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网络工程师复习资料汇总
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网络体系结构及协议
网络体系结构及协议主要内容:
1、网络体系结构及协议的定义
2、开放系统互连参考模型OSI3、TCP/IP协议集
一、网络体系结构及协议的定义
1、网络体系结构:
是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。
2、网络协议:
是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。
3、语法（syntax）:
包括数据格式、编码及信号电平等。
4、语义（semantics）:
包括用于协议和差错处理的控制信息。
5、定时（timing）:
包括速度匹配和排序。
二、开放系统互连参考模型
1、国际标准化组织ISO在1979年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统的体系结构，提出了开放系统互连OSI模型，这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构。
2、OSI简介:
OSI采用了分层的结构化技术，共分七层，物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
3、OSI参考模型的特性:
是一种异构系统互连的分层结构;提供了控制互连系统交互规则的标准骨架;定义一种抽象结构，而并非具体实现的描述;不同系统中相同层的实体为同等层实体;同等层实体之间通信由该层的协议管理;相信层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务;所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务;直接的数据传送仅在最低层实现;每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其他层。
4、物理层:
提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性;有关的物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示。
5、数据链路层:
在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程;提供数据链路的流控。
6、网络层:
控制分组传送系统的操作、路由选择、拥护控制、网络互连等功能，它的作用是将具体的物理传送对高层透明。
7、传输层:
提供建立、维护和拆除传送连接的功能;选择网络层提供最合适的服务;在系统之间提供可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。
8、会话层:
提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能;提供交互会话的管理功能，如三种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。
9、表示层:
代表应用进程协商数据表示;完成数据转换、格式化和文本压缩。
10、应用层:
提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。
三、TCP/IP的分层
1、TCP/IP的分层模型Internet采用了TCP/IP协议，如同OSI参考模型，TCP/IP也是一种分层模型。
它是基于硬件层次上的四个概念性层次构成，即网络接口层、IP层、传输层、应用层。
网络接口层:
也称数据链路层，这是TCP/IP最底层。
功能:
负责接收IP数据报并发送至选定的网络。
IP层:
IP层处理机器之间的通信。
功能:
它接收来自传输层的请求，将带有目的地址的分组发送出去。
将分组封装到数据报中，填入数据报头，使用路由算法以决定是直接将数据报传送至目的主机还是传给路由器，然后把数据报送至相应的网络接口来传送。
传输层:
是提供应用层之间的通信，即端到端的通信。
功能:
管理信息流，提供可靠的传输服务，以确保数据无差错的地按序到达。
2、TCP/IP模型的分界
线协议地址分界线:
以区分高层和低层的寻址，高层寻址使用IP地址，低层寻址使用物理地址。
应用程序IP层之上的协议软件只使用IP地址，而网络接口层处理物理地址。
操作系统分界线:
以区分系统与应用程序。
在传输层和应用层之间。
3、复用与分解
发送报文时，发送方在报文中加和了报文类型、选用协议等附加信息。
所有的报文以帧的形式在网络中复用传送，形成一个分组流。
在接收方收到分组时，参考附加信息对接收到的分组进行分解。
网络操作系统
一、网络操作系统的功能
1、网络操作系统NOS，是使网络上各计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需要的各种服务的软件和有关规程的集合。
2、局域网NOS有两个基本要求：
（1）允许在局域网上的资源被共享；
（2）要使现有的PC操作系统仍能继续运行，而不需要作任何改变。
NOS有两个组成，主要是控制服务器的操作、管理存储在服务器上的文件。
第二个组成，运行在客户系统的软件，使客户能访问网络及网上资源。
3、在NetWare中：
第一部分是PC和网络接口卡联系的机制，采用IPX/SPX互连网分组交换/顺序分组交换接口协议来进行通信；第二部分称为解释器或重定向器（redirector）。
二、NetWare系列
1、NetWare有两部分组成：
NetWare的外层（shell）和NetWare核心组成。
2、NetWare的外层（shell）在NetWare4中称为DOSRequester。
它有两个相关的功能：
将应用和桌面操作系统连接，决定将来自应用的命令传送到本地操作系统；和网络接口卡NIC通信，使命令和数据包装成能在诸如以太网、标记环网等标准网络上接收和发送。
3、NetWare首次将容错引入NOS，称为系统容错（SFT，system，fault，tolerant）
4、NetWare结构中NetWare支持传输层协议自主性的两个重要组成，为开放数据链路层接口ODI和Streams模块。
ODI为多种传输层协议提供了一种标准的接口，其功能是使多种传输层协议可以共享同一个网络卡而不发生冲突。
Streams模块在高层提供了一个接口，一方面为其底层那些需要向NetWare传送数据请求的协议提供一个通用接口，另一方面还要向上为NetWare本身提供一个接口。
5、NetWare工作站利用shell和IPX/SPX通信协议与文件服务器通信。
NETX﹒COM通过向IPX发送命令，将DOS的文件请求发送到文件服务器在，或从文件服务器上传回重定向。
NET﹒COM程序将工作站的请求传送给DOS和NetWare。
IPX﹒COM向文件服务器发送网络信息，它是工作站与服务器通信的规程。
三、WindowsNT
1、WindowsNT服务器被优化成一个文件、打印机和应用程序服务器在，同时又能处理从小型的工作组到企业网络范围内的各种事务。
2、WindowsNTServer优点：
服务器性能，在完全版本中支持达4个CPU，OEM已经实现了对称多处理环境中支持达32个CPU；256个RAS入站接入；磁盘容错支持，RAID级的数据保护；IIS服务；管理向导；苹果机客户的支持；其他网络服务（DHCP、DNS、WINS）；WindowsNT目录服务。
3、Microsoft网络包括：
WindowsNT、Windows95、WindowsforWorkgroup、LANmanager
4、WindowsNT网络结构：
包括I/O管理器组件、NDIS兼容网卡驱动程序、NDIS4.0，传输协议、传输驱动程序接口TDI、文件系统驱动程序。
网络管理
一、局域网管理技术
网络管理是对计算机网络的配置、运行状态和计费等进行的管理。
它提供了监控、协调和测试各种网络资源以及网络运行善的手段，还可提供安全管理和计费等功能。
1、网络管理包括三个方面：
（1）了解网络：
识别网络对象的硬件情况、差别局域网的拓扑结构、确定网络的互连、确定用户负载和定位。
（2）网络运行：
配置网络，选择网络协议是配置网络的重要组成部分；配置网络服务器；网络安全控制。
（3）网络维护：
主要包括故障检测与排除，发现故障、追踪故障、排除故障、记录故障的解决方法；网络检查；网络升级，主要包括用户许可证的升级，服务器操作系统升级，服务器的硬件升级。
2、局域网管理工具
NetWare管理工具：
SYSCON工具
WindowsNT管理工具：
服务管理器，性能监视器
二、网络管理功能
1、网络管理的五大功能
配置管理：
配置管理的自动获取，在网络设备中自动配置信息中，根据获取手段大致可以分成三类，第一类网络管理协议标准的MIB中定义的配置信息；第二类不在网络管理协议标准中有定义，但对设备运行比较重要的配置信息；第三类就是用于管理的一些辅助信息；自动备份及相关技术；配置一致性检查；用户操作记录功能。
性能管理：
过滤、归并网络事件，有效地发现、定位网络故障，给出排错建议与排错工具，形成整套的故障发现、告警与处理机制。
故障管理：
采集、分析网络对象的性能数据、监测网络对象的性能，对网络线路质量进行分析。
安全管理：
结合使用用户认证、访问控制、数据传输、存储的保密与完整性机制，以保障网络管理系统本身的安全。
安全管理分三个部分，首先是网络管理本身的安全，其是被管理网络对象的安全。
三、简单网络管理协议SNMP
1、SNMP概述：
设计时围绕四个概念和目标进行设计：
保持管理代理的软件成本尽可能低；最大限度地保持远程管理的功能，以便充分利用因特网资源；体系结构必须有扩充的余地；保持SNMP独立性，不依赖于具体的计算机、网关和网络传输协议。
提供了四类管理操作：
get操作用来提取特定的网络管理信息；get-next操作通过遍历活动来提供强大的管理信息提取能力；set操作用来对管理信息进行控制；trap用来报告重要的事件。
2、SNMP管理控制框架与实现
SNMP定义了管理进程和管理代理之间的关系，这个关系称为共同体。
位于网络管理工作站和各网络元素上利用SNMP相互通信对网络进行管理的软件统称为SNMP应用实体。
SNMP的应用实体对internet管理信息库MIB中的管理对象进行操作。
SNMP的报文总是源自每个应用实体，报文中包括访应用实体所在的共同的名字。
这种报文称为“有身份标志的报文”，共同体名字是在管理进程和管理代理之间交换管理信息报文时使用。
管理信息报文包括：
共同体名，数据。
SNMP的实现方式：
SNMP在其MIB中采用了树状命名方法对每个管理对象实例命名。
SNMP中各种管理信息大多以表格形式存在，一个表格对应一个对象类，每个元素对应于该类的一个对象实例。
3、SNMP协议是一个异步的请求/响应协议，是一个非面向连接的协议，是一个对称的协议，没有主从关系。
SNMP的设计是基于无连接的用户数据报协议UDP。
四种基本协议的交互过程，都是请求管理进程给管理代理，响应则都是由管理代理发给管理进程的。
只有Trap是无响应的，有管理代理单向发给管理进程。
SNMP协议实体之间的协议数据单元PDU只有两种不同的结构和模式，一个PDU格式在大部分操作中使用，而另一个则在Trap操作中作为trap的协议数据单元。
4、Trap操作，是一种捕捉事件并报告的操作，实际上几乎所有网络管理系统和管理协议都具有这种机制。
四、网络管理系统
1、HP-OpenView
不能处理因为某一网络对象故障而误导致的其他对象的故障，不具备理解所有网络对象在网络中相互关系的能力。
也不能把服务的故障与设备的故障区分开来。
性能的轮与状态的轮询是截然分开的，这样导致一个网络对象响应性能轮询失败但不触发一个报警。
2、IBM-NetView
不能对故障事件进行归并，它不能找出相关故障卡片的内在关系，因此对一个失效设备，即使是一个重要的路由器，将导致大量的故障卡片和一系列类似的告警。
不具备在掌握整个网络结构情况下管理分散对象的能力。
性能轮询与状态轮询也是彻底分开的，这将导致故障响应的延迟。
3、SUN-SunNetManager
是第一个重要的基于UNIX的网络管理系统。
4、CabletronSPECTRUM
是一个可扩展的、智能的网络管理系统，它使用了面向对象的方法和客户服务器体系结构。
SPECTRUM构筑在一个人工智能的引擎之上，IMT（Inductive，Modeling，Technology）。
它是所有四种网络管理软件中惟一具备处理网络对象相关性能力的系统。
SPECTRUM服务器提供了两种类型的轮询：
自动轮询和手动轮询。
SPECTRUM提供了多种形式的告警手段，包括弹出窗口，发出报警声响等。
SPECTRUM能自动的发现拓扑结构，但相对比较慢。
五、网络日常管理和维护
1、VLAN的管理
2、WAN接入的管理
3、网络故障诊断和排除
物理故障：
逻辑故障：
路由器故障：
主机故障：
4、网络管理工具
连通性测试程序Ping：
路由跟踪程序Traceroute：
在Windows中是tracert
MIB变量浏览器：
Internet
一、Internet体系结构
1、自治系统：
原始的Internet核心体系是在Internet权有一个主干网的那个时期开发的。
但是这种体系结构存在以下一些问题：
这种体系不能适应互联网扩展到任意数量的网点；许多网点由多个局域网组成，且用多个多路由器互连，由于一个核心路由器在每个网点上与一个网络相连，核心路由器就只知道那个网点中的一个网络的情况；一个大型的互联网是独立的组织管理的网络的互连集合，路由选择体系结构必须为每个组织提供独立的控制路由选择和访问网络的方法，因此必须用一个单一的协议机制来构造一个由许多网点构成的互联网，同时，各个网点又是一个自治系统。
二、Internet连接的方法
1、将计算机连接到一个局域网，这个局域网的服务器是Internet的一个主机。
条件：
必须连接到一个与Internet连接的网络，需要网络适配卡和ODI或NDIS驱动程序，还需要在本地计算机上运行TCP/IP，如果是Windows系统还需要Winsock支持。
2、利用串行接口协议（SLIP）或点到点协议（PPP），通过电话拨号方式进入一个Internet的主机
条件：
需要一个调制解调器Modem、TCP/IP软件和SLIP或PPP软件，如果是Windows系统还需要Winsock支持。
3、通过电话拨号进入一个提供Internet服务的联机服务系统。
条件：
需要一个调制解调器Modem、标准的通信软件和一个联机服务帐号。
4、用户选择连接方法的考虑因素：
联网的目标和需求；用户内部配置的网络基础设施；用户支付Internet联网费用的能力；对Internet安全服务的需求。
三、Internet地址
在TCP/IP协议中，规定分配给每台主机一个32位数作为该主机IP地址。
每个IP地址由两个部分组成，即网络标识netid和主机标识hostid。
IP地址的层次结构具有两个重要特性：
第一，每台主机分配了一个惟一的地址；第二，网络标识号的分配必须全球统一，但主机标识号可由本地分配，不需要全球一致。
1、A类：
1.0.0.1至126.255.255.254可能的网络数有126个，主机部分有台（224-2）
2、B类：
128.0.0.1至191.255.255.254可能的网络数有16384个，主机有65536台
3、C类：
192.0.0.1至223.255.255.254可能的网络数有个，主机有256台
4、D类：
用于广播传送至多个目的地址用224-239
5、E类：
用于保留地址240-255
RFC1918将10.0.0.至10.255.255.255、127.16.0.0至172.31.255.255、192.168.0.0至192.168.255.255的地址作为预留地址，用作内部地址，不能直接连接到公共因特网上。
四、Internet地址映射
将一台计算机的IP地址映射到物理地址的过程称地址解析。
常用的地址解析算法有以下三种：
1、查表法：
将地址映射关系放在内存中的一些表里，当解析地址时，通过查表得到解析的结果。
用于广域网。
2、相近形式计算法：
通过简单的布尔和算术运算得出映射地址。
用于可配置网络。
3、消息交换法：
计算机通过网络交换信息得到映射地址。
用于静态编址。
TCP/IP协议组包含一个地址解析协议（ARP）。
ARP协议定义了两类基本消息，一类消息是请求消息，另一类是应答消息。
五、Internet地址空间的扩展
1、IPV6仍然支持无连接传送；允许发送方选择数据报大小；要求发送方指明数据报在到达目的站前的最大跳数。
更大的地址空间；灵活的报头格式；增强的选项；支持资源分配；支持协议扩展。
2、IPV6的数据报格式：
IPV6数据有一个固定的基本报头40字节其后可以允许多个扩展报头，也可以没有扩展报头，扩展报头后是数据。
IPV4的数据报格式：
包括数据报报头和数据区的部分。
报头：
版本号、IHL、服务级别、数据单元长度、标识、标记、分段偏移、生命期、用户协议、报头检查和、源地址、目的地址、任选项+填充、数据。
3、该基本报头包含版本号、数据流标记、PAYLOAD长度、下一个报头、跳数极限、源地址、目的地址。
4、IPV4与IPV6比较：
取消了报头长度字段，数据报长度字段被PAYLOAD长度字段代替；源地址和目的地址字段大小增加为每个字段占16个八位组，128位；分段信息从基本报头的固定字段移动扩展报头；生存时间字段改为跳数极限字段；服务类型字段改为数据流标号字段；协议字段改为指明下一个报头类型字段。
5、IPV6有三个基本地址类型，单播地址（unicast）即目的地址指明一台计算机或路由器，数据报选择一条最短的路径到达目的站；群集地址（cluster）即目的站是共享一个网络地址的计算机的集合，数据报选择一条最短路径到达该组，然后传递给该组最近的一个成员；组播地址（multicast）即目的站是一组计算机，它们可以在不同地方，数据报通过硬件组播或广播传递给该组的每一成员。
6、对任何地址若开始80位是全零，接着16位是全1或全零，则它的低32位就是一个IPV4地址。
企业网与Intranet
一、企业网络计算的背景和挑战
企业网是连接企业内部各部门并和企业外界相连，为企业的通信、办公自动化、经营管理、生产销售以及自动控制服务的重要信息基础设施。
Intranet是基于TCP/IP协议，使用环球网WWW工具，采用防止外界侵入的安全措施，为企业内部服务，并有连接Intranet功能的企业内部网络。
1、驱动企业网络计算的因素：
用户需求，这是基本动力；先进和实用的信息技术；迅速变化中的巿场。
2、可采用两种模型：
一种是可伸缩的模型，即企业网络计算的同样的软件可运行在企业内部的不同平台上；另一种是集成的模型，即企业内部不同平台上的软件的集成。
二、企业网络计算的组成和特性
1、企业网络计算的组成：
客户机/服务器计算；分布式数据库；数据仓库；网络和通信；网络和系统的管理；各种网络应用。
2、企业网络计算的特性：
支持客户机/服务器计算械；支持管理海量数据的能力和设施；分布数据管理的设施；国际化和本地化；功能强的通信设施；系统的灵活性；分布资源管理；开发工具和开发手段的提供。
三、开放系统
开放系统：
是对一个不断发展的、厂家中立的、用于对整个系统进行有效配置、操作和替换的接口、服务、协议和格式的规范描述的实现，它的应用和组成部件可以用不同厂家的其他相同实现替代。
1、开放系统的两个特点：
开放系统所采用的规范是厂家中立的，或者是与厂家无关的；开放系统允许不同厂家的产品替换，这种替换包括整个系统其组成部件。
2、专用系统：
它所采用的规范是专用，而不是厂家中立的；专用系统不允许由不同厂家的产品替换；它的组成部件允许具有许可证的厂家产品替换。
3、驱动开放系统发展的因素：
功能、可用性、复杂性、价格。
四、企业网络开放系统集成技术
1、FRAMWORK是应用程序的开发和运行环境，它实际上是蹭件和操作系统的组合。
比较有名的产品有CICS、Windows、UNIX。
2、COSE专门制定了自己的开放系统环境规范，主要技术包括用于窗口管理的Motif、标准API接口和用于数据库管理的SQL。
3、信息系统与网络计算主要实现网络范围数据管理、通信和网络管理，主要技术有：
在数据管理方面有用于数据库间通信的RDA，即远程数据访问；通信服务DCE分布式计算环境，RPC远程过程调用，OSI开放系统互连；管理服务，DME分布管理环境，SNMP简单网络管理协议。
五、Intranet的定义和要素
1、Intranet是基于InternetTCP/IP协议，使用的环球网WWW工具、采用防止外界侵入的安全措施、为企业内部服务，并有连接Internet的功能的企业内部网络。
2、Intranet的组成：
网络、电子邮件、内部环球网、邮件地址清单、新闻组Newsgroups、闲谈Chat、FTP、Telnet、Gopher。
TCP/IP联网
一、TCP/IP实现基本原理
1、TCP/IP的实现方式：
TSR常驻内存程序是一种安装在Windows之前在DOS上运行的程序。
缺点，不能动态分配内存，TSR需要动态链接库DLL帮助，才能让Windows程序访问网络。
目前只有在DOS环境下才使用TSR方式。
DLL动态链接库是一个16位的Windows程序函数库，只有当用到其中的过程时才会被调用。
缺点，它们不能直接与网卡通信，它们依赖于Windows的调度程序。
VxD虚拟设备是在Windows32位保护方式下实现的，用于实现一些关键的部分，如视频、鼠标及通信端口驱动程序。
它是通过硬件中断方式响应网络中的通信，可以彻底地访问Windwos和DOS程序。
2、网络
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