
50% |
(N-1)/N |
(N-1)/N |
50% |
|
典型应用 |
无故障的迅速读写，要求安全性不高，如图形工作站 |
随机数据写入，要求安全性能高，如服务器、数据库等 |
连续数据传输，要求安全性能高，如视频编辑、大型数据库等 |
随机数据传输，要求安全性能高，如金融、数据库、存储等 |
要求数据量大，安全性能高，如银行、金融等 |
1.3.5 存储器网络
-
一种连接存储设备和存储管理子系统的专用网络，提供数据存储和管理功能，未来的信息存储将以SAN为主
-
利用专用高速通信架构将服务器与其逻辑磁盘单元（Logical Disk Unit，LDU）相连
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可被看做是负责数据传输的后端网络，前端网络负责正常的TCP/IP传输
-
SAN的设计消除了单点故障，具有极高可用性和故障恢复能力
-
用户可把SAN看作是通过特定的互连方式连接的若干台存储服务器组成
-
常见的SAN协议：光纤通道协议，Internet小型计算机系统接口，以太网光纤通道，基于光纤通道的非易失性内存标准
-
分为：IP-SAN、FC-SAN
-
FC-SAN：光纤通道交换机，成本高，性能好，支持块级应用
-
IP-SAN：以太网交换机，更加经济的存储方案，支持块级应用
1.4 安全性、可靠性与系统性能评测基础知识
1.4.1 计算机安全概述
-
机密性：保证信息不泄露给未授权的用户、实体或过程
-
完整性：得到允许的人才能修改数据，能够判别出数据是否已被篡改
-
可用性：得到授权的实体在需要时可访问数据
-
可控性：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式
-
可审查性：对出现的信息安全问题提供调查的依据和手段
|
类型 |
主动性 |
手段及措施 |
|---|---|---|
|
窃听 |
被动 |
|
|
嗅探 |
被动 |
|
|
流量分析 |
被动 |
|
|
拒绝服务 DOS，DDOS |
主动 |
手段：发送大量正常报文，其主机无法正常提供服务； 措施：部署流量清洗设备，购买流量清洗设备，部署CSN系统，部署DDOS防火墙，部署IPS设备，做好负载均衡等措施 |
|
CC |
主动 |
手段：与DDOS类似，只不过层次不同，DDOS针对的是IP数据，CC针对的是应用层数据，如HTTPS等，模拟大量用户的访问 通过控制大量的一般攻击者、代理服务器、肉鸡对被攻击者发起大流量攻击 |
|
重放 |
主动 |
手段：攻击者发送一条被攻击者已经收到的报文，欺骗 |
|
SQL注入 |
主动 |
手段：使用WAF设备、IPS防御 |
|
XSS |
主动 |
手段：上传恶意的HTML代码，使用WAF设备、IPS防御 |
|
诽谤 |
主动 |
|
|
假冒 |
主动 |
|
|
非授权访问 |
主动 |
|
|
破坏完整 |
主动 |
|
|
MAC-Flooding |
主动 |
手段：伪造大量虚假MAC地址 淹没交换机的MAC地址表； 措施：限制MAC数量；静态绑定MAC |
|
勒索病毒 |
主动 |
手段：通过文件共享端口445加密文件。特征码：.locky, .locked, lock, .crypt, .crypted, .crypto, .enc, .aes, .cry； 措施：
|
1.4.2 加密技术与认证技术
对称密钥加密算法中加密密钥和解密密钥是相同的，称为共享密钥算法或对称密钥算法：
-
数据加密标准DES，56位密钥，分组长度64
-
三重DES，112位密钥，其实质是使用两把密钥对报文做三次DES加密
-
用密钥K1进行DES加密
-
用K2对步骤(a)的结果进行DES解密
-
对步骤(b)的结果使用密钥K1进行DES加密
-
国际数据加密算法IDEA，128、192、256位密钥，分组长度128
-
高级加密标准AES，支持128、192和256位3种密钥长度
-
RC-5
非对称加密算法中使用的加密密钥和解密密钥是不同的，称为不共享密钥算法或非对称密钥算法：
-
RSA，512位，基于大素数，密钥长度最大高达2048位
-
选两个大素数，p和q
-
令n=p*q，z=(p-1)*(q-1)
-
符合公式，e*d/z余数1，e是公钥，d是私钥
-
ECC
-
Elganal
-
背包算法
-
Rbin
-
D-H
-
签名算法：SM3 with SN2
|
名称 |
功能 |
|---|---|
|
SM1 |
对称加密，分组长度和密码长度都是128比特 |
|
SM2 |
非对称加密，公钥机密算法，密钥交换协议，数据签名算法，基于椭圆曲线离散对数问题 |
|
SM3 |
杂凑算法（哈希），分组512位，输出杂凑值长度256位 |
|
SM4 |
对称加密，分组长度和密码长度都是128位 |
|
SM9 |
标识密码算法，支持公钥加密，密钥交换，数字签名1 |
|
类型 |
名称 |
对称性 |
说明 |
秘钥长度 |
分组长度 |
安全性 |
威胁 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
DES |
数据加密标准 |
对称 |
数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合 |
56 |
64 |
秘钥长度； 混淆； 扩散； 轮数设计； |
暴力破解； 侧信道攻击； |
|
3DES |
三重DES加密 |
对称 |
在DES基础上，用2个不同的秘钥进行3次加密，强度更高 |
112 |
64 |
||
|
IDEA |
国际数据加密算法 |
对称 |
国际数据加密算法，使用128位密钥提供非常强的安全性 |
128 |
64 |
||
|
AES |
高级加密标准 |
对称 |
高级加密标准，下一代加密算法标准，速度快，安全级别高 |
128、192、256 |
64 |
||
|
RC4 |
流加密算法 |
对称 |
|||||
|
MD5 |
信息-摘要算法 |
128 |
512 |
抗碰撞性； 抗原像性； 雪崩效应； 输出长度； |
长度扩展攻击； 量子计算； |
||
|
SHA |
安全散列算法 |
160 |
512 |
||||
|
RSA |
基于大素数分解 |
非对称 |
数学难题复杂度； 秘钥长度； 随机性质量； 填充方案； |
量子计算威胁； 数学突破； |
|||
|
ECC |
椭圆曲线密码编码学 |
非对称 |
|||||
|
Elgamal |
基于离散对数 |
非对称 |
|||||
|
DH |
非对称 |
||||||
|
DSA |
非对称 |
数字签名是公钥加密技术与数字摘要技术的应用：
一、数字签名的条件
-
签名是可信的
-
签名不可伪造
-
签名不可重用
-
签名的文件是不可改变的
-
签名是不可抵赖的
二、数字签名的应用
-
确定性：消息确定是对方发送的，是可信的、不能伪造的，不能重用的、不能修改的
-
不可否认性：对方不可否认发送过该消息
-
不可修改性：自己无法修改收到的消息
-
对称密钥加密消息，非对称密钥加密对称密钥
-
使用对方公钥对消息加密，使用自己私钥对密文签名
-
使用对方公钥对签名认证，使用自己私钥对密文解密
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加密体系：公钥加密，私钥解密
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签名体系：私钥加密（签名），公钥解密（认证）
1.4.3 计算机可靠性
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平均失效间隔时间 MTBF，Mean Time Between Failure，MTBF=MTTF+MTTR，两次故障平均间隔
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平均无故障时间 MTTF，Mean Time To Failure，平均正常运行时间？
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平均失效修复时间 MTTR，Mean Time To Restoration/Repair，故障修改所需的平均时间
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可靠性一般使用MTTF/MTBF表示
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可用性一般使用MTBF/(MTBF+ MTTR)表示？
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可维护性一般使用1/(MTTR+ 1)表示？
1.4.4 计算机系统的性能评价
一、计算机的性能指标
时钟频率，运算速度，运算精度，内存容量，存储器存储周期，数据处理速率，吞吐率，各种响应时间，各种利用率，RASIS特性（可靠性，可用性，可维护性，完整性和安全性），平均故障时间，兼容性，可扩展性，性能价格比。
二、路由器的性能指标
设备吞吐量，端口吞吐量，全双工线速转发能力、背靠背帧数、路由表能力、背板能力、丢包率，时延，时延抖动、VPN支持能力、内部时钟精度、队列管理机制、端口硬件队列数、分类业务带宽保证、RSVP、IP DiffServ、CAR支持、冗余、热插拔组件、路由器冗余协议、网管、基于Web的管理、网管类型、带外网管支持、网管粒度、计费能力/协议、分组语音支持方式、协议支持、语音压缩能力、端口密度、信令支持。
三、交换机的性能指标
交换机类型、配置、支持的网络类型、最大ATM端口数、最大SONET端口数、最大FDDI端口数、背板吞吐量、缓冲区大小、最大MAC地址表大小、最大电源数、支持协议和标准、路由信息协议（RIP）、RIPv2、开放式最短路径优先第2版、边界网关协议（BGP）、无类别域间路由（CIDR）、互联网成组管理协议（IGMP）、距离矢量多播路由协议（DVMRP）、开放式最短路径优先多播路由协议（MOSPF）、协议无关的多播协议（PIM）、资源预留协议（RSVP）、802.1p优先级标记，多队列、路由、支持第3层交换、支持多层（4~7层）交换、支持多协议路由、支持路由缓存、可支持最大路由表数、VLAN、最大VLAN数量、网管、支持网管类型、支持端口镜像、QoS、支持基于策略的第2层交换、每端口最大优先级队列数、支持基于策略的第3层交换、支持基于策略的应用级QoS、支持最小/最大带宽分配、冗余、热交换组件（管理卡、交换结构、接口模块、电源、冷却系统）、支持端口链路聚集协议、负载均衡。
四、网络的性能指标
设备级性能指标，网络级性能指标，应用级性能指标，用户级性能指标，端口吞吐量。
五、操作系统的性能指标
系统上下文切换、系统响应时间、系统的吞吐率、系统资源利用率、可靠性和可移植性。
六、数据库管理系统的性能指标
数据库大小，数据库中表的数量，单个表大小，表中允许的记录行数，单个记录大小，表上允许的，索引数量，数据库允许的索引数量，最大并发事务处理能力，负载均衡能力，最大连接数。
七、WEB服务器的性能指标
最大并发连接数，响应时间，吞吐量。
一、基准测试程序：
应用程序中用得最多、最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序
二、准确程度依次递减：
真实的程序、核心程序、小型基准程序和合成基准程序
三、Web服务器的性能评估：
最大并发连接数、响应延迟和吞吐量，常见的Web服务器性能评测方法有基准性能测试、压力测试和可靠性测试
四、系统监视：
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系统本身提供的命令，如UNIX/Linux中的ps、last、Windows中的netstat等
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系统记录文件查阅系统在特定时间内的运行状态
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集成命令、文件记录和可视化技术，如Windows的Perfmon应用程序
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