计算机体系结构与安全技术问答

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49、命中率的定义是在缓存中找到的访问次数的比例。一个处理器的未命中率为1%，这个数字意味着什么？

该处理器在进行数据访问时，有1%的概率在缓存中找不到所需数据，需要从主存中获取；相应地，其命中率为99%，即有99%的概率能直接从缓存中获取到所需数据。

50、对于缓存读取，如果发生未命中，处理器通常会将一块数据读入缓存。这样做的好处是什么？

统计显示，每当发生读取未命中时，将块数据从主存移动到缓存可减少总体访问时间，从而提高机器速度。

因为预测算法预见相邻位置的数据可能也会立即被需要，所以将更多相邻位置的数据移入缓存。

51、计算机A比计算机B快n倍意味着：[ ] 性能(A) / 性能(B) = n [ ] 执行时间(B) / 执行时间(A) = n [ ] 性能(A) / 性能(B) = 1/n [ ] 执行时间(B) / 执行时间(A) = 1/n

性能(A) / 性能(B) = n；执行时间(B) / 执行时间(A) = n

52、请给出一个增强现实在日常生活中能帮助我们的例子（提示：汽车技术）。

在汽车技术中，增强现实可以将导航、速度等信息以虚拟图像的形式叠加在现实的道路场景上，让驾驶员更直观地获取信息，无需频繁低头看仪表盘或导航设备，从而提高驾驶的安全性和便利性。

53、将左边的每个术语与右边相应的事实进行匹配。基础设施即服务（IaaS）：云上的存储和其他资源。软件即服务（SaaS）：客户可以选择使用的软件。平台即服务（PaaS）：云提供Windows和Linux系统。

IaaS对应云上的存储和其他资源；

SaaS对应客户可选择使用的软件；

PaaS对应云提供Windows和Linux系统。

54、一台主机电脑有4GB内存，每个虚拟机需要1GB内存，这台主机电脑可以容纳多少个虚拟机？

4个

55、虚拟化通常涉及一台物理计算机和一个宿主操作系统。宿主计算机通过一个称为虚拟机监视器（VMM）的层来支持虚拟机。VMM 能否取代宿主操作系统？

VMM 可以取代宿主操作系统。VMM 可以直接在真实硬件上运行，而无需“宿主”操作系统，此时 VMM 就是（最小化的）操作系统。

56、对AWS中的移动计算进行研究。列出AWS提供的移动服务。

AWS提供的移动服务包括：

Amplify


可自动配置和管理为移动应用提供支持的后端服务。用户只需选择所需功能，如身份验证、分析或离线数据同步等，还能通过 Amplify 库和 UI 组件将这些功能集成到应用中。

AWS IoT Device SDK


使设备能够使用 MQTT、HTTP 或 WebSockets 协议与 AWS IoT Core 连接、认证和交换消息。

支持语言包括：

C

JavaScript

Arduino

包含客户端库、开发指南和制造商移植指南。

AWS CloudWatch


为所有设备和网络使用提供集中监控服务。

57、量子计算和传统计算有什么区别？

传统计算基于经典力学，以比特作为计算的基本单位；而量子计算基于量子力学，以量子比特（qubit）为基本计算单位。

量子比特的量子态可以是 |0⟩、|1⟩ 或二者的线性组合（即叠加态），这是传统比特所不具备的特性。

58、如今大多数程序用C和Java编写，编写汇编语言程序有什么好处吗？

汇编语言程序编写的优势

编写汇编语言程序有一定好处。汇编语言是最接近与计算机通信的语言，它以易于记忆和理解的格式呈现CPU使用的机器语言（1和0）。

只有汇编语言能充分利用处理器架构的优势

可直接对硬件进行操作和控制

实现对计算机底层资源的高效利用

此外，用机器语言编写的程序效率最高，汇编语言与之紧密相关，在对性能要求极高的场景中，汇编语言编写的程序能发挥重要作用。

59、队列有两个指针FRONT和BACK。编写两个函数，（1）Enqueue() — 将数据移入队列。（2）Dequeue() — 将数据移出队列。

以下是使用Python实现的Enqueue和Dequeue函数示例：

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = []
        self.front = 0
        self.back = 0

    def enqueue(self, data):
        self.items.append(data)
        self.back = len(self.items)

    def dequeue(self):
        if self.front == self.back:
            return None
        data = self.items[self.front]
        self.front += 1
        return data

# 示例使用
queue = Queue()
queue.enqueue(1)
queue.enqueue(2)
print(queue.dequeue())
print(queue.dequeue())

在上述代码中，定义了一个

Queue

类，

enqueue

函数用于将数据添加到队列尾部，

dequeue

函数用于从队列头部移除数据。

60、一家手机服务提供商每秒可连接1000人。由于突发紧急情况，每秒的来电请求达到999人。计算等待服务的人数。解释为什么结果显示几乎无人得到服务？

根据公式，流量强度 $
ho = lambda / mu$，其中 $lambda$ 是到达率（每秒 999 人），$mu$ 是处理率（每秒 1000 人），则：

ρ=9991000=0.999ρ=9991000=0.999

队列中预期的人数 $N = frac{
ho}{1 –
ho}$：

N=0.9991−0.999=999N=0.9991−0.999=999

当到达率接近处理率时，流量强度 $
ho$ 接近 1，队列中的人数趋近于无穷大，意味着越来越多的人会在队列中等待而不被处理，所以结果显示几乎无人得到服务。

61、一位程序员想为另一家公司开发的软件应用程序添加功能。不幸的是，他没有可修改的源代码。他应该怎么做来完成工作？

他可以采用软件逆向工程（SRE）的方法，从二进制可执行文件中提取设计和实现信息，尝试揭示源代码。可以使用IDA、Ghidra等调试工具进行反汇编、反编译等操作，以获取相关代码信息，进而添加所需功能。

62、为什么大多数音乐电台使用调频（FM）而非调幅（AM）？

因为与调幅相比，调频能提供更好的音质。

63、描述五层 TCP/IP 模型中各层的功能。

五层 TCP/IP 模型各层功能

应用层


负责处理应用程序的逻辑，为用户提供应用接口。

传输层


常用传输控制协议（TCP），提供可靠的字节流传输和虚拟连接服务。通过序列号确认和必要时的数据包重传，确保数据准确有序地从源程序传输到目标程序。还通过“端口号”确保数据准确到达相应应用程序。

网络层


负责将数据路由到指定位置。

数据链路层


负责将网络层传来的数据封装成帧，在相邻节点间传输。

物理层


涉及实际用于生成待路由数据的硬件。

64、有人说TCP更好，因为它基于连接，意味着可以纠错。有人说UDP更好，因为它速度更快。你对此有什么看法？

TCP与UDP的选择

TCP和UDP各有优势，选择哪种协议取决于具体的应用场景。

文件传输

这类需要保证无任何错误的场景，

TCP

是完美选择。

能提供可靠的流传输和虚拟连接服务

可通过顺序确认和必要时的数据包重传纠错

IP语音/视频

这类应用，只要语音与说话者同步，毫秒级的错误不易被察觉，

UDP

更合适。

无连接、开销小、速度快

虽然不保证数据包的传递，可能会有丢包情况

但对于实时性要求高的应用，丢包比等待延迟的数据包更可取

65、就吞吐量而言，以太网交换机和集线器有什么区别？

集线器是共享带宽设备，提供10Mb/s或100Mb/s的

总数据吞吐量

，由其所有端口共享；而交换机的每个端口都能获得10Mb/s或100Mb/s带宽。

66、一个单队列单服务器路由器的处理能力为 1000 Mb/s。当数据包到达速率为 500 Mb/s 时，求出路由器中等待处理的数据包数量和平均等待时间（毫秒）。当数据包到达速率达到 990 Mb/s 时，会发生什么情况？

首先，定义流量强度

ρ=λμ(ρ<1)ρ=λμ(ρ<1)

队列中预期的用户数量

N=ρ1−ρN=ρ1−ρ

总预期等待时间

T=1μ−λT=1μ−λ

其中：

$ lambda $ 为数据包到达速率

$ mu $ 为处理速率

---

示例 1：

$ lambda = 500 , ext{Mb/s} $

$ mu = 1000 , ext{Mb/s} $

计算：

流量强度：

ρ=5001000=0.5ρ=5001000=0.5

队列中的数据包数量：

N=0.51−0.5=1N=0.51−0.5=1

总预期等待时间：

T=11000−500=1500s=2msT=11000−500=1500s=2ms

---

示例 2：

$ lambda = 990 , ext{Mb/s} $

$ mu = 1000 , ext{Mb/s} $

计算：

流量强度：

ρ=9901000=0.99ρ=9901000=0.99

队列中的数据包数量：

N=0.991−0.99=99N=0.991−0.99=99

总预期等待时间：

T=11000−990=110s=100msT=11000−990=110s=100ms

---

结论：

随着 $
ho $ 接近 1，队列中的用户数量 $ N $ 趋近于无穷大，等待时间 $ T $ 也趋近于无穷大。这意味着越来越多的数据包会在队列中等待处理，排队长度会不断增加，等待时间会变得极长。

67、对于CISSP认证，信息安全的研究分为十个领域。列出信息安全的十个领域。

访问控制

应用开发安全

业务连续性和灾难恢复规划

密码学

信息安全治理和风险管理

法律、法规、调查与合规

运营安全

物理安全

安全架构与设计

电信与网络安全

68、描述虚拟专用网络（VPN）的工作原理以及为何它被认为是一种安全的连接方式。

VPN的工作原理与安全性

VPN使用额外协议对流量进行加密，为用户提供一个虚假的IP地址，使得追踪指向其他地方而非用户真实位置。它还能提供用户认证和完整性检查。

VPN常被用于在不可信网络上提供安全的网络通信，通过加密特定网络流量，保护受保护网络与外部网络之间的数据传输，防止数据在传输过程中被窃取或篡改，所以被认为是安全的连接。

69、为什么成对防火墙可以提高物联网控制网络和企业网络的安全性？

网络安全架构说明

成对防火墙位于企业网络和SCADA网络之间，数据服务器置于DMZ中。

第一个防火墙


可阻挡发往SCADA网络或DMZ中服务器的任意数据包。

第二个防火墙


能防止来自受损设备的不必要流量进入SCADA网络，还能避免SCADA网络流量影响DMZ中的共享服务器，从而提高两个网络的安全性。

70、假设两个质数是3和7，消息M = 9。按照RSA算法求出密文，然后对密文进行解密。

首先按照RSA算法步骤计算相关参数：

– 设 p = 3，q = 7。

– 计算模数 N：N = pq = 3×7 = 21。

– 计算 (p – 1)(q – 1)：(p – 1)(q – 1) = (3 – 1)×(7 – 1) = 2×6 = 12。

– 选择 e，e 需要与 (p – 1)(q – 1) 互质，这里选择 e = 5（5 与 12 互质）。

– 求 d，使得 ed ≡ 1 (mod (p – 1)(q – 1))，即 5d ≡ 1 (mod 12)。通过尝试，当 d = 5 时，5×5 = 25，25 mod 12 = 1，所以 d = 5。

– 公钥是 (N, e)，即 (21, 5)；私钥是 d，即 5。

然后进行加密：

– 加密公式为 C = M

^e

(mod N)，已知 M = 9，e = 5，N = 21。

– 计算 9

⁵

，9

⁵

= 59049，59049 mod 21 = 9。所以密文 C = 9。

最后进行解密：

– 解密公式为 M = C

^d

(mod N)，已知 C = 9，d = 5，N = 21。

– 计算 9

⁵

，9

⁵

= 59049，59049 mod 21 = 9。所以解密后的消息 M = 9。

71、加密哈希使用的加密算法与加密算法不同。

F

72、MD5在下载网站上很常见。这意味着如果下载软件的哈希值与公布的哈希值匹配，那么下载内容肯定没有被篡改。（对/错）

错

73、可以使用随机比特生成器通过软件生成真正的随机数。

错误

74、MD5、AES、RSA和PGP都被认为是强加密方式。（判断对错）

错误。

–

MD5

是哈希函数，主要用于数据完整性校验，不是加密算法。

– MD5 已被发现存在安全漏洞，不能算作强加密方式。

–

AES

是对称加密算法。

–

RSA

是公钥加密算法。

–

PGP

是结合了对称、非对称和哈希算法的强加密方式。

75、PGP是对称、非对称和哈希算法的组合。（对/错）

对

76、TLS是SSL的更新版本，并且更安全。（对/错）

对

77、区块链的主要组成部分有哪些？

区块链的主要组成部分包括：

区块

交易

时间戳

工作量证明

用于收集新交易和寻找其区块的机制

在找到工作量证明后向所有节点广播新区块的机制

接受区块和验证区块的网络

激励机制

78、为什么量子密钥分发（QKD）比传统密钥分发方法（如RSA）更安全？

以下是将给定文本内容调整为 Markdown 格式的结果：

---

当今计算机系统和网络存在漏洞，传统加密使用的素数会受到量子计算机攻击，量子算法运行速度更快，使原本不可能破解的变得可能。而

量子密钥分发

提供了更安全的密钥交换方式，能免疫中间人等攻击。

量子通信还能让量子网络在节点间直接传输纠缠量子态，无需传输单个物理量子比特，进一步提高了安全性。

---

79、考虑到当前的公钥算法可能会被未来的量子计算机破解，后量子密码学有哪些需要考虑的方面？

后量子密码学

后量子密码学主要是通过更新现有的基于数学的算法和标准，为量子计算时代做准备。

当前大多数标准算法的安全性依赖于难以解决的数学问题，但运行

肖尔算法

的量子计算机能瞬间破解这些基于数学的系统，所以需要更新算法和标准来保障安全。

80、CISSP定义的信息系统安全的八个领域是什么？

安全与风险管理

资产安全

安全架构与工程

通信与网络安全

身份与访问管理

安全评估与测试

安全运营

软件开发安全

81、攻击者通过Web应用程序修改数据来闯入信息系统。这属于哪种类型的攻击？

这种攻击属于 SQL 注入攻击或 XSS（跨站脚本攻击）等类型。

SQL 注入攻击

：是攻击者通过在 Web 应用程序的输入字段中输入恶意的 SQL 代码，从而修改数据库中的数据或获取敏感信息；

XSS 攻击

：是攻击者通过在 Web 页面中注入恶意脚本，当用户访问该页面时，脚本会在用户的浏览器中执行，可能导致用户的会话信息被窃取、数据被修改等。

此外，还可能存在其他类型的攻击，如 CSRF（跨站请求伪造）等，也可能被用于通过 Web 应用程序修改数据来闯入信息系统。

82、现代计算机有许多总线，如ISA、EISA、PCI、AGP、USB、SATA、SCSI等。为什么我们仍然认为这些计算机是单总线计算机？

除PCI总线外，AGP只是图形加速器，它通过一个桥接器与PCI相连；SATA和USB也通过桥接器与PCI进行信号交换，本质上是有一些变化的单总线系统。对于多核计算机，尽管有多个处理器集成在一个芯片上，但处理器都连接到一个总线接口，用一条总线连接外部，只是增加了计算能力，仍应归类为单总线系统。

83、研究史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）和史蒂夫·沃兹尼亚克（Steve Wozniak）早期的创新故事。他们是如何在车库里制造出第一代苹果电脑的？写一篇简短的报告。

史蒂夫·沃兹尼亚克与史蒂夫·乔布斯的合作

技术能力与角色分工

史蒂夫·沃兹尼亚克

：

是技术天才，具备深厚的电子工程知识。

拥有高超的电路设计能力，能够独立完成电脑核心硬件的设计与开发。

史蒂夫·乔布斯

：

虽技术能力不如沃兹尼亚克，但具备敏锐的商业头脑和市场洞察力。

能够精准把握产品定位和市场需求，为产品的推广和销售提供方向。

共同愿景与创业环境

对计算机技术的热情与创新精神

：

两人对计算机技术有强烈的热情，不满足于当时计算机的复杂和昂贵。

立志打造简单易用、价格亲民的个人电脑。

车库创业的优势

：

车库为他们提供了低成本的工作场所，能够自由进行实验和开发。

能够利用一些现成的电子元件和零部件，降低研发成本。

积极与计算机爱好者交流合作，获取反馈和支持，不断改进产品。

84、用标准集成电路构建一个能监控十扇窗户和两扇门的实验性家庭报警系统，并画出逻辑电路图。

报警系统构建说明

构建此报警系统，需使用一个具有十二个输入和一个输出的或非门集成电路。具体步骤如下：

开关连接

：将十二个开关分别连接到集成电路的输入引脚。

开关安装

：开关安装在门窗上，并调整开关使其在门窗关闭时处于“稳定导通”状态。

电路连接

：连接蜂鸣器和电池至集成电路输出端。

系统工作原理

正常状态

：集成电路所有输入为高电平，输出为低电平，蜂鸣器不报警。

异常状态

：当一扇或多扇门窗打开时，集成电路输入中出现低电平，导致输出变为高电平，蜂鸣器开始报警。

逻辑电路图

根据上述原理可绘制逻辑电路图，但具体绘制需借助专业绘图软件及相关知识。