💡 本章学习建议：第2章在选择题中预计考4分左右，案例大纲未要求。本篇覆盖2.1.1至2.1.4节全部核心考点。
一、计算机软硬件（了解）
1. 计算机硬件五大部件
计算机硬件主要由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备组成。
| 部件 | 功能 |
|---|---|
| 控制器 | 计算机的中枢神经，解释控制信息，调度程序、数据和地址，协调各部分工作 |
| 运算器 | 对数据进行算术和逻辑运算，接受控制器命令进行动作 |
| 存储器 | 存储程序、数据等信息，分为内存（RAM/ROM）和外存（硬盘、光盘、U盘等） |
| 输入设备 | 将程序、数据等信息输入计算机，如键盘、鼠标、麦克风 |
| 输出设备 | 输出计算结果或控制信号，如显示器、打印机、绘图仪 |
📌 存储容量单位换算：1B=8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB
2. 计算机软件分类
系统软件：控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件运行，无需用户干预
应用软件：用户可使用的各种程序设计语言及应用程序集合
中间件：位于操作系统和应用程序之间，提供标准程序接口和协议，实现资源共享
二、计算机网络（掌握·高频考点）
1. 通信系统模型
通信系统包括三大组成部分：源系统（发送端）→ 传输系统（传输网络）→ 目的系统（接收端）
通信系统模型示意图
2. 现代通信关键技术
| 技术 | 描述 |
|---|---|
| 数字通信技术 | 用数字信号作为载体传输消息，可传输数字信号及数字化后的模拟信号 |
| 信息传输技术 | 应用计算机科学和通信技术设计、开发、安装信息系统，也称ICT |
| 通信网络技术 | 将孤立设备物理连接，实现资源共享和通信 |
3. 网络分类（按作用范围）
| 类型 | 作用范围 | 典型场景 |
|---|---|---|
| **个人局域网(PAN)** | 约10m | 个人电子设备无线连接 |
| **局域网(LAN)** | 约1km | 校园、单位、建筑物 |
| **城域网(MAN)** | 5~50km | 跨越几个街区至整个城市 |
| **广域网(WAN)** | 几十~几千公里 | 跨国、跨洲长距离传输 |
按使用者角度还可分为公用网（电信公司出资，面向大众）和专用网（部门自建，如电力、军队、银行）
4. 网络设备与交换层次
| 互联设备 | 工作层次 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 中继器 | 物理层 | 再生信号，扩展传输距离（以太网最多用4个） |
| 集线器 | 物理层 | 多端口中继器 |
| 网桥/二层交换机 | 数据链路层 | 根据MAC地址转发，连接相同MAC层网络 |
| 路由器/三层交换机 | 网络层 | 根据IP地址转发，连接异构网络 |
| 网关/多层交换机 | 高层(4~7层) | 连接不同协议的子网 |
三、OSI七层网络模型（掌握·必考）
OSI七层模型分层图
| 层 | 功能 | 常见协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 对软件提供接口，使程序能使用网络服务 | HTTP、Telnet、FTP、SMTP |
| 表示层 | 数据格式化、加密解密、文本压缩 | JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG |
| 会话层 | 建立和维持通信，管理交互会话 | RPC、SQL、NFS |
| 传输层 | 确保数据可靠、顺序、无错传输 | TCP、UDP、SPX |
| 网络层 | 将网络地址翻译成物理地址，路由选择 | IP、ICMP、IGMP、ARP |
| 数据链路层 | 控制网络层与物理层通信，成帧、检错 | IEEE802.3、HDLC、PPP、ATM |
| 物理层 | 物理媒介连接，产生检测电压信号 | RS-232、V.35、RJ-45、FDDI |
四、TCP/IP协议族（掌握）
TCP/IP协议是互联网协议的核心，分为四层：
| OSI层 | TCP/IP层 | 主要协议 |
|---|---|---|
| 应用层+表示层+会话层 | 应用层 | FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、Telnet、DNS、SNMP |
| 传输层 | 传输层 | TCP（可靠、面向连接）、UDP（不可靠、无连接） |
| 网络层 | 网络层 | IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP |
| 数据链路层+物理层 | 网络接口层 | 底层协议，提供物理传输媒介 |
📌 TCP vs UDP：TCP用于数据量少、可靠性要求高的场合；UDP用于数据量大、要求速度快的场合
应用层协议详解
| 协议 | 传输层 | 功能 |
|---|---|---|
| FTP | TCP | 文件传输，支持Bin和ASCII两种模式 |
| TFTP | UDP | 简单文件传输，不可靠，使用超时重传 |
| HTTP | TCP | 超文本传输 |
| SMTP | TCP | 简单邮件传输 |
| DHCP | UDP | 动态主机配置，支持固定/动态/自动分配 |
| Telnet | TCP | 远程登录 |
| DNS | - | 域名解析 |
| SNMP | - | 简单网络管理 |
五、IEEE 802协议族（掌握）
| 标准 | 名称 | 速率 | 传输介质 |
|---|---|---|---|
| IEEE 802.3 | 标准以太网 | 10Mb/s | 细同轴电缆 |
| IEEE 802.3u | 快速以太网 | 100Mb/s | 双绞线 |
| IEEE 802.3z | 千兆以太网 | 1000Mb/s | 光纤或双绞线 |
| IEEE 802.11 | 无线局域网WLAN | - | 无线 |
六、软件定义网络SDN（掌握）
SDN是一种新型网络创新架构，通过将网络设备的控制面与数据面分离，实现网络流量的灵活控制。
SDN三层架构图
SDN架构三层：
数据平面：哑交换机，仅提供数据转发
控制平面：逻辑中心化的SDN控制器，掌握全局网络信息
应用平面：基于SDN的网络应用
三大接口：
南向接口：与数据平面通信，采用OpenFlow协议
北向接口：与应用平面通信，可编程调用网络资源
东西向接口：多控制器之间通信，实现负载均衡
七、第五代移动通信技术5G（掌握）
5G具有高速率、低时延等特点，ITU定义了八大指标：
| 指标 | 4G | 5G |
|---|---|---|
| 流量密度 | 0.1 Tb/s·km² | 10 Tb/s·km² |
| 连接数密度 | 10万/km² | 100万/km² |
| 时延 | 空口10ms | 空口1ms |
| 移动性 | 350 km/h | 500 km/h |
| 能效 | 1倍 | 100倍 |
| 用户体验速率 | 10M b/s | 0.1~1G b/s |
| 频道效率 | 1倍 | 3倍 |
| 峰值速率 | 10 Gb/s | 20 Gb/s |
5G三大应用场景：
eMBB（增强移动宽带）：移动互联网流量爆炸式增长
uRLLC（超高可靠低时延通信）：工业控制、远程医疗、自动驾驶
mMTC（海量机器类通信）：智慧城市、智能家居、环境监测
5G采用服务化架构，支持网络切片，可按需定制逻辑独立的网络
八、存储与数据库（掌握）
1. 存储技术三大模式
DAS/NAS/SAN架构对比图
| 特性 | DAS（直连式存储） | NAS（网络接入存储） | SAN（存储区域网络） |
|---|---|---|---|
| 传输协议 | SCSI/FC/ATA | TCP/IP | FC |
| 传输对象 | 数据块 | 文件 | 数据块 |
| 安装难易度 | 不一定 | 简单 | 困难 |
| 适用对象 | 中小组织 | 中小组织、部门 | 大型组织、数据中心 |
2. 存储虚拟化与绿色存储
存储虚拟化：整合多个存储资源，提供统一逻辑视图，提高利用率、降低成本
绿色存储：节能环保，降低功耗，核心是容量、性能、能耗三者平衡
3. 数据结构模型
| 模型 | 结构 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 层次模型 | 树结构 | 简单清晰，查询效率高 | 不适合多对多联系 |
| 网状模型 | 有向图 | 可描述复杂联系 | 结构复杂，用户不易使用 |
| 关系模型 | 二维表格 | 简单清晰，操作方便 | 查询效率较低 |
4. 数据库类型
| 类型 | 特点 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| **关系型数据库(SQL)** | 支持ACID原则 | 易理解、易维护、完整性好 | 高并发下性能不足，扩展困难 |
| **非关系型数据库(NoSQL)** | 分布式、不保证ACID | 高并发、易扩展、弱结构化 | 事务支持弱，通用性差 |
NoSQL四大类型：
键值数据库：如Redis，高性能、高并发
列存储数据库：如HBase，应对分布式海量数据
面向文档数据库：如MongoDB，查询效率高
图形数据库：如Neo4j，以图方式存储实体关系
5. 数据仓库
数据仓库是面向主题、集成、非易失、随时间变化的数据集合，用于支持管理决策。
数据仓库体系结构图
| 组件 | 说明 |
|---|---|
| 数据源 | 系统基础，数据源泉 |
| 数据存储与管理 | 系统核心 |
| OLAP服务器 | 按多维模型组织数据，支持多角度分析（ROLAP/MOLAP/HOLAP） |
| 前端工具 | 查询、报表、分析、数据挖掘工具 |
九、信息安全（掌握）
1. CIA三要素
保密性：信息不被泄露给未授权者（加密、访问控制）
完整性：保护资产的正确和完整（阻止未授权修改）
可用性：授权实体需要时可访问和使用
2. 信息系统安全四层次
设备安全：稳定性、可靠性、可用性
数据安全：秘密性、完整性、可用性
内容安全：政治、法律、道德层次
行为安全：秘密性、完整性、可控性（动态安全）
3. 加密技术
| 体制 | 特点 | 典型代表 |
|---|---|---|
| 对称加密 | 加密解密密钥相同 | DES |
| 非对称加密 | 加密解密密钥不同，公钥可公开 | RSA |
其他安全技术：
Hash函数：将任意长报文映射为定长Hash码，具有错误检测能力
数字签名：证明身份和数据真实性，满足不可抵赖、不可伪造、可仲裁
认证：确保报文发送者和接收者真实性及完整性，与数字签名的区别在于共享保密数据 vs 公开数据
4. 信息系统安全分类
| 安全类别 | 主要威胁 |
|---|---|
| 计算机设备安全 | 抗否认性、可审计性、可靠性 |
| 网络安全 | 网络监听、口令攻击、DoS/DDoS、漏洞攻击、僵尸网络、网络钓鱼、网络欺骗、SQL注入、APT |
| 操作系统安全 | 计算机病毒、逻辑炸弹、特洛伊木马、后门、隐蔽通道 |
| 数据库系统安全 | 存储而非传输的数据安全问题 |
| 应用系统安全 | Web安全管理 |
5. 网络安全技术
| 技术 | 功能 |
|---|---|
| 防火墙 | 监控进出流量，数据包过滤、应用网关、代理服务 |
| **IDS（入侵检测系统）** | 被动监管，发现违规行为并报警 |
| **IPS（入侵防护系统）** | 主动防护，直接嵌入网络流量拦截攻击 |
| **VPN（虚拟专用网络）** | 在公用网络中建立安全数据通道 |
| 安全扫描 | 漏洞扫描、端口扫描、密码类扫描 |
| 网络蜜罐 | 主动防御，诱捕攻击者 |
6. Web威胁防护技术
| 技术 | 描述 |
|---|---|
| Web访问控制 | IP地址、用户名/口令、PKI认证 |
| **单点登录(SSO)** | 一点登录、多点访问 |
| 网页防篡改 | 时间轮询、核心内嵌、事件触发、文件过滤驱动 |
| Web内容安全 | 电子邮件过滤、网页过滤、反间谍软件 |
7. 下一代防火墙(NGFW)
在传统防火墙基础上新增：IPS、基于应用识别的可视化、智能防火墙
- 安全行为分析(UEBA)
通过用户画像和异常检测，发现用户或实体行为异常，架构包括：数据获取层、算法分析层、场景应用层
9. 网络安全态势感知
基于安全大数据，进行数据整合、特征提取、态势评估和预测，关键技术包括：海量多元异构数据汇聚融合、多类型威胁评估、态势评估与决策支撑、可视化
十、信息技术发展展望（了解）
计算机硬件：超高速、超小型、平行处理、智能化
计算机软件："软件定义一切"
网络技术：NB-IoT、eMTC、IIoT、URLLC
存储和数据库：模型拓展、架构解耦
信息安全：从传统安全理念过渡到可信计算理念
十一、本章真题小测
Q1：OSI参考模型中，（ ）负责确保数据可靠、顺序、无错地从A点传输到B点。
A. 网络层 B. 传输层 C. 会话层 D. 数据链路层
Q2：下列不属于网络安全技术的是（ ）。
A. 防火墙 B. IDS C. VPN D. OLAP
Q3：5G的三大应用场景不包括（ ）。
A. eMBB B. uRLLC C. mMTC D. NB-IoT
Q1答案：B. 传输层解析：
- 传输层核心职责是为端到端主机应用提供可靠、有序、无差错的数据传输服务，TCP 协议就是典型实现；
- 网络层负责主机间路由寻址、转发分组；会话层建立维护会话连接；数据链路层负责相邻节点链路内帧的差错控制，不负责跨节点全程端到端可靠传输。
Q2答案：D. OLAP解析：
- 防火墙、IDS（入侵检测系统）、VPN（虚拟专用网）都是主流网络安全防护技术；
- OLAP 是联机分析处理，属于数据仓库、大数据分析类技术，和网络安全无关。
Q3答案：D. NB-IoT解析：5G 三大标准应用场景：
- eMBB（增强型移动宽带）、2. uRLLC（超高可靠超低时延通信）、3. mMTC（海量机器类通信）；NB-IoT 是窄带物联网，属于低功耗广域物联网技术，不属于 5G 三大场景分类。
最终汇总答案Q1：B；Q2：D；Q3：D