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网络三级笔记整理
三级网络技术笔记
第一章计算机基础知识
计算机的四特点：
1．有信息处理的特性。
2．有程序控制的特性。
3．有灵活选择的特性。
4．有正确应用的特性。
计算机发展经历5个重要阶段：
1大型机阶段。
2小型机阶段。
3微型机阶段。
4客户机/服务器阶段。
5互联网Internet阶段。
1958年研制第一台电子管计算机103机，1959年大型电子管计算机104机。
1973年DJS-130机。
1969年美国ARPANET（阿帕网）运行，1983年TCP/IP成为ARPANET的协议标准。
计算机应用领域：
科学计算，事务处理，过程控制，辅助工程，人工智能，网络应用，多媒体应用。
计算机辅助设计（CAD），辅助制造（CAM）辅助工程（CAE）辅助教学（CAI）辅助测试（CAT）.
计算机现实分类：
服务器，工作站，台式机，笔记本（功能已和台式机接近），手持设备。
计算机传统分类：
大型机，小型机，PC机，工作站，巨型机，小巨型机。
计算机指标：
字长，速度，容量，带宽，可靠性，产品名称及版本。
1．位数。
8位是一个字节，16为是一个字，32位是双字长。
32位处理器指其中的寄存器能保存32位的数据。
2．速度。
MIPS是表示单字长定点指令的平均执行速度。
MFLOPS是考察单字长浮点指令的平均执行速度，主频表示CPU的处理速度。
3．容量。
Byte用B表示。
1KB=1024B。
内存大小与处理器芯片和操作系统有关。
平均寻道时间是指磁头沿盘片移动到需要读写的磁道所要的平均时间。
平均等待时间是需要读写的扇区旋转到磁头下需要的平均时间。
数据传输率是指磁头找到所要读写的扇区后，每秒可以读出或写入的字节数。
4带宽。
Bps用b。
5产品名称及版本。
6可靠性。
平均无故障时间MTBF和平均故障修复时间MTTR来表示。
MTBF长，MTTR短，说明可靠性高。
计算机硬件组成四个层次：
1芯片。
2板卡。
3整机。
4网络。
服务器按应用范围：
入门级，工作组级，部门级，企业级。
服务器按处理器体系结构：
CISC,RISC,VLIW三种。
服务器按用途：
文件，数据库，电子邮件，应用。
服务器按机箱结构：
台式，机架式，机柜式，刀片式。
CISC（复杂指令集计算机）以IA-32体系结构为主，中低档服务器采用。
RISC（精简指令集计算机）中高档服务器采用。
VLIW（超长指令字）采用EPIC（清晰并行指令计算）设计，IA-64体系结构。
CISC每时钟周期1-3条指令，RISC每时钟周期4条指令，VLIW每时钟周期20条指令
刀片式服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元。
每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。
管理员可以使用系统软件将这些“刀片”集合成一个服务器集群。
特点：
克服了多个服务器集群的麻烦，被称为集群的终结者，实现了机柜的优化。
工作站Workstation主要面向计算机辅助设计等专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。
工作站根据软、硬件平台的不同，一般分为基于RISC（精简指令系统）架构的UNIX系统的专业工作站和基于Windows操作系统、Intel处理器的PC工作站。
根据体积和便携性，工作站还可分为台式工作站和移动工作站。
奔腾芯片的技术特点：
1。
超标量技术。
通过内置多条流水线来同时执行多个处理，其实质是用空间换取时间。
由两条整数指令流水线（U指令和V指令）和一条浮点指令流水线组成。
2．超流水线技术。
通过细化流水，提高主频，使得机器在一个周期内完成一个甚至多个操作，其实质是用时间换取空间。
经典奔腾采用每条流水线分为四级流水：
指令预取，译码，执行和写回结果，浮点线分八级流水，前4级与整数线相同，后四级包括两级浮点操作，一级四舍五入及写回浮点运算结果，一级为出错报告。
细化流水可到8级，20级。
3．分支预测。
动态的预测程序分支的转移情况。
4．双高速缓存哈佛结构：
指令与数据分开，一个缓存指令，一个缓存数据，保持流水线持续流动.5固化常用指令:
MOV,ADD,DEC,PUSH,POP,JMP,CALL,NOP,TEST等用硬件实现。
6增强的64位数据总线。
内部总线是32位，外部总线增为64位，采用突发模式可以在一个总线周期装入256位数据，还使用总线周期通道技术。
7采用PCI标准的局部总线。
8错误检测及功能冗于校验技术。
前者在内部多处设置偶校验，保证数据传输正确，后者通过双工系统运算结果比较，判断系统是否出现异常。
9内建能源效率技术。
10支持多重处理。
奔腾3增加70条指令称为SSE，奔腾4增144条，称为SSE-2.SSE为流式的单指令流，多数据流扩展指令。
安腾芯片的技术特点：
64位处理机,主要用于服务器和工作站，采用简明并行指令计算（EPIC）。
奔腾系列为32位,精简指令技术RISC。
286.386复杂指令系统CISC。
主板由五部分组成：
CPU,存储器,总线,插槽以及电源。
网卡主要功能：
1实现与主机总线的通讯连接，解释并执行主机的控制命令。
2实现数据链路层的功能。
3实现物理层的功能。
软件是用户与计算机硬件系统之间的沟通桥梁，体现人要计算机做什么，怎样做，这一套指令序列以代码形式存储在存储器中。
这些指令序列就是程序。
软件由程序与相关文档组成。
软件是程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的总和。
一个完整的计算机系统由软件和硬件两部分组成。
硬件具有原子的特性，软件具有比特的特性。
软件按用途分：
系统软件和应用软件。
系统软件是贴近硬件的低层软件，应用软件是在系统软件之上运行的高层软件。
系统软件的核心是操作系统，网络操作系统：
有服务器操作系统和客户机或工作站操作系统。
应用软件分为：
字处理，数据库，搜索引擎，压缩，多媒体，防病毒。
按授权分：
商业软件，共享软件，自由软件。
软件开发的三个阶段：
1计划阶段。
分为问题定义，可行性研究。
2开发阶段。
前期分为需求分析，总体设计，详细设计，后期分为编码，测试。
3运行阶段。
主要是软件维护。
在编程中，人们最先使用机器语言。
因为它使用最贴近计算机硬件的2进制代码，所以为低级语言。
符号化的机器语言，用助记符代替2进制代码，成汇编语言。
把汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具，就成为汇编程序。
把机器语言程序“破译”为汇编语言程序的工具，称反汇编程序。
把高级语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具，有两种类型：
解释程序与编译程序。
编译程序是把输入的整个源程序进行全部的翻译转换，产生出机器语言的目标程序，然后让计算机执行从而得到计算机结果。
解释程序就是把源程序输入一句，翻译一句，执行一句，并不成为整个目标程序。
高级语言有：
BASIC,FORTRAN,COBOL,PASCAL,C,C++,JAVA.编译程序有：
FORTRAN,COBOL,PASCAL,C.
多媒体技术就是有声有色的信息处理与利用技术。
媒体是信息的载体，即信息传递与存储的基本手段和工具。
分为：
传播信息的载体和存储信息的载体。
传播信息的载体：
文字，声音，图片，图像,动画，视频。
存储信息的载体：
磁盘，光盘，磁带，磁卡。
多媒体技术就是对文本，声音，图形,图像,动画，视频等多媒体信息进行数字化采集，处理（压缩，解压，编辑），传输，储存和播发的一体化集成技术。
多媒体技术分为偏软件技术和偏硬件技术。
多媒体硬件系统的基本组成有：
1．CD-ROM。
2．具有A/D和D/A转换功能。
3．具有高清晰的彩色显示器。
4．具有数据压缩和解压缩的硬件支持。
多媒体的关键技术：
1数据压缩和解压缩技术。
压缩的基础数据冗余，压缩按前后图像差别分：
有损和无损两种。
按压缩原理分：
熵编码（无损压缩），源编码（有损压缩），混合编码。
熵编码（无损压缩）：
信息熵编码法是无损压缩，有哈夫曼编码，游程编码，算术编码。
源编码（有损压缩）：
预测编码法，变换编码法，矢量量化编码法。
JPEG（关于静止图像压缩编码的国际标准ISO和CCITT制定）适用于连续色调，多级灰度，彩色或单色静止图象的数字压缩编码。
MPEG（关于运动图像压缩编码的国际标准ISO/IEC制定）：
包括MPEG视频，MPEG音频，MPEG系统。
速率为1.5-15Mbps.国际电信联盟ITU-T关于视频编码的H.26x系列建议，包括H.261（ISDN综合业务数字网）,H.262（MPEG-2标准）,H.263（可视电话）,H.264（MPEG-4）等标准。
2芯片和插卡技术。
3多媒体操作系统技术。
4多媒体数据管理技术。
超媒体技术是由称为结点和表示结点之间联系的链组成的有向图（网络），用户可以对其进行浏览，查询，修改等操作。
。
超文本就是收集、储存和浏览离散信息以及建立和表现信息之间关系的技术是非线性组织的。
当信息不限于文本时，称为超媒体。
组成：
1结点（表达信息的基本单位是文本，图形，图像,动画，视频，音频）。
2链接（建立结点之间信息联系的指针）。
对多媒体文件边下载，边播放的传输技术称为流媒体。
特点：
连续性，实时性，时序性。
目标：
通过一定的技术手段实现在数据网络上有效的传递多媒体信息流。
把整个音频、视频（A/V）及3D等多媒体文件经特殊压缩，形成压缩包，由视频服务器向用户计算机连续实时依次传送。
服务模式：
客户机/服务器（C/S）,P2P流媒体模式。
多媒体制作软件包括：
文字编辑，图像处理，动画制作，音频处理，视频处理，多媒体创作
第二章网络的基本概念
信息技术涉及到信息的收集、储存、处理、传输与利用。
计算机网络形成与发展大致分为如下4个阶段：
1第一个阶段可以追述到20世纪50年代。
2第二个阶段以20世纪60年代美国的APPANET与分组交换技术为重要标志。
3第三个阶段从20世纪70年代中期开始。
4第四个阶段是20世纪90年代开始。
ISO制定开放系统互连（OSI）参考模型，即ISO/IEC7498国际标准。
1969年开始研究TCP/IP,1980年ARPANET（阿帕网）转向TCP/IP，1983转换结束。
计算机网络的第四阶段体现在：
互联网的高速发展，信息高速公路建设，基于WEB技术的互联网应用的发展，基于P2P技术的网络应用，网络安全技术的发展
高速网络技术主要表现在：
宽带综合业务数据网（B-ISDN）.异步传输模式（ATM），高速局域网，交换局域网，虚拟网络，无线网络。
网络攻击，计算机病毒，垃圾邮件与灰色软件是网络三大公害。
宽带城域网包括核心交换网与接入网。
接入网（三网融合）包括：
计算机网络，电信通信网，广播电视网。
计算机网络的基本特征：
资源共享。
计算机网络的定义：
以能够相互共享资源的方式互连起来自治计算机系统的集合。
表现：
1计算机网络建立的主要目标是实现计算机资源的共享。
2互连的计算机是分布在不同的地理位置的多台独立的“自治计算机”。
3连网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。
计算机网络按覆盖地理范围分类：
局域网（LAN），城域网（MAN）与广域网（WAN）。
广域网的通信子网采用分组交换技术，利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网互联。
广域网（远程网）以下特点：
1适应大容量与突发性通信的要求。
2适应综合业务服务的要求。
3开放的设备接口与规范化的协议。
4完善的通信服务与网络管理。
X．25网是典型的公用分组交换网，是早期广域网中广泛使用的通信子网。
它保证数据传输的可靠性，但因此增大了网络传输的延迟时间。
数据通信环境的变化主要是3个方面：
1传输介质由原来的电缆走向光纤.2多个局域网之间高速互连的要求越来越强烈.3用户设备性能提高.
在数据传输率高，误码率低的光纤上，使用简单的协议，以减少网络的延迟，而必要的差错控制功能将由用户设备来完成。
这就是帧中继（FR，FrameRelay）技术产生的背景。
异步传输模式ATM是新一代的数据传输与分组交换技术。
促进发展的因素：
1用户对未来贷款与对带宽高效、动态分配的需求的不断增长.2用户对网络实时应用需求的提高.3网络的设计与组建进一步走向标准化的需要.
关键：
能保证用户对所据传输的服务质量的需求。
ATM技术结合了线路交换方式的实时性好,分组交换方式的灵活性好的特点。
因此,B-ISDN（宽带综合业务数据网）选择ATM作为数据传输技术.
广域网扩大了资源共享的范围，局域网增强了资源共享的深度。
早期的城域网产品主要是光纤分布式数据接口（FDDI）
各种城域网建设方案有几个相同点：
传输介质采用光纤，交换接点采用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机，在体系结构上采用核心交换层，业务汇聚层与接入层三层模式。
城域网MAN介于广域网与局域网之间的一种高速网络。
早期计算机网络结构实质上是广域网的结构。
广域网的功能：
数据处理与数据通信。
计算机网络逻辑功能上可分为：
资源子网与通信子网。
资源子网负责全网的数据处理，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。
主要包括主机和终端。
主机通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。
终端是用户访问网络的界面。
通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。
通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点。
通信线路为通信处理机之间以及通信处理机与主机之间提供通信信道。
现代网络机构的特点：
微机通过局域网连入广域网，局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的。
计算机网络按传输技术分为：
1广播式网络；2点--点式网络。
采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广播网络的重要区别之一。
计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。
主要是指通信子网的拓扑构型。
网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为：
点-点线路通信子网的拓扑，广播信道通信子网的拓扑。
1点-点线路通信子网的拓扑：
星型，环型，树型，网状型。
2广播信道通信子网的拓扑：
总线型，树型，环型，无线通信与卫星通信型。
描述数据通信的基本技术参数有两个：
数据传输率与误码率。
数据传输速率:
在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数,单位为比特/秒（bit/second）,记作bps.对于二进制数据,数据传输速率为:
S=1/T（bps）,其中,T为发送每一比特所需要的时间.
奈奎斯特准则：
信号在无噪声的信道中传输时,对于二进制信号的最大数据传输率Rmax与通信信道带宽B（B=f，单位是Hz）的关系可以写为：
Rmax=2*f（bps）香农定理：
香农定理则描述了有限带宽;有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽;信号噪声功率比之间的关系.
在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N关系为：
Rmax=B*LOG⒉（1+S/N）
其中：
B为信道带宽，S为信号功率，n为噪声功率。
误码率是二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：
Pe=Ne/N（传错的除以总的）
（1）误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数.
（2）对于一个实际的数据传输系统,不能笼统地说误码率越低越好,要根据实际传输要求提出误码率要求;在数据传输速率确定后,误码率越低,传输系统设备越复杂,造价越高.
（3）对于实际数据传输系统,如果传输的不是二进制码元,要折合成二进制码元来计算.
（4）差错的出现具有随机性,在实际测量一个数据传输系统时,只有被测量的传输二进制码元数越大,才会越接近于真正的误码率值.
电话传输速率300-2400bps，误码率为10‐6——10-4，传输速率4800-9600时，误码率为10-4——10-2，计算机要求低于10-9.
早期广域网通信子网数据交换采用：
电路交换和存储交换。
存储交换分为：
报文交换（报文存储转发交换）和分组交换（报文分组存储转发交换）。
分组交换是当前网络中基本交换技术。
电路交换是两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，先在通信子网建立一个实际的物理线路连接。
三阶段：
1线路建立阶段，2数据传输阶段，3线路释放阶段。
电路交换优点：
通信实时性强，适用于交互式回话类通信。
缺点：
对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据的能力，不能平滑通信量，不具备差错控制能力，无法发现和纠正传输过程中发生的差错。
存储转发交换与电路交换的区别：
1发送的数据与目的地址，源地址，控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网。
2通信子网中的节点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收，差错校验，存储，路径选择和转发功能。
利用存储转发交换原理传送数据时，数据单元分为：
报文或报文分组。
报文包括：
报文号，目的地址，源地址，数据，校验。
报文分组包括：
报文号，分组号，目的地址，源地址，分组地址，校验。
路由器可以存储分组，具有路由选择功能，可动态选择分组通过通信子网的最佳路径，同时可以平滑通信量，提高系统效率。
分组通过路由器都需要进行差错检查和纠错处理。
分组交换技术分为：
数据报（DG）和虚电路（VC）。
数据报方式中，分组传输前不需要预先在源主机与目的主机之间建立线路连接。
源主机发送的每个分组都可以独立选择一条传输路径，通过不同传输路径到达目的主机。
数据报方式特点：
1同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。
2同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序，重复和丢失现象。
3每个分组在传输过程中都必须带有目的地址和源地址。
4数据报方式的传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文，会话通信。
虚电路方式在分组发送前，发送方和接收方需要建立一条逻辑连接的虚电路。
三个阶段：
虚电路建立阶段，数据传输阶段，虚电路拆除阶段。
虚电路特点：
1每次分组传输前，需要在源主机与目的主机之间建立一条逻辑连接。
2一次通信的所有分组都通过虚电路顺序传送，分组不必带目的地址，源地址等信息。
3分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要进行差错校验，不需要进行路由选择。
4通信子网中的每个结点可以与任何结点建立多条虚电路连接。
虚电路与电路交换的区别：
虚电路是在传输分组时建立逻辑连接，这种电路不是专用的。
每个结点可以同时与多个结点之间具有虚电路，每条虚电路支持这两个结点之间的数据传输。
为网络数据交换而指定的规则，约定与标准被称为网络协议。
网络协议分为三部分：
（1）语法,即用户数据与控制信息的结构和格式;
（2）语义,即需要发出何种控制信息,以及完成的动作与做出的响应;（3）时序,即对事件实现顺序的详细说明.
将计算机网络层次模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。
计算机网络中采用层次结构，可以有以下好处：
1各层之间相互独立。
2灵活性好。
3各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他各层。
4易于实现和维护。
5有利于促进标准化。
1974年IBM提出第一个网路体系结构”系统网络体系结构SNA”.
国际标准化组织ISO发布ISO标准ISO/IEC7498（X.200）建议。
该体系结构标准定义了网络互连的七层框架，即ISO开放系统互连参考模型。
在这一框架中进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性，互操作性与应用的可移植性。
OSI标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构办法。
在OSI中，采用了三级抽象，既体系结构，服务定义，协议规格说明。
ISO将整个通信功能划分为七个层次,划分层次的原则是:
（1）网中各结点都有相同的层次;
（2）不同结点的同等层具有相同的功能;（3）同一结点内相邻层之间通过接口通信;（4）每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务;（5）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信.
OSI七层：
1物理层：
主要是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传递比特流。
2数据链路层。
在通信实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，采用差错控制，流量控制方法。
3网络层：
通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径。
4传输层：
是向用户提供可靠的端到端服务，透明的传送报文。
5会话层：
组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换。
6表示层：
处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。
7应用层：
应用层是OSI参考模型中的最高层。
确定进程之间通信性质，以满足用户的需要。
TCP/IP协议的特点：
1开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。
2独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网。
3统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址。
4标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
协议分层模型包括两方面内容：
1层次结构，2各层功能描述。
TCP/IP参考模型可以分为：
应用层，传输层，互联层，主机-网络层。
应用层对应OSI应用层，表示层，会话层，传输层与OSI的相同，互联层对应网络层，
主机-网络层对应数据链路层和物理层
互联层主要是负责将源主机的报文分组发送到目的主机，源主机与目的主机可以在一个网上，也可以不在一个网上。
功能：
1处理来自传输层的分组发送请求。
2处理接受的数据报。
3处理互连的路径、流控与拥塞问题。
传输层主要功能是负责应用进程之间的端到端的通信。
TCP/IP参考模型的传输层定义了两种协议，即传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。
TCP协议是面向连接的可靠的协议，它允许将一台主机的字节流无差错的传送到目的主机。
；UDP协议是无连接的不可靠协议，用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序的检查与排序有应用层完成。
主机-网络层负责通过网络发送和接受IP数据报。
包括各种物理协议。
应用层协议包括：
远程登录协议，文件传输，简单邮件传输，域名服务（DNS），路由信息协议（RIP）,网络文件系统（NFS），超文本传输协议（HTTP）。
1989年WEB技术诞生于欧洲粒子物理实验室（CERN）。
Archie是现代搜索引擎技术的鼻祖。
搜索引擎运行在WEB上的应用软件系统。
播客基于互联网的数字广播技术。
分为：
传统广播节目的播客，专业博客提供商，个人播客。
博客即网络日志指以文章的形式在互联网上实现信息共享。
分为：
1以个人的记事，表达，交流为主的博客，2由共同关心某一类问题的人或某个团体组成的博客社区，3以学术专题讨论为主形成的关于技术研讨或知识研究所得博客社区，4以新闻时事的发表转载评论的博客社区。
P2P网络特点：
1以扩大互联网网络共享资源的范围深度，使信息共享达到最大化为目的而设计的一种非集中式的网络节点之间的结构。
2不依赖于互联网的域名服务，具有适应网络拓扑动态变化的独立路由寻址能力的自治系统。
3P2P网络非集中式共享资源与服务，与互联网中已有的集中式共享资源的结构式共存与互补的。
P2P应用分为：
文件共享，多媒体传输，即时通信，数据存取，协同工作，P2P搜索，P2P分布式计算。
2002年IEEE802委员会公布IEEE802.16标准（无限城域网WMAN）,建立基站，基站之间采用全双工，宽带通信方式工作，提供2-155MBPS带宽。
无线接入技术分为：
移动接入，固定接入。
无线局域网IEEE802.11应用领域：
作为传统局域网的扩充，建筑物之间的互联，漫游访问与特殊网络。
无线局域网使用无线传输介质，按传输技术分为：
红外线局域网，扩频局域网，窄带微波局域网。
蓝牙技术IEEE802.15是无线自组网技术的一种应用。
无线网络技术中，热点无线局域网，研究无线自组网，最有发展前景无线传感器网络（WSN）,无线网格网（WMN）.
无线自组是一种自组织，对
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