关于存储与网络基础的详细讲解（从属GESP二级内容）
本章内容
内存分类详解
网络分层模型
网络IP
世界上没有白写的 for 循环，
每一次重复，都在优化你的逻辑结构。
📘 一、内存分类详解：RAM、ROM、Cache 的区别与作用
一、🔸 RAM（随机存储器，Random Access Memory）
| 特性 | 说明 |
| 功能 | 临时保存当前正在运行程序的数据、变量、中间结果 |
| 是否可写 | ✅ 可写 |
| 是否断电失效 | ✅ 是（易失性存储器） |
| 应用场景 | 操作系统运行、浏览器打开的网页、程序加载后的数据存储 |
| 存取速度 | 中等，通常比 Cache 慢、比硬盘快 |
📌 示例：
- • 你打开 Word，正在编辑一篇文档，此时文档临时存储在 RAM 中；
- • 若突然断电，你未保存的内容将全部丢失，因为 RAM 是易失的。
二、🔸 ROM（只读存储器，Read Only Memory）
| 特性 | 说明 |
| 功能 | 固化系统启动程序（如 BIOS）、不可随意修改 |
| 是否可写 | ❌ 否（常规 ROM 写入非常困难） |
| 是否断电失效 | ❌ 否（非易失性存储器） |
| 应用场景 | 开机自检程序（POST）、嵌入式设备固件，如电视主板控制系统等 |
| 存取速度 | 慢于 RAM，通常用于启动阶段的一次性读取操作 |
📌 示例：
- • 电脑开机时自动检测硬件并进入操作系统启动画面，这段初始化程序存放在 ROM 中；
- • BIOS 就是烧录进 ROM 的典型例子。
三、🔸 Cache（高速缓存）
| 特性 | 说明 |
| 功能 | 缓存 CPU 常用数据与指令，提升运行速度 |
| 是否可写 | ✅ 可读写 |
| 是否断电失效 | ✅ 是（属于 RAM 的一种，高速易失性存储器） |
| 应用场景 | CPU 与 RAM 之间的中间缓冲区，分为 L1、L2、L3 缓存 |
| 存取速度 | 极快（尤其是 L1，接近 CPU 时钟速度） |
📌 层级：
- • L1 Cache：每个核心私有，速度最快，容量最小（一般为 32KB~256KB）；
- • L2 Cache：每核私有或共享，速度次之；
- • L3 Cache：多核共享，容量大但速度最慢（相对而言）。
📌 示例：
- • CPU 在执行循环语句时，不断重复访问相邻的内存地址，此时 Cache 呈现压倒性优势，极大减少对 RAM 的访问。
四、🔍 三者对比汇总表
| 项目 | RAM | ROM | Cache |
| 是否可读写 | ✅ 可读写 | ❌ 通常只读 | ✅ 可读写 |
| 是否断电丢失 | ✅ 是（易失） | ❌ 否（非易失） | ✅ 是（易失） |
| 主要功能 | 存储程序运行时数据 | 存储启动程序、固件 | 缓存 CPU 与主存间高频数据 |
| 存取速度 | 较快 | 慢 | 非常快（L1 几乎与 CPU 同速） |
| 容量 | 通常为 GB 级（4~32GB） | 较小（KB~MB 级） | 非常小（L1 数十 KB，L3 数 MB） |
| 典型应用 | 应用程序、游戏、系统运行空间 | BIOS、嵌入式设备固件 | 程序局部变量、循环计数器、指令缓冲 |
五、🧪 GESP 可能题型举例
✅ 单选题
下列哪种存储器断电后数据不会丢失？
A. RAM B. ROM C. Cache D. 寄存器
✅ 答案：B
✅ 判断题
“Cache 是 ROM 的一种，断电不丢失。” (✘ 错)
🌐 二、网络分层模型详解
🔍 GESP 二级知识点：掌握 TCP/IP 与 OSI 分层模型的基本结构与作用
一、为什么需要网络分层？
- • 现实问题： 网络通信涉及众多复杂任务，如物理传输、路径选择、数据加密、格式标准……
- • 解决方式： 将通信任务“拆分成层”，每一层专注完成自己的功能，简化网络设计与实现。
- • 目标： 分层让协议设计更模块化、可复用、易于实现与维护。
二、📘 OSI 七层模型（理论模型）
| 层级 | 名称 | 功能概述 | 常见协议/设备 |
| 第七层 | 应用层 | 面向用户的软件接口，如浏览器、邮件等 | HTTP、FTP、SMTP |
| 第六层 | 表示层 | 数据表示、加密解密、压缩解压 | ASCII、JPEG、MP3 |
| 第五层 | 会话层 | 会话管理、控制连接开始/维护/终止 | RPC、NetBIOS |
| 第四层 | 传输层 | 端到端 的数据传输、错误检测、流量控制 | TCP、UDP |
| 第三层 | 网络层 | 寻址与路由，负责数据从源头到目的地的转发 | IP、ICMP、ARP |
| 第二层 | 数据链路层 | 成帧、差错检测，点对点传输 | Ethernet、PPP、MAC地址 |
| 第一层 | 物理层 | 电气信号传输、硬件设备 | 网线、集线器、光纤、无线电 |
📌 记忆口诀：
自下而上：“物数网传会表应”
自上而下：“应表会传网数物”
三、📗 TCP/IP 四层模型（实际应用模型）
| 层级 | 名称 | 功能概述 | 对应 OSI 层 |
| 第四层 | 应用层 | 用户交互：浏览网页、收发邮件等 | OSI 的 应用层 + 表示层 + 会话层 |
| 第三层 | 传输层 | 端到端传输、保证数据完整性 | OSI 的 第四层 |
| 第二层 | 网络层 | 地址分配、路径选择 | OSI 的 第三层 |
| 第一层 | 网络接口层 | 硬件层传输与驱动 | OSI 的 第二 + 第一层 |
📌 TCP/IP 更贴近真实网络中协议的实现，浏览器、QQ、微信、DNS 等都基于它构建通信。
四、📊 对比表：OSI 七层 vs TCP/IP 四层
| OSI 七层模型 | TCP/IP 四层模型 | 功能说明 |
| 应用层 | 应用层 | 提供应用程序接口 |
| 表示层 + 会话层 | （合并入 TCP/IP 的应用层） | |
| 传输层 | 传输层 | TCP/UDP 控制端到端通信 |
| 网络层 | 网络层 | IP 协议控制寻址和路由 |
| 数据链路层 + 物理层 | 网络接口层 | 数据帧传输、介质控制 |
五、📌 常见协议一览（分层归属）
| 协议 | 所属层级 | 功能简介 |
| HTTP/HTTPS | 应用层 | 网页传输 |
| FTP | 应用层 | 文件传输 |
| SMTP/POP3 | 应用层 | 邮件传输 |
| DNS | 应用层 | 域名解析 |
| TCP/UDP | 传输层 | 面向连接/无连接的传输 |
| IP | 网络层 | 逻辑寻址与数据包路由 |
| ICMP/ARP | 网络层 | 网络控制（如 Ping）/地址解析 |
| Ethernet | 数据链路层（OSI） | 实现局域网通信 |
| Wi-Fi | 物理+链路层 | 无线接入层技术 |
六、🧪 GESP 真题可能形式（示例）
✅ 单选题
下列哪个协议工作在传输层？
A. HTTP B. IP C. TCP D. DNS
答案：C
✅ 判断题
OSI 模型中，数据链路层属于硬件层。(✘ 错，属于逻辑链路传输层)
✅ 填空题
OSI 七层模型中，提供数据加密与压缩功能的是：________。
答案：表示层
七、📌 学习建议与技巧
- • 重点掌握：TCP/IP 四层模型的功能与协议归属，这是实际考试中出现最多的内容。
- • OSI 七层作为理论背景，重点记忆层次与含义，以及对应的协议位置。
- • 理解网络分层有助于调试网络问题、理解软件通信结构。
🌐 三、网络划分、IP 地址与子网掩码详解
📚 GESP 二级考纲明确要求掌握 IP 地址、子网掩码的基本概念与网络划分原理。
一、什么是 IP 地址？
| 概念说明 | 内容 |
| IP 地址（Internet Protocol Address） | 是计算机在网络中的唯一标识（就像“网络身份证”），用于设备间通信。 |
| IPv4 格式 | 由四个 0~255 之间的十进制数构成，以点分十进制表示，如： |
| 总长度 | IPv4 地址为 32 位（二进制），每 8 位组成一个“字节段” |
二、IP 地址的组成结构
| 项目 | 说明 |
| 网络号 | 表示所属的网络 |
| 主机号 | 表示该网络中的具体设备 |
| 区分方式 | 通过“子网掩码”来划分 |
📌 举例说明：
IP 地址：192.168.10.5
子网掩码：255.255.255.0
=> 网络地址：192.168.10.0
=> 主机地址范围：192.168.10.1 ~ 192.168.10.254三、什么是子网掩码？
| 项目 | 内容说明 |
| 定义 | 子网掩码用来“划分”IP地址的网络部分和主机部分 |
| 表示方式 | 与 IP 地址类似，也是 32 位二进制，用十进制点分写法 |
| 常见子网掩码 |
（A类） |
📌 判断规则：
- • 掩码中
1表示 网络号位 - • 掩码中
0表示 主机号位
📘 举例说明（以二进制形式分析）：
IP: 11000000.10101000.00000001.00000101 → 192.168.1.5
掩码: 11111111.11111111.11111111.00000000 → 255.255.255.0
网络号: 11000000.10101000.00000001.00000000 → 192.168.1.0
主机号: 00000101 → .5四、CIDR 表示法（可拓展知识）
| 形式 | 含义 |
|
表示 | 前 24 位是网络号，相当于掩码 255.255.255.0 |
|
表示 | 前 16 位是网络号，相当于掩码 255.255.0.0 |
例：192.168.10.5/24 表示网络为 192.168.10.0，可容纳 254 台主机。
五、网络划分与私有地址范围（GESP常考）
- • 计算机网络的分类：WAN（广域网）、MAN（城域网）、LAN（局域网）；
| 类别 | IP 范围 | 用途 |
| A类私有网段 | 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 | 大型企业内部使用 |
| B类私有网段 | 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 | 中型企业 |
| C类私有网段 | 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 | 家用路由器、局域网 |
六、域名
- 1. 域名定义
-
- • 域名是互联网上用于标识一台计算机或一组计算机的易记字符串，对应一个或多个 IP 地址。
- 2. 分级结构
-
- • 顶级域名 (TLD)：最右侧部分，如
.com、.org、.cn等。 - • 二级域名：紧挨在顶级域名前的部分，例如
example.com中的example。 - • 子域名（三级及更低级）：在二级域名前可以再做划分，如
www.example.com中的www。
- • 顶级域名 (TLD)：最右侧部分，如
- 3. 常见顶级域名含义
-
- •
.com（Commercial）：最常见，最初为商业机构使用，现在注册不限行业。 - •
.org（Organization）：最初面向非盈利组织，现多用于公益或开源项目。 - •
.net（Network）：原为网络服务提供商保留，现在也可自由注册。 - •
.cn（China）：中国国家/地区顶级域名，常见二级如.com.cn、.net.cn、.org.cn、.gov.cn等。
- •
- 4. 域名注册与唯一性
-
- • 每个域名在同一层级下必须唯一，通过注册商向对应注册局申请并按年续费。
- • 注册时需填写基本信息，审核通过后方可生效。
- 5. DNS 简要流程
-
- • 用户在浏览器输入域名 → 本地 DNS 或运营商 DNS 查询 → 找到对应的 IP → 浏览器与服务器建立连接。
- • 常见记录类型：A 记录（IPv4）、AAAA 记录（IPv6）、CNAME（别名）、MX（邮件服务器）、NS（授权 DNS 服务器）等。
七、📌 真题与考试形式示例
✅ 单选题
IP 地址 192.168.1.1 是以下哪一类地址？
A. 公网地址
B. 广播地址
C. 私有地址
D. 回环地址
✅ 答案：C
✅ 判断题
子网掩码 255.255.255.0 表示一个网段最多可容纳 256 台主机。 (✘ 错)
解释：有效主机数 = 2⁸ − 2 = 254（去掉网络地址和广播地址）
八、📘 网络划分常见计算公式
| 项目 | 公式/规则 |
| 可用主机数 |
|
| 网络地址 | IP 与 子网掩码按位与运算 |
| 广播地址 | 网络地址中主机位全设为 1 |
| IP 分类 | A类（1.0.0.0 ~ 126.255.255.255） |
九、🔍 学习与记忆技巧
- • 子网掩码“255”越多，表示网络部分越长，主机数量越少。
- •
192.168.*.*段 = 家用路由器最常用的内网地址。 - • “IP + 掩码” = 定位网络，“主机号部分” = 唯一设备编号。
✅ GESP 精选选择题（10 题 ）
1. 下列哪种存储器断电后仍然保留数据？
A. RAM
B. ROM
C. Cache
D. 寄存器
✅ 答案：B
📝 解析：
- • ROM（只读存储器）是非易失性存储器，断电后仍能保存数据；
- • RAM 与 Cache 都是易失性存储器，断电后内容丢失。
2. 在冯·诺依曼结构中，主存（RAM）的主要作用是：
A. 启动系统
B. 存放程序与数据
C. 显示图像
D. 处理运算结果
✅ 答案：B
📝 解析：
RAM 是运行中程序的数据与指令存储区域；开机启动用的是 ROM，而运算由 CPU 执行，RAM 不直接负责图像显示。
3. Cache 的主要作用是：
A. 存放开机程序
B. 临时文件保存
C. 提高 CPU 与内存的数据交换效率
D. 存储网页内容
✅ 答案：C
📝 解析：
Cache 是连接 CPU 与主存的高速缓冲区，用于加快数据访问速度，属于内部存储层次。
4. 在 TCP/IP 模型中，TCP 协议属于哪一层？
A. 应用层
B. 网络层
C. 传输层
D. 数据链路层
✅ 答案：C
📝 解析：
TCP 是传输层协议，用于实现端到端的可靠通信，负责数据拆分、重传、排序等。
5. OSI 七层模型中，控制通信会话建立与关闭的功能属于哪一层？
A. 表示层
B. 会话层
C. 网络层
D. 应用层
✅ 答案：B
📝 解析：
**会话层（Session Layer）**用于管理连接会话，如用户登录/登出、会话同步等。
6. 在 TCP/IP 模型中，DNS 协议属于哪一层？
A. 应用层
B. 传输层
C. 网络层
D. 链路层
✅ 答案：A
📝 解析：
DNS 是域名解析服务，属于应用层协议，用于将域名映射为 IP 地址，服务于上层应用。
7. 下列哪一个不是合法的 IPv4 地址？
A. 192.168.1.1
B. 10.0.0.256
C. 172.16.1.1
D. 8.8.8.8
✅ 答案：B
📝 解析：
IPv4 每一段最大为 255，256 非法；10.0.0.* 是私有地址，合法。
8. 子网掩码 255.255.255.0 表示主机号部分有多少位？
A. 8 位
B. 16 位
C. 24 位
D. 32 位
✅ 答案：A
📝 解析：
掩码中 255 = 二进制 8 个 1，即网络号；共 32 位，剩下 32−24=8 位用于主机号。
9. 使用 192.168.1.0/24 网段，可以分配的最多主机 IP 数是：
A. 254
B. 256
C. 255
D. 253
✅ 答案：A
📝 解析：
8 位主机号：2⁸ = 256，但需减去 1 个网络地址和 1 个广播地址 → 256−2=254
10. 下列哪个地址属于私有 IP 地址范围？
A. 172.32.0.1
B. 192.168.1.100
C. 8.8.8.8
D. 11.0.0.1
✅ 答案：B
📝 解析：
192.168.x.x 是 C 类私有地址。A 是超出 B 类私网段，C 是谷歌 DNS（公网），D 是 A 类公网。
✅ GESP 精选判断题（10 题 ）
1. RAM 是一种易失性存储器，断电后数据将全部丢失。
✅ 正确
📘 解析：RAM 用于临时存储运行数据，断电即清空，属典型易失性存储器。
2. Cache 是一种非易失性高速存储器，可以永久保存程序运行状态。
❌ 错误
📘 解析：Cache 属于高速但易失性存储器，断电后内容会消失，不能永久保存。
3. ROM 通常用于存储操作系统中的 BIOS 启动程序，内容不可修改。
✅ 正确
📘 解析：ROM 是只读存储器，BIOS 程序常固化其中，不可轻易更改（EEPROM 可有限写入）。
4. TCP 协议是一种面向连接的协议，工作在传输层。
✅ 正确
📘 解析：TCP 确保端到端可靠通信，属于传输层协议，对应 OSI 第四层。
5. OSI 七层模型中，表示层负责数据的压缩与加密。
✅ 正确
📘 解析：表示层在应用层下，作用包括数据格式转换、压缩、加密等。
6. 数据链路层负责将数据分割为帧并进行物理传输。
✅ 正确
📘 解析：数据链路层处理帧的构建、校验、介质访问等，与物理层协作完成传输。
7. 在 IP 地址 192.168.1.0/24 中，有效主机数为 255 台。
❌ 错误
📘 解析：应为 2⁸ − 2 = 254，去除网络地址和广播地址。
8. DNS 协议属于网络层，用于域名与 IP 的映射。
❌ 错误
📘 解析：DNS 属于应用层协议，用于解析域名到 IP 地址。
9. 所有 172.16.0.0 到 172.31.255.255 范围内的 IP 均为私有地址。
✅ 正确
📘 解析：这是 B 类私网地址范围，GESP 题中常直接考私网地址段记忆。
10. IP 地址中的每一段最大不能超过 255。
✅ 正确
📘 解析：IPv4 使用 8 位无符号整数表示，最大值为 255；超过即为非法 IP。