高级网络问题和作业总结 1.docx
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高级网络问题和作业总结1
第一章绪论
1.计算机网络发展过程中的关键技术？
IP技术；交换技术；宽带接入技术；3G以上的移动通信技术。
2.计算机网络的研究热点？
下一代WEB技术的研究；网格计算；业务综合化；移动通信技术；网络安全与管理。
3.计算机网络的体系结构如何？
定义：
我们把计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。
计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。
1）OSI的七层协议体系结构：
物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层；
2）TCP/IP的四层协议体系结构：
网络接口层、网际层（IP）、运输层（TCP或UDP）、应用层（各种应用层协议）；
3）五层协议：
物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层；
应用层：
直接为用户的应用提供服务；
运输层：
其任务就是负责向两个进程主机之间的通信提供服务；
网络层：
负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务；另一个任务就是要选择合适的路由使源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机；
数据链路层：
将网络层交下来的IP数据报分组组装成帧，在两个相邻结点之间的链路上“透明”地传送帧中的数据；
物理层：
透明底传送比特流；
4.计算机网络中协议与服务的区别？
1）协议是两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。
2）协议和服务的概念的区分：
首先，协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务的用户是透明的。
其次，协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。
但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。
上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中成为服务原语。
5.性能指标有哪些?
如何影响网络性能?
1）速率：
指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，单位是b/s（比特每秒），也称数据率或比特率；
2）带宽：
本来指某个信号具有的频带宽度。
信号的带宽是指改信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围；
计算机网络中，带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力，即单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位同速率的单位；
3）吞吐量：
表示单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量；
4）时延：
指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端所需的时间。
发送时延：
主机或路由器发生数据帧所需要的时间，也成传输时延；
传播时延：
电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间；
处理时延：
主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理；
排队时延：
分组在进入路由器和离开路由器时需要进行排队，所产生的时延；
5）时延带宽积：
反映了整个链路中所能容纳的比特数；
6）往返时间RTT：
送发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认（接收方接到数据后便立即发送确认），总共经历的时间；
7）利用率：
信道利用率和网络利用率；
信道利用率：
某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）；
网络利用率：
全网络的信道利用率的加权平均值；
信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。
6.交换技术有哪些？
各种交换技术的特征（原理）？
三层交换？
软交换？
1）电路交换：
必须经过“建立连接（占用通信资源）→通话（一直占用通信资源）→释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式，称为电路交换；
2）报文交换：
采用存储转发机制，以报文作为传送单位，长度可变，不需要在两个站点之间建立一条专用通路；
3）分组交换：
采用存储转发机制，将报文划分为几个分组进行传送；
若要连续传送大量的数据，且其传送时间远远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快；分组交换比报文交换的时延小，灵活性好。
4）三层交换（IP交换技术、多层交换技术）：
二层交换技术+三层转发技术，即在OSI的第二层上实现交换，第三层上实现数据的高速转发，同一子网，则采用二层的转发，不同子网，则采用路由技术进行三层处理。
三层交换机分类：
纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新；
基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。
其原理是，采用CPU用软件的方式查找路由表。
5）软交换：
将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理；
核心思想的3个基本要素：
1、开放的业务生成接口；2、综合的设备接入能力；3、基于策略的运行支持系统。
7.信道复用技术有哪些种？
原理如何？
1）频分复用FDM：
将宽带划分，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带；即频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽（频率带宽）资源。
2）时分复用TDM：
将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每一个时分复用的用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
统计时分复用STDM：
改进的时分复用，按需动态分配时隙。
3）波分复用WDM：
将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器（亦称合波器）汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输，在接收端，经分用器（亦称分波器）将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
4）码分复用CDM：
每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,但使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一个地址码，各个码型互不重叠，通信各方之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。
8.各种宽带接入技术？
答：
宽带接入技术可以从以下几类技术来分析：
（1）XDSL接入网:
XDSL主要是利用现有的铜线资源积极开发宽带用户线的技术。
XDSL接入技术的种类较多，如UDSL、ADSL等等。
其中，目前主要流行的还是ADSL和VDSL。
（2）HFC接入网:
HFC接入网是一种基于CATV网，以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字模拟传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术以及计算机技术的宽带接入网。
从网络的拓扑结构来看，HFC通常具有星型和树型结构。
（3）LMDS接入网:
LMDS接入技术也叫本地多点配送服务。
它本是一种利用无线电超高频波段在市内发送电视节目的业务。
（4）光纤宽带接入:
从总的发展趋势看，在接入网中光纤必将代替电缆，直接向用户挺进，实现纯光纤接入，即光纤到家（FTTH）方式。
光纤接入网可划分为无源光网络（PON）和有源光网络（APON），其中无源光网络PON发展更快些。
（5）快速以太网宽带接入:
快速以太网接入系统主要组成部分一般具有更长的生命周期。
这种方式设备成本低，可扩展性强。
（6）无线接入技术:
无线接入技术就是利用无线技术作为传输媒介向用户提供宽带接入服务。
无线技术网的优势是：
组网灵活、安装维护简单，费用低。
（7）电力接入技术:
PLC技术,俗称“电力线上网”。
PLC利用已有的电力线作为通信载体，加上一些PLC局端和终端调制解调器，将原有电力网变成电力线通信网络，将已有的电源插座变为信息插座的一种宽带接入方式。
9.发送速率和传播速率的区别？
答：
荷载信息的电磁波在通信线路上的传播速率与数据的发送速率并无关系。
这是因为提高数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。
数据的发送速率：
是指某个点或某个接口上的发送速率，即b/s。
相同数据帧下，发送速率越快，所需的发送时延就越少。
传播速率：
是指传输线路上比特的传播速率，即m/s。
信道长度固定下，传播速率越大，所需的传播时延越小。
所以，通常所说的“光纤信道的传输速率高”是指向光纤信道发送数据的速率可以很高，面光纤信道的传播速率实际上还要比铜线的传播速率还略低一点。
这是因为经过测量得知，光在光纤中的传播速率是20.5万公里/秒，它比电磁波在铜线（如5类线）中的传播速率（23.1万公里/秒）略低一些。
10.三层交换与软交换的发展与应用如何？
（1）三层交换技术
三层交换技术：
二层交换技术＋三层转发技术。
它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
三层交换技术的发展
三层交换机所面临的应用环境的急剧变化，使得三层交换机有了更加深层次的技术发展。
这种发展主要体现在以下三个方面：
1.从体系架构上灵活支持多种技术的融合。
2.更强的多业务承载能力。
3.更强更丰富的网络监控和管理能力。
三层交换技术的应用
由于三层交换技术的特性，三层交换技术主要用于以下几个方面：
1.三层交换技术用于VLAN中；
2三层交换技术在构建大中型企业同城专网中的应用；
3.三层交换技术应用于局域网的建设；
4.三层交换技术应用于安全监测传输网络中；
（2）软交换技术
软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立/拆除会话）和信令互通，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。
软交换技术的发展
目前，软交换技术得到长足的发展，经过这几年的努力，其基本框架结构、主要功能、性能、应用范围等方面已经基本确定。
具体表现在以下几方面：
①在结构方面，软交换采用分层结构模型，所有设备之间通过标准接口互通，提供基于策略的OSS和通用业务平台，并支持平面组网方式；
②在功能方面，软交换完成呼叫处理、协议适配、媒体接入等功能，支持业务编程；
③在性能方面，软交换满足电信级设备要求，在处理能力、高负荷话务量等方面都达到了指定标准；
④在覆盖范围方面，软交换定位于NGN，当前主要解决现有通信网络。
软交换技术的应用
针对不同的网络状况和业务需求，目前软交换主要应用在以下几个方面：
1.分组中继：
通过采用软交换技术构建分组中继叠加网络，减少传输网络中低速交叉连接设备的数量，降低了网络传输成本和带宽需求。
2.虚拟中继：
软交换与媒体网关之间通过MGCP/H.248通信，软交换可面向其他网络提供SS7，SIP等多种协议，实现NGN和PSTN，SIP等网络之间的通信。
3.多媒体业务：
针对用户多媒体业务的需求，软交换直接控制着各种新业务的发放与实施，保证了业务在全网开展的及时性。
另外，支持开放的API接口。
4.电信级拨号接入：
其媒体网关同时具备VOIP网关和关守2种功能，在软交换的控制下，使全网媒体网关能统一管理，并能进行拨号上网用户数据旁路，且支持多ISP方案。
5.下一代本地交换系统：
提供数据终端与PSTN网电信级互联互通。
6.本地语音接入：
在拥有庞大的、完善的本地IP网络，但无本地PSTN端局的情况下，可以通过软交换技术实现语音通信。
第二章
2宽带接入技术有哪些种类？
原理如何？
应用情况如何？
宽带有线接入网技术包括：
xDSL技术、HFC技术、LMDS技术、高速以太网宽带接入技术、光线接入和电力线接入技术。
1、xDSL技术
xDSL中的“x”代表各种数字用户线技术，如不对称数字用户线（ADSL）、高速数字用户线（HDSL）和高速不对称数字用户线（VDSL）等。
它们的主要区别在于上下行链路的对称性以及传输速率和有效距离有所不同。
xDSL的传输基本原理：
是利用电话系统中的未利用的高频信号传输数据，采用更先进的数字编码和调制解调技术在常规铜质双绞线上传送宽带信号。
采用频分复用的方式，将电话和xDSL的上、下行信号放在不同的频带内传输。
低频段用来传输普通电话、窄带ISDN业务，中间频段可以用来传输上行数字信道的控制信息，而高频段则可以用来传输下行信道的图像或者告诉数据信息。
在发送端，各类不同的业务信号被调制到不同的频段，经过铜质双绞线传输到接收端，再通过解调和滤波，还原原始信号。
因为语音业务和数据业务在不同的频段内传输，所以互不干扰。
2.HFC技术
原理：
HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。
应用：
用户可以在有线电视网络内实现国际互联网访问、IP电话、视频会议、视频点播、远程教育、网络游戏等功能。
3.LMDS技术
原理：
LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务区内设有基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。
每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。
应用：
根据LMDS的宽带特性，决定它几乎可以承载任何种类的业务，包括话音、数据和图像等
4.高速以太网宽带接入技术
原理：
以太网是目前应用最为广泛的局域网络传输方式，它采用基带传输，通过双绞线和传输设备，实现10M/100M/1Gbps的网络传输
应用：
10Base－S方案则可利用社区现有的电话线布线系统组建社区网络，提供全双工10Mbps的网络速率。
10Base-S解决方案利用现有的电话线路，为用户同时提供语音、传真和高速数据传输服务。
5.光纤接入
原理：
通过光线路终端（OLT）与业务节点相连，通过光网络单元（ONU）与用户连接。
应用：
光纤接入网有多种方式，最主要的有光纤到路边、光纤到大楼和光纤到家，即常说的FTTC、FTTB和FTTH。
结合成熟的园区局域网络技术，提供10M/100Mbps交换或共享到用户端。
6.电力线接入技术
原理：
PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。
在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。
应用：
PLC主要是作为一种接入技术，提供宽带网络"最后一公里"的解决方案，适用于居民小区，学校，酒店，写字楼等领域。
作业：
1现在的宽带电力线发展如何？
为什么不普及没有发展起来？
宽带PLC技术是传统电力产业和IT技术的融合。
我国拥有庞大的配电网,且具有数量可观的潜在宽带用户群，因此具有发展宽带PLC的优势。
将电力线上网作为接入网的一种替代方案是国内十分热门的研究方向。
目前仍处于发展的初期阶段，其在宽带通信市场的竞争力受到技术层面和经济层面相关因素的制约。
相信在不远的将来PLC技术将会得到大规模推广PLC市场也会越来越成熟。
随着各技术环节的不断改进和完善、通信质量的不断提高和资金投入的加大宽带电力线。
一定会得到越来越广泛的应用。
PLC技术在宽带通信领域有着广阔的应用前景。
以前由于电力线载波系统的传输数据速率较低，系统成本较高，以及无线电干扰等原因，PLC技术没有得到大规模推广应用。
另一种解释：
电力线载波通信（PLC）利用输电线路作为信号的传输媒介，人们利用电力线可以传输电话、电报、远动、数据和远方保护信号等。
该技术是把载有信息的高频加于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出来，并传送到计算机或电话上。
由于电力线机械强度高，可靠性好，不需要线路的基础建设投资和日常的维护费用，因此PLC具有较高的经济性和可靠性，在电力系统的调度通信、生产指挥、行政业务通信以及各种信息传输方面发挥了重要作用。
PLC技术在宽带通信领域有着广阔的应用前景。
但是由于电力线载波系统的传输数据速率较低，系统成本较高，无线电干扰，需要中继技术等原因，PLC目前还无法普及。
2网络管理技术的发展应用？
网络管理系统：
计算机网络管理系统就是管理网络的软件系统是收集网络中各个组成部分的静态、动态地运行信息，并在这些信息的基础上进行分析和做出相应的处理，以保证网络安全、可靠、高效地运行，从而合理分配网络资源、动态配置网络负载,优化网络性能。
网络管理技术发展：
通过现阶段网络管理软件中的一些技术热点,我们可以去展望今后在网络管理中出现的一些新的技术,以期带动网络网络管理水平整体性能的提升：
1）分布式技术分布式技术一直是推动网络管理技术发展的核心技术，也越来越受到业界的重视。
2）XML技术XML技术是一项国际标准，可以有效地统一现有网络系统中存在的多种管理接口。
其次XML技术具有很强的灵活性，可以充分控制网络设备内嵌式管理代理。
3）B/S模式B/S网络管理结构模式（B/S模式）是基于Intranet的需求而出现并发展的。
在B/S模式中，最大的好处是运行维护比较简便，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式接入网络。
4）支持SNMPv3协议SNMP协议是一项广泛使用的网络管理协议，是流传最广，应用最多，获得支持最广泛的一个网络管理协议。
应用：
主要有网络故障管理、网络配置管理、网络性能管理、网络计费管理和网络安全管理。
第三章局域网
第一节
问题：
1局域网标准有哪些？
协议类？
答：
1）局域网现在又11个标准，是从IEEE802.1标准到IEEE802.12标准。
802.1---通用网络概念及网桥等；
802.2---逻辑链路控制等；
802.3---CSMA/CD访问方法集物理层规定；
802.4---ARCnet总线结构及访问方法，物理层规定；
802.5---TokenRing访问方法及物理层规定；
802.6---城域网的访问及物理层规定；
802.7---宽带局域网；
802.8---光纤局域网（FDDI）；
802.9---ISDN局域网；
802.10---网络的安全；
802.11---无线局域网；
其中IEEE802.3标准最为常用，该标准有以下几部分组成：
10BASE-5使用粗同轴电缆，最大网段长度是500M，基带传输方法。
10BASE-2使用细同轴电缆，最大网段长度是185M，基带传输方法。
10BASE-T使用双绞线电缆，最大网段长度是100M。
1BASE-5使用双绞线电缆，最大网段长度为500M，传输速度为1Mbit/s。
10BTOAD-36使用同轴电缆（RG-59/UCATV），最大网段长度为3600M，宽带传输方法。
10BASE-F使用光纤，传输率为10Mbit/s。
2）数据链路层的协议：
PPP，X.25，IEEE802.3，IEEE802.5，EthernetSNAP。
局域网常用的三种通信协议：
IPX/SPX、NETBEUI、TCP/IP。
还有以太网，令牌环，FDDI等等。
2局域网种类有哪些？
1）按拓扑结构分类：
局域网可分为总线型、环型、星型和树型。
2）按传输信号分类：
局域网可分为基带王和宽带网。
3）按传输介质分类：
有双绞线网、光纤网、同轴电缆网、无线局域网、微波网。
4）按介质访问控制方式分类：
共享介质局域网和交换局域网。
3介质访问方法有哪些？
原理如何？
有载波侦听多路访问和冲突检测（CSMA／CD）、令牌环方法（TOKENRING）、令牌总线方法（TOKENBUS）。
1）载波侦听多路访问和冲突检测（CSMA／CD）：
是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。
每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。
这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。
每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。
2）令牌环方法（TOKENRING）：
使用一个称之为“令牌”的控制标志（令牌是一个二进制数的字节，它由“空闲”与“忙”两种编码标志来实现，既无目的地址，也无源地址），当无信息在环上传送时，令牌处于“空闲”状态，它沿环从一个工作站到另一个工作站不停地进行传递。
当某一工作站准备发送信息时，就必须等待，直到检测并捕获到经过该站的令牌为止，然后，将令牌的控制标志从“空闲”状态改变为“忙”状态，并发送出一帧信息。
其他的工作站随时检测经过本站的帧，当发送的帧目的地址与本站地址相符时，就接收该帧，待复制完毕再转发此帧，直到该帧沿环一周返回发送站，并收到接收站指向发送站的肯定应签信息时，才将发送的帧信息进行清除，并使令牌标志又处于“空闲”状态，继续插入环中。
当另一个新的工作站需要发送数据时，按前述过程，检测到令牌，修改状态，把信息装配成帧，进行新一轮的发送。
3）令牌总线方法（TOKENBUS）：
它的访问控制方式类似于令牌环，但它是把总线形或树形网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。
只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。
信息是双向传送，每个站都可检测到其它站点发出的信息。
在令牌传递时，都要加上目的地址，所以只有检测到并得到令牌的工作站，才能发送信息，它不同于CSMA/CD方式，可在总线和树形结构中避免冲突。
4以太网使用何种协议？
快速以太网使用何种协议？
传统以太网：
1）标准IEEE802.32）载波监听多点接入/碰撞监测协议CSMA/CD快速以太网：
1）仍然使用半双工，全双工两种形式2）仍然使用802.3这种帧格式3）只有半双工时使用CSMA／CD协议4）与10BASE-T和100BASE-T兼容
作业：
1MAC帧，在传统以太网，高速以太网。
G比特以太网方式上，有无变化？
答：
MAC帧在传统以太网是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。
虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是64～1518字节（不算8字节的前导字）。
按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接的最大长度是2500米，最多经过4个中继器，因此规定对10Mbps以太网一帧的最小发送时间为51.2微秒。
这段时间所能传输的数据为512位，因此也称该时间为512位时。
这个时间定义为以太网时隙，或冲突时槽。
MAC帧在快速以太网中，对于100Mbps快速以太网的时隙仍为512位时，但其帧的最小发送时间必须为5.12μs。
它在保持帧格式、MAC（介质存取控制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，其速率比10Base－T的以太网增加了10倍。
二者之间的相似性使得10Base－T以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。
快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。
MAC帧在千兆以太网中，由于传送速率提高了很多，如果保持帧的最短长度和网络有效距离不变，仍然会出现冲突不能被检测的结果。
解决的方法有两种：
或者缩短网络的有效距离，或者增加帧的最短长度。
千兆以太网采用增加最短帧长度的方法，即将实际帧的最短长度由64字节增加到512字节。
而为了保证和以前以太网帧格式的兼容，有效帧的最短长度仍然规定为64字节。
只要有效帧的长度小于512字节，就另外填补专门的字符，将帧的实际长度扩展到512字节，并将这种填补专门字符的过程称为“载波扩展（CarrierExtension）”。
MAC帧在万兆以太网中，由于万兆以太网实质是高速以太网，所以为了与以前的所有以太网兼容，必须采用以太网的帧格式承载业务，为了达到10Gbps的高速率，并实现与骨干网无缝连接，在线路上采用OC-192c帧格式传输。
这样就需要在物理子层实现从以太网帧到OC-192c帧的映射功能。
同时，由于以太网在设计时是面向局域网的，网络管理较弱，传输距离短并且对物理线路没有任何保护措施，所以当以太网作为广域网进行长距离高速传输时，必然导致线路信号频率和相位较大的抖动。
而以太网的传输是异步的，在宿端
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