自考网络工程串讲笔记04749文档格式.docx
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2、局部网络拓扑结构
局域网特点：
广播式，工作再物理层、数据链路层、网际层
（1）星形拓扑结构
星形拓扑结构以中央结点为中心，用单独的线路使中央结点与其他站点相连，各站点间的通信都要通过中央结点。
①增加站点容易
②成本低
③容易确定网络故障点
④通道分离
⑤网络结点增删方便、快捷
可靠性差
环形拓扑结构中计算机相互连接而形成一个环。
优点：
①控制简单
②不存在数据冲突
③信道利用率高
缺点：
①任意结点故障都会造成网络瘫痪
②故障诊断也较困难
③容量有限
④难以增加新的站点
⑤对结点要求高
（3）总线形拓扑结构
总线形拓扑结构就是将各个结点（如服务器、工作站等）用一根总线（如同轴缆、双绞线、光纤等）连接起来。
①可靠性高
②成本低
③扩充性好
①安全性低
②监控比较困难
③通信效率低下
④增加结点困难
（4）树形拓扑结构
树形拓扑结构中，计算机都是既连接它的父结点（除根结点外）又连接它的子结点（除叶结点外），连接关系呈树状。
①结构连接简单
②维护方便
③适用于汇集信息的应用要求
①资源共享能力较差
②可靠性不高
1.2.3计算机网络体系结构
1、计算机网络体系结构是指网络的层次结构和协议。
协议（）是计算机网络协议的简称，是指网络中计算机与计算机之间、网络设备与网络设备之间、计算机与网络设备之间进行信息交换的规则。
2、计算机网络技术体系结构分层的好处是：
①各层之间是独立的，每层只关注实现本层的功能即可；
②灵活性好，每一层次可以灵活地采用不同的方法来实现本层的功能，增加和删减功能也较为容易；
③结构上可以分隔开，层次之间的相互影响小，降低了实现和维护的难度，同时能够促进标准化的工作。
分层注意：
若层数太少，就会使每一层的协议太复杂；
若层数太多，又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。
3、两大网络体系结构：
七层理论模型概念层（也已经成为目前最重要的互联网络协议）
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
网际层
数据链路层
网络接口层
物理层
4、网络模型
：
有连接，可靠性高；
无连接，不可靠，速度快。
（1）网络接口层
定义了数据报载拥有不同数据链路层和物理层网络中的传输方法，使得网络模型具有很强的兼容性与适应性。
应用于：
以太网、令牌网、X.25网、帧中继网、网、（高级数据控制）和（广域网，点到点链接）
（2）网际层
是网络模型最核心的层次，负责网络间的路由选择、流量控制和阻塞控制；
核心协议是，是一种无连接的网络层协议，只能提供“尽力而为”的服务，传送的数据单位是报文分组或数据包。
（3）传输层
在网络中源主机与目的主机之间建立端到端的连接；
传输层包括传输控制协议（）和用户数据报协议（），是一种可靠的面向连接的协议，是一种不可靠的无连接协议。
（4）应用层
网络终端协议（）、文件传输协议（）、简单邮件传输协议（）、简单网络管理协议（）、超文本传输协议（）等。
1.3计算机网络技术
1.3.1计算机网络技术简介
1、计算机网络组网技术
（1）传输技术
有线传输技术：
、E1、、等
无线传输技术：
蜂窝移动通信、微波通信、卫星通信和小范围的、红外、蓝牙、等。
无线技术比较
蓝牙
802.11g
速度
1
<
54
1-2
距离
10m
10~100M
50m
适用范围
家庭或办公
电脑电话移动设备
（2）承载技术
主要介绍各种能够承载报文的网络。
局域网：
以太网、；
广域网：
、等网络。
（3）路由技术
①域内采用网关协议，例如（路由信息协议）、（开放最短路径协议）；
域间采用外部网关协议，常用（边界网关协议）
②一个网络内采用了多个路由协议时，为了实现路由协议之间的互通，就需要路由重发布技术
③为了能够将更多的私有网络实现与因特网的互连，需要采用（网络地址转换）技术。
2、计算机网络管理技术
（1）网络安全
网络安全负责网络中信息传递和交换的安全性；
网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不因偶然的或者恶意的原因而遭受到破坏、更改、泄露，系统连接、可靠、正常地运行，网络服务不中断。
㈠技术利用接入服务器、路由器以及专用设备，在共用的广域网上实现专用网的技术。
①重叠模型
需要用户自己建立端结点之间的链路，主要包括：
、L2、等众多技术。
②对等模型
由网络运营商在主干网上完成通道的建立，主要包括技术。
㈡防火墙
将内部网和公众访问网（如因特网）分开的方法。
（2）网络管理和维护
①网络管理有5大功能：
故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理。
②网络管理主要方式：
（简单网络管理协议）和标准的网络管理
③标准：
为提高传送管理报文的有效性、减少网管控制台系统的负载、满足网络管理员监控网段性能的需求。
④（热备份路由协议）：
一台路由器出现了不能工作的情况，它的全部功能必须被另一台备份路由器完全接管。
⑤（虚拟路由器冗余协议）：
网络容错协议
3、计算机网络应用技术
①网络服务分为基础网络服务和网络应用服务
②主机之间的协作方式经历了文件服务器模式、模式、模式和对等网模式
1.3.2计算机网络常用设备简介
网络设备：
①物理层：
中继器、集线器
②数据链路层：
网桥、以太网交换机
③网络层：
路由器、三层以太网交换机
1、局域网：
以太网中继器、集线器、网桥和以太网交换机
以太网中继器和集线器工作在物理层，以太网中继器只能对传输距离进行延长，扩展能力较弱；
集线器可以方便地扩展网络规模，但是由于冲突域的限制，规模不能太大。
（1）以太网中继器
扩大局域网的覆盖范围，允许使用四个中继器，从500m扩展到2500m。
500m
网段
中继器
种类
接口
统分
102
185-925m
细缆
105
500-2500m
粗缆
10
45
100-500m
（2）集线器
被称为“多端口中继器”
（3）网桥
工作在数据链路层（二层网络设备），可以隔离冲突域
（4）以太网交换机
实质上就是一个多端口的网桥，交换机不隔绝广播，易产生广播风暴，这使得交换机的扩展网络的能力也受到了一定的限制
2、局部多网络互连
局部区域的多个局域网之间可以采用三层交换机和路由器进行互连。
三层交换机在数据传输的开始阶段工作在以太网的物理层、数据链路层以及网路错哦恩。
当进入流交换阶段，则只工作在以太网的物理层和数据链路层。
三层交换机只能用于局部以太网的互连，可以实现网络间的高速信息交换。
3、广域网
不仅包含了路由器设备，还包含了远距离的传输设备。
路由器工作在不同网络的物理层、数据链路层以及网络层；
传输设备只工作在物理层、包括中继器、光传输设备等。
（1）中继器
通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。
中继器主要有无线信号中继器、双绞线中继器、视频中继器、隔离防雷中继器、光纤中继器、串口中继器、网桥中继器等。
（2）光传输设备
光传输设备有光端机、光、光纤收发器、光交换机、（准同步数字系列）、（数字同步系列）等类型的设备。
（3）路由器
隔绝广播，划分广播域。
网络工程串讲笔记
第2章传输技术
2.1
2.1.1简介
1、
（1）非对称
①：
非对称数字用户线路
（a）上行：
5121
（b）下行：
18
（c）（频分多路复用技术）带宽<
=4
②：
甚高比特率数字用户线路
1.5-2.5
13-52
（c）易掉线
（2）对称
高速率数字用户线路
（a）1.544或2.048
对称数字用户线路（上下行最高传输速率相同）
系统结构：
宽带接入服务
接入网
负责用户认证和计费管理
分离器
固定电话网
数字用户线接入复用设备
将数字信号与语音信号分离
数模转换
除了使用频带划分来承载不同业务，还是用了、等相关技术来实现的接入访问。
用户侧的与局端的之间就需要建立的虚电路来传送上层的报文，技术则用来确定用户与之间点到点关系。
2.1.2的工作原理（利用频分多路复用）
使用、、等调制技术，实现上行640、下行8的数据传输速率
（1）（正交幅度调制）：
是通过相互正交的两个载波的幅度变化来进行信号调制。
通过（移相键控法）（移幅键控法）常用16（每个码元传输4位）、64，2N
（2）（无载波幅相调制）：
被看作是的数字调制方式。
（3）（离散多音频调制）：
一种划分子信道，在每个子信道上利用调制的技术。
（4）子信道的噪声比较大，在该信道上能够调制的比特数就越多。
如果某个子信道信噪比很差，则弃之不用。
（信噪比=10210（））
P
34
25
160
共256个子信道
1.1
f
32个子信道
4
多音频调制技术室建立在的思想基础之上的。
如果将传输信道频谱划分为若干频段。
在各个频段上均采用上面提到的方法，然后再将各自输出叠加在一起，经传输信道传送，所得到的波形即为码（元）。
2.1.3的分类
：
（1）桥接式（1438）：
只工作在第二层，即对二层包头信息进行处理
（a）固定地址接入方式
1483桥接原理，用户配置固定的公网。
（b）2516——接入方式
①需安装客户端软件（拨号软件），实现的动态接入。
②建立多条虚通道（永久性的虚电路）与和配合，灵活选择业务。
③通过（密码认证协议）或（点到点的询问握手协议）来保证接入的安全。
（2）路由式
（a）采用方式：
连接的建立和释放均由负责，的接口（广域网接口）获得动态分配的公网地址，接口（局域网接口）配置私有地址
（b）采用（）方式
（c）1483默认路由方式
（d）14831577+默认路由方式
不同工作模式下的配置参数
1483桥接
1483路由
1577专线
需配置参数
用户名
密码
—
子网掩码
安全协议
默认网关
注：
虚拟通道标识/虚拟通信标识
2.2E11数字中继
E11主要使用同轴电缆进行传输，E1是脉冲编码调制30/32传输系统的简称，其传输速率为2.048，我国采用和欧洲一样的标准，在北美国家和日本使用T1的传输系统，它的传输速率为1.544
E1的数据帧由32时隙组成，时隙的编号为0，1，...，31，每个时隙传送8数据，一帧共256（8*32=256）。
E1最开始主要传输语音信号，必须每秒固定传送8000帧，因此E1的数据率就是256*8000=2.048，每个时隙的速率为64（2.048/32=64）。
2.2.1E1的帧结构
（老教材）
E1帧的结构
8位8位8位8位
C1
……
C30
作用：
信令
同步
>
数据<
信令位同步位
帧结构花125。
①E1共多少位：
30*8+8+8=256位
②E1速率：
2561252.048
③E1编码效率：
（30*8/30*8+8+8）*10094%
④开销率：
1-946%
T1帧的结构
8位8位1位
C24
||||
7位>
用于传输数据<
7位第193位帧编号位
1位>
传输数字信号<
1位
帧结构花125
①有效数据位：
7*24=168位
②速率：
（7+1）*24+1/1251.544
③编码效率：
[（7*24）/193]*10087%
1-8713%
（现教材）
E1分为成帧和不成帧两种方式，成帧时0时时隙用于传输帧同步数据，16用于传送信令，115，1731共30个时隙用于传输有效数据。
不成帧的E1中，所有32个时隙都可用于传输有效数据。
2.2.2E1的应用
1、传输语言（E1成帧方式）
（1）（综合业务数字网）
①宽带业务
②窄带业务1-64
（2）接口
①基本速率接口：
2B（传输数据与语音：
64）（信令：
16）
②一次基群速率接口
（a）E1：
30B（64）（16）2.048
（b）T1：
23B（64）（16）1.544
2、传输数据
成帧的E1连接数据分组交换设备时，还可以作为1接口（信道化E1），将131时隙任意分成若干组，支持、帧中继和X.25等数据链路层协议，支持和等网络协议。
不成帧的E1连接数据分组交换设备时，其逻辑特性与同步串口相同，可以支持、帧中继和X.25等数据链路层协议，支持和等网络协议。
2.3
是数字数据网，其单位是结点，结点之间通过光纤连接，构成网状拓扑结构，用户的终端设备通过数据单元（）与结点相连，为用户提供高质量的数据传输通道。
的特点：
（1）传输质量高、时延小、通信速率可以自主变化。
（2）路由自动迂回，保证链路高可用率。
（3）全透明传输，可支持数据、图像、话音等多媒体业务。
（4）方便地组建虚拟网（）建立自己的网管中心。
（5）的主干传输为光纤传输，高速安全。
（6）采用点对点或点对多点的专用数据线路。
中国的技术体制将结点分成3类
（1）2兆结点：
2兆结点是网络的骨干结点。
（2）接入结点：
接入结点主要为各类业务提供接入功能。
（3）用户结点：
用户结点主要为用户入网提供接口，并且进行必要的协议转换。
一般有两种承载的方式。
一种是提供透明通信，装、等串行通信协议，提供X.25、等协议的接口，路由器可以在这些协议之上承载。
2.4
1310，1550，损耗比较低，当波长是1310时，光纤损耗是0.3~0.4，当波长是1550波长时，光纤损耗是0.2~0.3。
光纤由3个部分组成，最中心是最高折射率玻璃芯（芯径为10μm、50μm或62.5μm），中间部分为低折射率硅玻璃包层（直径为125μm），最外层为加强用的树脂涂覆层。
2.4.1标准
（同步数字系列）是由（现，电话电报咨询委员会）指定的传输体系标准，它得益于（同步光网络）这套传送标准适用于光钎、微波、卫星传送的通用技术体制，主要用于北美国家和日本，主要用于中国和欧洲国家。
标准定义了一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信息的结构等级，实现了数字传输体质上的世界性标准，同时还可容纳各种新的数字业务信号（如信元、信号等）。
全世界统一的网络结点接口（），并对个网络单元的光接口有严格的规范要求，从而使得任何网络单元在光路上得以互通，实现了横向兼容性。
具有统一的速率标准，上的数据是以同步传送模块（），N值为0、1、4、16、64、256，1的速率为155.520
（准同步数字系列）：
技术具有良好的网络自愈功能。
2.4.2的组成设备
（1）终端复用器（）：
分插复用器（），再生中继器（）和数字交叉连接（）
（2）：
一种是纯光的，第二种是用于脉冲再生整形的电。
（3）（等同用）：
主要完成信号的交叉连接功能。
2.4.3的帧结构
的帧结构是块状帧，以字节为单位，由纵向9字节和横向270*N字节组成，125μm每帧，帧速率为8000，帧结构中安排了丰富的开销比特（不传数据）。
净负荷
（含）
3
5
9
9*N
261*N
270*N
1信息净荷速率：
=261*9*8*8000=150.336
1速率：
=270*9*8000*8=155.520
1信息净荷速率共2349字节
段开销字节：
8*9=72
1一块帧共用（9+261）*9=2430字节
的帧包括
（1）段开销
段开销是传输帧时为保证信息正常灵活传送所必需的附加字节。
9*8=72字节
段开销由再生段开销（，3个开销）和复用段开销（，5个开销，对16任意通道进行监控）。
（2）信息净荷
用于通道性能监视，管理和控制的通道开销（），1的净荷共有261*9=2349字节
（3）单元管理指针
单元管理指针（）用来指示净荷的第一字节在帧内的准确位置。
1、的开销字段
分为、和3种。
2、的虚容器
分为低阶和高阶
3、的复用原理
在网络边界处要通过映射把支路信号适配装入响应的。
映射可以使信号与响应的容器同步，映射后的成为能独立进行传送、复用和交叉连接的实体。
对于高次群信号，经过异步映射可装入响应的中。
异步映射不要求信号与网络同步，只需通过各级指针和指针的处理就能将信号装入中。
对于基群信号可采用异步映射和同步映射两种方式，同步映射要求信号先经过一个一帧长度的滑动缓冲器，使信号和网络同步。
同步映射的好处是信号在净负荷中的位置是固定的，不需要指针，减少了处理过程，提高了传输效率，代价是假如时延和滑动损伤。
采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号和高阶信号的复用/解复用一次到尾，简化了设备的处理过程，省去了大量的有关电路单元、跳线电缆和点接口数量，增强了运营和维护能力。
2.5蜂窝移动通信技术
第一代模拟移动通信技术，第二代数字移动通信技术，第三代移动通信技术，第四代是（中国自主研发）
第一代：
以模拟“大哥大”为代表
第二代：
和95
第三代：
3G是2000（中国电信）、（中国联通）和（中国移动）
（全球移动通信系统）起源于欧洲的移动通信技术标准，属于第二代通信技术，可以提供语音服务和短信服务。
（通用分组无线用户）是在基础上发展起来的分组交换的数据承载和传输业务。
、
第3章承载技术
3.1承载技术简介
最早的承载网络主要是电话网，通过调制解调器传输数据。
在广域网中大量采用光纤上使用承载。
承载网络不管它采用何种网络体系，在拓扑结构上可以分成3大类，即点到点，广播网络，多点非广播多路访问网络。
1、点到点网络
点到点网络是最简单的网络拓扑，它实际上就是一根通信电缆连接两台网络设备构成的网络。
2、广播网络
广播网络也是一种简单的网络，虽然比点到点网络复杂一点，即任何一个设备发送报文在网络中的其他设备都能收到。
广播网络中的报文发送方式有两种：
广播和单播。
广播是网络本身的特点，即一个设备发送报文大家都能收到；
单播是靠地址机制和接收设备实现的。
3、非广播多路访问网络
非广播多路访问网络简称非广播网络，实际上，除广播网络和点到点网络之外的其他网络都可以被看成是网络的。
3.2公司的封装
的封装实际上只是利用的帧格式封装报文，由于没有使用链路状态帧，因此无法知道链路的通断状态。
链路管理接口的工作原理是定时向对方发送报文，报文中含有序号，如果接受方在规定的时间内收到报文并且序号是连续增长的，就说明链路是好的。
3.3以太网
3.3.1以太网的工作原理
以太网开始使用通州电缆作为网络媒体，数据传输速率达到10。
802.3规范是基于最初的以太网技术于1980年制定的。
。
工作原理：
以太网采用媒体访问控制机制，任何工作站都可以在任何时间向网络发送数据报文。
在发送数据之前，工作站首先需要侦听网络是否空闲，如果网络上没有任何数据传送，工作站就会把所要发送的信息投放到到网络当中；
否则，工作站只能等待网络下一次出现空闲时再进行数据的发送。
以太网的帧结构大小：
最小64字节，最大1518字节。
3.3.2交换式以太网
交换式以太网采用逆用学习，扩散和转发的策略，实现不同的网络连接。
所谓扩散算法，就是把每个到来的、目的地不明的帧输出到所有端口，并在地址表中记录该帧的源地址与端口的对应关系。
而逆向学习法，则是一旦知道目的地的端口，发往该处的帧就只发到该端口上，不再广播。
为了处理动态拓扑问题，要对地址表中的地址项进行“老化”操作，即当收到帧时要对源地址对应对表项的生命计时器进行刷新，然后开始递减。
当生命计时器减到0，就说明对应的主机长时间没有发送帧了，可能已经关机或者网络已中断，就将该地址从地址表中删除。
网络中由于互连可能会出现环路，环路将导致广播风暴，因此网络中不能有环路存在，但是由于需要或者无法控制的原因，网络的物理结构中通常会出现环路，因此在透明网桥中使用生成树算法解决这个问题。
生成树通过阻塞某个端口，切断网络中的环路，使网络在逻辑上是一棵树。
这个时候交换机不能转发报文，只能收发生成树的算法发送的报文，通过交换报文，生成树算法找到网络中的环路，并计算出需要阻塞的端口以打破环路，这个过程被称为生成树的收敛。
生成树算法的收敛时间大约为15s。
3.3.3虚拟局域网
虚拟局域网是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。
划分所依据的标准是多种多样的，主要有按端口、地址、协议、用户、地址划分策略。
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