1、网络规划设计师网络基础知识第1章 计算机网络原理1.1计算机网络概论（P1-10）1、定义与应用计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享的系统。计算机网络的几个应用方向：对分散的信息进行集中、实时处理；共享资源；电子化办公与服务；通信；远程教育；娱乐等。2、计算机网络组成A：计算机网络物理组成从物理构成上看，计算机网络包括硬件、软件、协议三大部分。B：功能组成从功能上，计算机网络由资源子网和通信子网两部分组成。C：工作方式从工作方式上看，也可以认为计算机网络由边缘部分和核心部分组成。3、计算机网络分类A：按分布范围分类WAN、
2、MAN、LAN、PAN（个域网）B：按拓扑结构分类总线型网络、星型网络、环形网络、树型网络、网格型网络等基本形式。也可以将这些基本型网络互联组织成更为复杂的网络。C：按交换技术分类（注意区别各自的优缺点）线路交换网络、报文交换网络、分组交换网络等类型。D：按采用协议分类应指明协议的区分方式。E：按使用传输介质分类有线（再按各介质细分）、无线F：按用户与网络的关联程度分骨干网、接入网、驻地网4、网络体系结构A：分层与协议注意分层的三个基本原则B：接口与服务SAP5、计算机网络提供的服务可分为三类：面向连接的服务与无连接的服务、有应答服务与无应答服务、可靠服务与不可靠服务。6、 服务数据单元SDU
3、、协议控制信息PCI、协议数据单元PDU。三者的关系为：N-SDU+N-PCI=N-PDU=（N-1）SDUC：ISO/OSI与TCP/IP体系结构模型OSI有7层，从低到高依次称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。各层对应的数据交换单元分别为：比特流、帧、分组、TPDU、SPDU、PPDU、APDUTCP/IP从低到高各层依次为网络接口层、互联网层、传输层、应用层。网络接口层相当于OSI的物理层和数据链路层；互联网层相当于OSI的网络层；传输层相当于OSI的传输层；应用层相当于OSI的应用层；没有表示层和会话层。1.2数据通信基础（P11-46）1、数据通信概念A：
4、数字传输与模拟传输数字传输是指用数字信号来传送消息的通信方式。模拟传输是指以模拟信号来传输消息的通信方式。不论是数字数据还是模拟数据，都可以采用两种传输方式之一进行传输。B：基带传输与频带传输基带传输是指信号没有经过调制而直接送到信道中去传输的一种方式。频带传输是指信号经过调制后再送到信道中传输的一种方式，接收端要进行相应的解调才能恢复原来的信号。2、数据通信系统A：数据通信系统模型数据通信系统的基本组成一般包括发送端、接收端、收发两端之间的信道三个部分。参见P16图1-11B：同步方式同步的实现包括位同步、字符同步、帧同步C：检错与纠错（参阅P43 1.2.7节内容）包括二维奇偶校验、循环冗
5、余校验等检错方法。检错重发方法有：停发等候重发、返回重发和选择重发。3、数据调制与编码A：数字数据的编码与调制数字数据编码为数字信号：不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、双极性半空占码（AMI）、双极性8零替换码（B8ZS）、三阶高密度双极性码（HDB3）、nB/mB码等。数字数据调制为模拟信号：基本调制方法：幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）正交振幅调制（QAM）B：模拟数据的编码与调制模拟数据编码为数字信号：PCM模拟数据调制为模拟信号：AM、FM、PM4、复用技术A：时分复用TDM，在进行通信时，复用器和分用器总是成对地使用。时分复用（Time Divisi
6、on Multiplexer,TDM）是把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息，把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM通信常称为时分多路通信。 TDM包括同步时分复用和统计时分复用。B：频分复用FDM，主要用于模拟信号。主要应用：无线电广播系统和有线电视系统。频分复用（FDM，Frequency D
7、ivision Multiplexing）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用（FDM）外，还有一种是正交频分复用（OFDM）。C：波分复用WDM就是光的频分复用。波分复用系统主要由光发射机、光接收机、光放大器和光纤组成。D：
8、码分复用教材暂无内容，需自己网上查找。码分复用（CDM，Code Division Multiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳1个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系统，具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区内，建立用户之间的无线信道连接，是无线多址接入方式，属于多址接入技术。联通CDMA（Code Division Multiple Access）就是码分复用的
9、一种方式，称为码分多址，此外还有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和同步码分多址（SCDMA）。E：统计时分复用STDM是一种改进的时分复用方法，它能明显地提高信道的利用率。集中器常使用这种方法。5、数据交换方式A：电路交换主要用于电话系统。两大优点和两大缺点要记住：延迟小，无冲突，但建立时间长，资源浪费。B：报文交换采用的是存储-转发技术，动态分配线路，使得线路能够共享，提高了资源利用率。但它对数据块大小没有限制，所以不适合交互式通信。C：分组交换现代网络绝大多数采用分组交换技术。根据内部机制的不同，分组交换技术又分为数据报和虚电路两种方式。数据报：每个分组的首部都带有完事的目的地址
10、，交换机根据转发表转发分组。注意6特点。虚电路：在发送数据之前，在源主机和目的主机之间建立一条虚连接。注意6特点。D：信元交换是异步传输模式ATM采用的交换方式，在很大程度上就是按照虚电路方式进行分组转发。在ATM网络中与众不同的一点是，分组长度是固定不变的，称为信元。信元长度为53字节，5字节的首部，48字节的有效载荷。6、传输介质A：双绞线分为STP和UTPEIA/TIA-568-A标准，规定了从1类线到5类线的UTP标准，其中3类线和5类线用于计算机网络B：同轴电缆具有很好的抗干扰特性，广泛用于传输较高速率的数据。分为：50同轴电缆（用于基带数字信号传送，10Mbps可达1KM）75同轴
11、电缆（用于模拟传输系统，是CATV中的标准传输电缆）C：光纤就是能导光的玻璃纤维，有光脉冲表示比特1，无光脉冲表示比特0。注意7大特点。光纤按传输方式可分为多模光纤和单模光纤。多模光纤（MMF）：源为发光二极管，发出的可见光定向性较差，只适合于近距离传输。多模光纤电缆容许不同光束于一条电缆上传输，由于多模光缆的芯径较大，故可使用较为廉宜的偶合器及接线器，多模光缆的光纤直径为50m至100m。基本上有两种多模光缆，一种是梯度型（graded）另一种是引导型（stepped），对于梯度型（graded）光缆来说，芯的折光系数（refraction index）于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，
12、从而减少讯号的振模色散，而对引导型（Stepped Inder）光缆来说，折光系数基本上是平均不变，而只有在色层（cladding）表面上才会突然降低引导型（stepped）光缆一般较梯度型（graded）光缆的频宽为低。在网络应用上，最受欢迎的多模光缆为62.5/125，62.5/125意指光缆芯径为62.5m而色层（cladding）直径为125m，其他较为普通的为50/125及100/140。相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离，在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离，而于1GpS千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离。业界一般认
13、为当传输距离超过295尺，电磁干扰非常严重，或频宽需要超过350MHz，那便应考虑采用多模光纤代替双绞线作为传输载体。多模光纤的芯线标称直径规格为62.5m/125m.或50m/125m.。规格（芯数）有2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96芯等。线缆外护层材料有普通型；普通阻燃性；低烟无卤型；低烟无卤阻燃型。当用户对系统有保密要求，不允许信号往外发射时，或系统发射指标不能满足规定时，应采用屏蔽铜芯对绞电缆和屏蔽配线设备，或采用光缆系统。单模光纤（SMF）：直径减小到只有一个光的波长大小，可使光线沿直线传播。光源采用定向性很好的激光二极管。因此，它的损耗较小
14、，传输距离远。几种单模光纤G.652单模光纤满足ITU-T.G.652要求的单模光纤，常称为非色散位移光纤，其零色散位于1.3um窗口低损耗区，工作波长为1310nm（损耗为0.36dBkm）。我国已敷设的光纤光缆绝大多数是这类光纤。随着光纤光缆工业和半导体激光技术的成功推进，光纤线路的工作波长可转移到更低损耗（0.22dBkm）的1550nm光纤窗口。G.653单模光纤满足ITU-T.G.653要求的单模光纤，常称色散位移光纤（DSFDispersion Shifled Fiber），其零色散波长移位到损耗极低的1550nm处。这种光纤在有些国家，特别在日本被推广使用，我国京九干线上也有所采
15、纳。美国AT&T早期发现DSF的严重不足，在1550nm附近低色散区存在有害的四波混频等光纤非线性效应，阻碍光纤放大器在1550nm窗口的应用。但在日本，将色散补偿技术*用于G.653单模光纤线路，仍可解决问题，而且未见有日本的G.655光纤，似属个谜。G.655单模光纤满足ITU-T.G.655要求的单模光纤，常称非零色散位移光纤或NZDSF（NonZero Dispersion Shifted Fiber）。属于色散位移光纤，不过在1550nm处色散不是零值（按ITU-T.G.655规定，在波长1530-1565nm范围对应的色散值为0.1-6.0psnm.km），用以平衡四波混频等非线性
16、效应。商品光纤有如AT&T的TrueWave光纤，Corning的SMF-LS光纤（其零色散波长典型值为1567.5nm，零色散典型值为0.07psnm2.km）以及Corning的LEAF光纤。我国的“大宝实”光纤等。D：无线包括陆地微波、卫星微波、无线电、红外线等1.3网络体系结构（网络分层与功能）（P46-62）1、应用层A：应用层功能应用管理、系统管理B：应用层实现模型P48图1-40应用层实现模型，注意理解记忆2、 传输层A：传输层的功能连接管理优化网络层提供的服务质量提供端到端的透明数据传输多路复用的分流B：传输层的实现模型服务质量：主要是指差错率。因为无论何种网络，传输层都要向高
17、层提供同样的服务，所以，如果通信子网的服务质量好，传输层所具有的功能就可以相应的少，反之，则多。注意服务质量A、B、C三种类型寻址：传输地址的构成有两种方法：层次地址和平面地址空间建立和释放连接：传输服务有两大类：面向连接的传输服务和无连接的传输服务。面向连接的传输服务的两个用户进行相互通信，一般要经历三个过程：建立连接、数据传输和释放连接。（注意理解三个过程）C：流量控制策略流量控制是连接管理的基本内容之一，缓存是实行流量控制的必要措施。3、 网络层 A：网络层功能网络连接功能、路由选择功能、拥塞控制功能、数据传输功能、其它功能B：数据报与虚电路有两类构造通信子网的方法，即面向连接和无连接的
18、方法。通常称连接为虚电路（VC），采用面向连接方法构造的通信子网称为虚电路通信子网。采用无连接方法构造的通信子网称为数据报通信子网。4、 数据链路层A：数据链路层功能帧同步、链路管理、差错控制、流量控制B：数据链路层差错控制方法前向纠错（开销较大，不适合计算机通信）检错重发（在计算机通信中常用检错重发方法）：目前，主要使用的检错码是奇偶校验码和循环冗余。C：基本链路控制规程数据链路层有两上基本链路控制规程：面向字符型链路控制规程和面向比特型链路控制规程（典型代表HDLC）D：数据链路层协议最有代表性的是高级数据链路控制协议（HDLC）HDLC协议定义了三种站类型（主站、从站、复合站）、两种链路
19、结构（不平衡型结构、平衡型结构）和三种数据响应模式（正常响应方式NRM、异步响应方式ARM、异步平衡方式ABM）5、物理层注意：物理层并不是指物理设备或传输介质，而是有关物理设备通过特刊传输介质进行描述和规定A：物理层功能物理连接的建立、维持和释放物理服务数据单元的传输物理层管理B：物理层协议在物理层最常用的两种物理层标准是：EIA-232-E接口标准和RS-449接口标准本节还介绍了覆盖网与对等网（P2P），注意了解 1.4网络设备与网络软件（P62-72）1、网卡网络接口卡（NIC），又称网络适配器（NIA），简称网卡。用一雪窑冰天邮差 网计算机和网络电缆之间的物理连接。网卡完成物理层和数
20、据链路层的大部分功能。每块网卡都有一个唯一的地址（MAC）。2、调制解调器（MODEM）是计算机与电话线之间进行信号转换的装置。目前主要有两种：内置式和外置式。它的一个重要性能参数是传输速率，有：28.8K、33.6K、56K。3、交换机也叫多端口网桥，工作在数据链路层，能够识别帧的内容。A：交换机的功能主要有三个功能：学习、转发/过滤、消除回路B：交换机的工作原理交换机根据收到 数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射关系并将其写入MAC地址表中。当一台计算机发送过一次数据帧时，就被交换机记录下来；如果有其他的计算机向这台计算机发送数据时，数据只会从特定端口转发出去，而不会从其他端
21、口转发。如果交换机收到的数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。另个，广播帧和组播帧也向所有的端口转发。交换机可以隔离冲突域，交换机的每个端口就是一个小的冲突域。MAC地址与端口的映射表（CAM），其中的记录时效为300s，如果300s内没有得到更新，记录就会被删除。C：交换机的类型（详细分类请参阅：交换机的类型 （一）根据网络覆盖范围分：局域网交换机和广域网交换机。（二）根据传输介质和传输速度划分： 以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、10千兆以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机。（三）根据交换机应用网络层次划分：企业级交换机、校园网交
22、换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机。（四）根据交换机端口结构划分：固定端口交换机和模块化交换机。（五）根据工作协议层划分：第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。（六）根据是否支持网管功能划分：网管型交换机和非网管理型交换机。注意区别交换机堆叠与级联，掌握其各自的优缺点。 4、路由器是属于网络层的互联设备，用于连接多个逻辑上分开的网络。A：路由器的功能网络互连、路由选择、分组转发、拆分和包装数据包、拥塞控制、网络管理、网络计费等功能。B：路由器的结构与工作原理一般 来说，路由器的主要工作是对数据包进行存储转发，具体过程如下：第一步，主要是对数据的完整性进行验证。第二步，开始处理数
23、据帧的IP层，是路由器功能的核心。第三步，根据跟路由表所查到的下一跳IP地址，将IP数据包送往相应的输出链路层。简单地说，路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，将该数据包有效地传送到目的站点。5、网关又叫协议转换器。主要用于不同体系结构的网络或者局域网与主机系统的连接。它一般 是软件产品。6、无线局域网设备（AP、AC）AP即无线接入点，单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。理论上最大可达300M，实际使用范围：室内30M、室外100M（无障碍物）AC即无线控制器7、防火墙教材暂无内容，需自行到网上搜索 8、网络操作系统教材暂无内容，
24、需自行到网上搜索9、常用的网络软件主要包括：通信软件、网络协议软件、网络应用系统等1.5局域网（P73-95）1、局域网基础知识A：局域网定义局域网为计算机局部区域网络（LAN）的简称。IEEE标准中描述：局域网是一种为单一机构所拥有的专用计算机网络，其通信被限制在中等规模的地理范围，具有较高数据速率和较低的误码率，能有效实现多种设备之间互联、信息交换和资源共享。B：局域网拓扑结构主要有总线型（最早，已经被淘汰）、环型（基本上不再使用，但环形广域网还在广泛使用）、星型（是目前广泛使用的）2、访问控制方式A：访问控制方式的分类访问控制方式 用于控制节点对介质的访问。按实现方式的不同，可以将访问控
25、制方式 分为以下三类：不加控制、集中控制、分布控制B：令牌访问控制方式原理、问题及对策。P75C：CSMA/CD访问控制方式原理、延迟时间的确定。P763、局域网协议 A：IEEE802LAN体系结构与协议了解参阅P77页内容。B：IEEE802.3协议现在帧格式是直接封装IP包的格式。FCS（帧校验和）按CRC-32生成4字节的CRC校验和。原始的802.3物理层采用曼彻斯特编码，但802.3u采用4B/5B编码，802.3z采用8B/10B编码，802.3ae采用64B/66B编码。4、高速局域网A：100M以太网（IEEE802.3u）100Base-T标准定义了介质无关接口（MII）。
26、有以下三种传输介质标准：100Base-TX：2对5类UTP，最长100M，4B/5B，全双工。100Base-T4：4对3类UTP，最长100M，8B/6T,半双工。100Base-FX：两条光纤，最长415M，4B/5B-NRZI，全双工。B：1G以太网（IEEE802.3z）包括4种物理层标准：1000Base-LX：光纤、星型、MMF半双工最长316M，全双工最长550M、SMF半双工最长316M，全双工最长5000M、8B/10B编码。1000Base-SX：光纤、星型、62.5umMMF时半和全双工最长均275M、50umMMF半和全双工最长均为550M、8B/10B编码。1000
27、Base-CX：特殊的STP、星型、半双工最长25M、全双工最长50M、8B/10B1000Base-T：4对5类UTP、星型、最长100M、RJ-45接口、PAM5编码方法（PAM5采用5种不同的信号电平编码来代替简单的二进制编码，可以达到很好的带宽利用。基本PAM5的10GBASE-T对布线带宽的需求是625MHz。）C：10G以太网主要物理层协议：10000Base-ER：1550nm波长激光、10umSMF最长40KM、64B/66B编码10000Base-EW：1550nm波长激光、10umSMF最长40KM、64B/66B编码10000Base-LR：1310nm波长激光、10um
28、SMF最长40KM、64B/66B编码10000Base-L4：1310nm波长激光、62.5umMMF最长240M、50umMMF最长300M、10umSMF最长40KM、8B/10B编码10000Base-SR：850nm波长激光、62.5umMMF最长35M、50umMMF最长300M、64B/66B编码10000Base-SW：850nm波长激光、62.5umMMF最长35M、50umMMF最长300M、64B/66B编码 5、无线局域网A：Wi-Fi（802.11）无线局域网无线传输介质按所采用的传输技术可以分为三类：红外线局域网、扩频局域网和OFDM（正交频分多路复用）局域网。红外
29、线局域网的数据传输有三种基本技术：定向光束红外传输、全方位红外传输、漫反向红外传输。红外线波长850950nm，数据传输速率为1Mbps或2Mbps。注意优缺点。扩频无线局域网有两种数据传输技术：FHSS、DSSSOFDM无线局域网将无线信号分成多路正交的信号，合在一起传输。由一个访问点AP和若干移动主机组成一个基本服务集BSS、多个BSS组成一个扩展服务集ESS。WLAN的两种访问控制方式：点协调功能（PCF）、分布式协调功能（DCF，即CSMA/CA）。B：蓝牙技术蓝牙系统的基本单元是微微网。每个微微网都饮食一个主节点，最多7个活动的从节点，以及可以多达255个静观节点。1.0标准规定主从节点之间的距离不超过10M、数据率为720Kbps。2.0标准有望100M、10Mbps6、虚拟局域网 A：VLAN的概念是由一些LAN网段构成的与物理位置无关的逻辑组。主要标准是IEEE802.1Q。B：VLAN的实现VLAN是通过软件的方法，逻辑的而不是物理地将节点划分成一个个网段。C：IEEE802.1Q/ISL VTP协议在一个VTP环境里，一台交换机可以是以下三种不同的角色之一。可以是一台VTP服务器、一台VTP客户机
