计算机网络操作系统课件张浩军版

计算机网络与操作系统欢迎来到计算机网络与操作系统课程本课程将深入探讨网络通信和系统管理的核心概念让我们一起揭开计算机世界的神秘面纱课程主要内容计算机网络基础网络协议与层次12探索网络通信的基本原理和架深入了解OSI和TCP/IP模型的构各个层次操作系统概念系统资源管理34学习操作系统的核心功能和管掌握进程、内存和文件系统的理机制管理技术计算机网络基础网络定义网络目标计算机网络是互联的计算设备系统，通过通信链路交换数据它提高数据通信效率，实现远程资源访问，增强系统可靠性和负载实现资源共享和协同工作均衡能力网络的分类和拓扑结构按覆盖范围分类常见拓扑结构局域网（LAN）、城域网（MAN）、总线型、星型、环型、树型、网状广域网（WAN）按规模分类小型网络、中型网络、大型网络、超大型网络参考模型与参考模型OSI TCP/IP应用层1为应用程序提供网络服务表示层与会话层2数据格式转换和会话控制（仅OSI模型）传输层3端到端的可靠数据传输网络层4路由选择和寻址数据链路层5相邻节点间的数据传输物理层6比特流的传输物理层功能传输介质编码与调制定义物理连接的电气和机械特性，传输双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等将数字信号转换为模拟信号，适应传输比特流介质特性数据链路层帧定界地址识别差错控制流量控制确定数据帧的起始和结束识别源和目的地的物理地址检测和纠正传输错误调节发送速率，防止接收方缓冲区溢出网络层路由选择1决定数据包的最佳路径逻辑寻址2分配和管理IP地址分组转发3根据路由表转发数据包拥塞控制4管理网络流量，避免拥塞传输层（传输控制协议）（用户数据报协议）TCP UDP•面向连接的可靠传输•无连接的不可靠传输•流量控制和拥塞控制•低开销，高效率•数据分段和重组•适用于实时应用应用层电子邮件万维网SMTP、POP

3、IMAP协议HTTP、HTTPS协议文件传输即时通信FTP、SFTP协议XMPP、SIP协议局域网特点技术覆盖范围小，传输速率高，延迟以太网（IEEE

802.3）是最常用低，通常由单一组织拥有的局域网技术设备应用交换机、路由器、网桥等用于构办公网络、校园网、家庭网络等建局域网广域网覆盖范围广1跨越城市、国家甚至洲际复杂拓扑2多种网络技术和协议集成低速高延迟3相比局域网传输速率较低运营商管理4通常由电信运营商提供服务Internet定义核心技术全球最大的互联网络系统，连接世界各地的计算机网络基于TCP/IP协议栈，使用分组交换和路由技术服务发展趋势提供WWW、电子邮件、文件传输、即时通信等多种服务物联网、5G、云计算等新技术不断融入Internet子网划分与路由寻址子网划分路由寻址将大型网络分割成多个较小的网络，提高网络效率和安全性使路由器根据IP地址和路由表决定数据包的转发路径包括静态路由用子网掩码来定义子网边界和动态路由两种方式网络设备路由器交换机在网络层工作，连接不同网络并选择在数据链路层工作，提供高效的局域最佳路径网内部通信防火墙调制解调器过滤网络流量，保护内部网络免受外将数字信号转换为模拟信号，实现远部威胁程通信路由协议RIP1基于跳数的距离矢量协议，适用于小型网络OSPF2链路状态协议，适用于大型网络，收敛速度快BGP3自治系统间路由协议，用于Internet骨干网络EIGRP4思科专有协议，结合距离矢量和链路状态特性应用层协议常见应用层协议包括HTTP（网页访问）、FTP（文件传输）、SMTP（邮件发送）、DNS（域名解析）和DHCP（动态主机配置）等网络安全加密技术身份认证使用SSL/TLS等协议保护数据传验证用户身份，防止未授权访问输安全入侵检测访问控制监控网络流量，识别可疑活动限制用户对网络资源的访问权限操作系统概述定义类型操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件它为用户程•单用户操作系统序提供服务，实现人机交互•多用户操作系统•实时操作系统•分布式操作系统操作系统的功能和特点处理机管理存储器管理文件管理设备管理调度和分配CPU资源分配和回收内存空间组织和维护文件系统控制和协调I/O设备进程管理进程创建1分配资源，初始化进程控制块进程调度2决定哪个进程获得CPU执行权进程同步3协调多个进程的执行顺序进程通信4实现进程间的数据交换进程终止5释放资源，清理进程控制块进程同步与互斥临界区信号量访问共享资源的代码段，需要互用于协调进程行为的整型变量斥访问管程条件变量将共享变量和对其操作封装在一允许进程等待某个条件变为真起的程序结构死锁死锁条件处理策略•互斥条件•预防死锁•请求与保持条件•避免死锁•不剥夺条件•检测死锁•循环等待条件•解除死锁内存管理地址转换1逻辑地址到物理地址的映射内存分配2为进程分配内存空间内存保护3防止进程访问未授权的内存区域内存共享4多个进程共享同一内存区域虚拟内存页面置换选择要换出的页面页表管理维护页面映射关系缺页处理处理页面不在内存的情况写回策略决定何时将修改的页面写回磁盘文件管理文件组织文件访问管理文件的逻辑结构和物理存储控制文件的读写和执行权限空间分配目录管理管理磁盘空间的分配和回收维护文件系统的层次结构输入输出管理设备驱动程序缓冲管理提供标准接口，隐藏设备硬件细协调CPU和I/O设备之间的速度节差异设备调度错误处理优化I/O请求的处理顺序，提高检测和处理I/O操作中的错误效率操作系统的发展趋势云操作系统智能化物联网支持支持云计算和分布式资源管理集成人工智能和机器学习技术适应多样化设备和低功耗需求。