网络工程师重点知识点.docx

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网络工程师重点知识点

前两章为考试分析和指南（略过）

第三章计算机硬件基础

一、计算机体系结构（Flynn分类法）

单指令单数据流SISD

控制部分1个

处理器1个

主存1个

单处理器系统

单指令多数据流SIMD

控制部分1个

处理器多个

主存多个

各处理器以同步方式执行同一条指令

并行处理机

阵列处理机

超级向量处理机

多指令单数据流MISD

均多个

多指令多数据流MIMD

均多个

多处理机系统

多计算机

二、CPU特性

1．指令周期：

指取出并执行一条指令所需要的时间，也称机器周期。

2．总线周期：

指CPU从存储器或IO端口存取一个字节所需的时间。

3．时钟周期：

CPU的工作频率。

三者关系：

指令周期包含多个总线周期，总线周期包含多个时钟周期。

计算：

总线数据传输率：

时钟频率/每个总线包含的时钟周期数*每个总线周期传送的字节数。

每秒指令数：

时钟频率/每个总线包含的时钟周期数/指令平均占用的总线周期数。

三、寻址

立即寻址：

直接给出操作数而非地址。

ADD1,2

直接寻址：

直接给出操作数地址。

ADDCFF1,CFF2

间接寻址：

给出指向操作数地址的地址。

ADDCFF3,CFF4

地址

数据

CFF1

CFF2

CFF3

CFF1

CFF4

CFF2

四、流水线技术

1．执行时间：

某个任务，可分成N个子任务，每个子任务需要时间为t，完成任务需要时间Nt，则完成k个任务所需的时间为kNt，使用流水线技术花费的时间是：

Nt+（k-1）t。

2．流水线的吞吐率：

在单位时间内流水线所完成的任务数。

TP=n/Tkn为任务数，Tk是处理完成n个任务所用时间

3．加速比：

指不采用流水线的执行时间/执行流水线的执行时间

4．影响流水线的因素：

（1）转移指令

（2）共享资源访问的冲突

（3）响应中断

五、存储器

1．存取方式

顺序存取

磁带

直接存取

磁盘

随机存取

主存

相联存取

Cache

2、存储器的带宽：

每秒能访问的位数：

1/存储器周期*每周期访问的字节数。

例：

存储器周期是200ns，每个周期可访问4个字节，带宽=1s*10^9/200*（4*8）=160Mbps。

如果不给周期给了的频率：

传输率R=1/存储器周期

3、主存的组成：

某一芯片的规格为w*b,则组成W*B的存储器需要（W/w）*（B/b）个芯片。

六、Cache

1．使用Cache改善系统性能的主要依据是程序的局部原理

计算：

Cahce的访问命中率是h，而Cache的访问周期是t1，主存访问周期是t2，则整个系统的平均访问时间=h*t1+（1-h）*t2

2．Cache存储器映射方法：

直接映射、全相联映射、组相联映射

3．Cache淘汰算法：

随机淘汰、FIFO、最近最少使用LRU（命中率最高）

七、磁盘

存取时间=寻道时间+等待时间（+数据传输时间）

八、RAID

1．RAID应用的技术：

分块技术、交叉技术、重聚技术

2．RAID0：

将连续的数据存在在不同的磁盘上，提高了读写速度，但不提供冗余。

3．RAID1：

每个磁盘都有一个备份磁盘，磁盘利用率只有50%，具有最高的安全性。

4．RAID2：

利用海明码纠错技术，增加校验盘。

增加盘数和海明校验码一样，在2^N个位置放置校验盘，至少需要3个磁盘。

5．RAID3：

利用奇偶校验码，多增加一个校验盘，适合于大文件和数据库。

6．RAID4：

和RAID3类似，不同的是它是将一个数据块放在一个磁盘上，而RAID3是放在不同盘上。

7．RAID5：

将数据和校验混合存储在不同磁盘上，有较高的磁盘利用率：

（N-1）*N，至少3个磁盘。

8．RAID10：

将RAID0和RAID1结合在一起，至少需要四个盘。

第四章操作系统基础

4.1进程

一、特点：

动态性和并发性。

二、进程状态：

1．就绪态（Ready）：

获得除CPU这外的所有资源。

2．运行状态（Running）：

获得所有资源正在处理机上运行。

3．阻塞状态（Blocking）：

正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法执行时，处理暂停状态。

4.2信号量S

一、信号是是一个整数，信号量>=0时，可供并发进程使用的资源数量，当信号量<0时，表示阻塞。

二、PV操作

1．Wait（P）操作：

（1）申请资源：

S=S-1

（2）S<0时，表示资源分配完，进行阻塞。

2．Signal（V）操作：

（1）释放资源，S=S+1

（2）当S<=0时，时唤醒阻塞进程。

例：

Varmutex:

semaphore:

=1//定义信号量mutex

Begin

Parbegin

P1:

begin

….

Wait（mutex）

使用打印机

Signal（mutex）

….

end

parend

3．前驱关系

实现前驱关系，信号量初始值=0。

而实现互斥的话，信号量初值为资源数。

（有几个箭头，就设置几个信号量）

结点前用wait操作，后面用signal操作。

4.3死锁

一、死锁：

两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。

1．资源类型：

可剥夺资源（CPU，主存），不可剥夺资源（磁带机、打印机），可剥夺资源不会产生死锁。

二、死锁发生的条件：

1．互斥条件：

一个资源每次只能被一个进程使用。

2．保持和等待条件：

等待其他资源而被阻塞。

3．不剥夺条件：

非抢占式系统。

4．环路等待条件

三、解决方法：

1．预防：

摒弃第2，3，4个条件。

2．避免：

银行家算法。

3．检测：

略

4．解除：

剥夺，将资源强行分配给别的进程。

4.4存储管理

一、实存管理方法：

单一连续分配方法、固定分区分配方法、可变分区分配方法。

1．可变分区分配方法：

（1）最佳适应法：

选择等于或最接近作业大小的内存进行分配，可能产生无法分配的小碎片。

（2）最差适应法：

选择最大的内存自由空间进行分配，减少无法分配的小碎片。

（3）首次适应法：

从内存低地址开始，分配第一个自由区。

（4）循环首次适应法：

从上次分配地址向下匹配。

二、虚拟存储管理方法：

1．段式管理：

不定长。

地址表示（段号，段内偏移）

2.．页式管理：

定长。

地址表示（页号，页内偏移）

3．段页管理：

先分段再分页。

地址表示：

（段号，段内页号、页面偏移）

第五章计算机系统开发运行与配置

5.1系统的RAS特性

一、指标：

1．可靠性：

系统从开始运行到某时刻t能够正常运行的概率，用R（t）表示。

2．失效率：

单位时间内失效的元件数与元件总数的比（λ）。

3．平均无故障时间（MTTF）：

某个元件预计的可运行平均时间。

MTTF=1/失效率。

4．平均故障修复时间（MTTR）：

产品由故障状态转为工作状态时修理时间。

包括确认失效时间和维护所需时间。

5．平均故障间隔时间（MTBF）：

相邻两次故障之间的平均时间。

MTBF包括MTTR，要包括修复时间MTBF=MTTF+MTTR（修复时间+无故障运行时间）

6．可用性：

MTTF/（MTTF+MFFR）

二、可靠性计算：

1．串联系统：

各个子系统的可靠性用R1、R2….表示

系统可靠性：

R=R1*R2….*Rn

系统失效率：

λ=λ1+λ2+…λn

2．并联系统：

系统可靠性：

R=1-（1-R1）*（1-R2）....*（1-Rn）

系统失效率略

3．模冗余系统：

m个子系统（2n+1，奇数）

备注：

如果出现了串联和并联混合情况，可先算出并联再算串联，也可反之，以题目问候结构而定。

5.2软件开发生命周期

一、软件工程方法包括三个要素：

方法、工具和过程。

二、开发模型：

1．瀑布模型：

定义软件生命周期的各阶段，如计划、需求分析、软件设计等6阶段。

适用于需求明确或变动很少情况。

2．快速原型模型：

需求不明确的项目，动态定义需求，先快速建立一个用户主要需求的原型，再根据用户反馈乾修改。

3.演化模型：

也是原型化开发，它与快速原型不同的是：

快速原型模型在获得真实模型时，就将原型抛弃，演化模型是在初始模型中逐渐演化为最终产品。

4．增量模型：

是一种“递增式”模型，将软件划分为一系列的增量构件，分别进行设计、编码。

5．螺旋模型：

加入了风险分析，最初是从概念项目开始第一个螺旋的。

6．喷泉模型：

面向对象的开发过程，特点是迭代，所有开发活动没有明显边界。

三、系统开发方法论

5.3软件测试与维护

一、测试用例：

由测试数据和预期结果构成的。

1．为了发现错误，应设计能暴露错误的用例。

2．好的测试用例是发现到今未发现的错误。

3．.一次成功的测试是发现未遇到的错误。

二、测试原则

1．应尽早、不断进行测试，贯穿于开发始终。

2．.从小测试开始，逐步进行大规模测试。

3．.测试这前制定出测试计划

4．.80%的错误可能出现在20%的程序模块中。

5．由独立的第三方从事测试工作，单元测试由程序员进行。

6．对非法的输入数据也要编写测试用例。

7．规划测试时不要设想程序中不会查出错误

8．测试只能证明程序有错误，不能证明无错误。

三、分类

1、按测试阶段分：

单元测试、集成测试、确认测试和系统测试

2、按测试方法分：

白盒测试、黑盒测试

3、回归测试：

修改代码后，重新进行全部或部分测试用例，确认修改没有引入新错误或导致其他错误。

四、单元测试（模块测试）：

目的在于检查每个程序单元是否正确实现详细设计说明书的功能、性能、接口等。

在软件详细设计阶段完成的，一般使用白盒测试方法。

1．驱动模块：

相当于被测模块的主程序。

2．桩模块：

用于代替被模块调用的子模块。

不需要子模块的所有功能，但不允许什么事情都不做。

五、集成测试（组合测试、联合测试）：

测试模块间的协作性。

分为一次性组装和增量式组装。

在概要设计阶段完成的，一般使用黑盒测试方法。

**自顶向下组装不需要驱动模块。

**自底向上组装不需要桩模块。

**每个版本提交时，都需要进行“冒烟”测试，也称版本测试或提交测试。

六、确认测试也称为有效性测试，测试软件的功能、性能和特性。

1．内部确认测试：

软件开发组进行的。

2．Alpha测试：

用户在开发环境进行测试。

3．Beat测试：

用户在实际使用环境下进行测试。

七、系统测试：

在系统分析阶段（需求分析）完成。

八、黑盒测试：

功能测试或数据驱动测试。

不考虑程序内部结构和处理过程，只检查是否满足功能要求。

具体方法：

等价类划分法、边界值分析法、错误推测、因果图。

九、白盒测试：

结构测试或透明盒测试。

--（单元测试）

具体方法：

语名覆盖、判定覆盖、条件覆盖、条件判定覆盖、条件组合覆盖、路径覆盖，发现错误能力由弱到强。

十、衡量程序可维护性的因素：

可理解性、可修改性、可测试性。

十一、软件维护种类所占比例：

1.改正性维护：

改正在开发阶段发生的错误而测试阶段未发现。

2.适应性维护：

适应信息技术变化。

3.完善性维护：

为扩充功能和改善性能而进行的修改。

4.预防性维护：

改进软件的可靠性和可维护性，适应未来软硬件环境变化。

5.4项目管理

关键路径：

总时差为0的路径。

（自由时差：

不影响后继工作时间，总时差：

不影响整个项目）

第六章标准化和知识产权

6.1标准

一、国家标准（5年有效期）

1．GB：

强制性国家标准

2．GB/T：

推荐性国家标准

3．GZ/Z：

指导性国家标准

4．GSB：

国家实物标准

5．ANSI：

美国BS：

英国JIS：

日本工业标准

二、行业标准

三、地方标准（DB）

四、企业标准（Q）

6.2知识产权

一、保护期限

类型

权力类型

保护期限

公民作品

署名权、修改权、保护作品完整权

无限制

发表权、使用权和获得报酬权

作者终身及其死亡后50年

单位作品

发表权

50年，若未发表则不保护

公民软件产品

署名权、修改权

无限制

发表权、复制权、发行权、转让权、获得报酬权、网络传播权

作者终身及其死亡后50年

单位软件产品

发表权、复制权、发行权、网络传播权、获得报酬权、转让权

50年，若50年内未发表则不保护

注册商标

可以续注

10年

发明专利权

从申请之日开始

20年

实用新型和外观设计专用权

从申请之日开始

10年

二、产权人

三、侵权判断

1、口述作品（演说、授课、辩论）、摄影作品、示意图也受保护。

2、以下行为不构成侵权：

个人学习、介绍或评论时引用、学校或图书馆少量复制、执行公务使用、免费表演、翻译成少数民族文字、改为盲文出版。

3、公开表演、播放需要授权。

4、只保护软件和相关文档，并不包括开发思想、处理过程或数学概念。

5、国家为了公众利益可以强制实施发明专权。

第七章网络体系结构

层数

层名

数据

常见内容

功能

应用层

报文

HTTPFTPSMTP

表示层

报文

数据编码的约定、数据压缩一解压缩，如图片。

会话层

报文

管理协调不同主机之间的进程通信

传输层

报文

TCPUDPSPX，服务访问的是端口

网络层

分组

访问的是逻辑地址（IPIPX）

路由选择

数据链路层

帧

LLC（逻辑链路控制子层）

MAC（媒介访问控制子层）

访问的是MAC（物理）地址

差错控制

流量控制

物理层

比特

机械、电气、功能、规程特性

第八章数据通信基础

8.1基本概念

1．带宽：

W=最高频率f2-最低频率f1。

2．噪声：

分为有噪声和无噪声两种情况。

（1）香农理论：

S/N比值太大，通常使用分贝数dB表示：

10*ln（S/N）

（2）无噪声（奈奎斯特）：

1位表示两个值，2位表示4个值，3位表示8个值。

例：

信号的波特率为500Baud，采用相位-幅度复合组成16位码元，则信道的数据速率是=500*log216=500*4=2000b/s。

Blog2NB=码元

（3）噪音、交流电、闪电造成的脉冲、传输设备故障可能导致误码。

（4）信道延迟：

500M同轴电缆的时延约为2.5us，卫星单程时延为270ms，电缆延迟：

200M/um。

（传输时间一般包括发送时间和传输时间）

8.2传输介质

1．五类、超五类、六类的带宽：

100Mbps、155Bbps、200Mbps

2．同种设备用交叉线、异种设备用直通线。

3．多模光纤使用发光二极管，单模光纤使用激光二级管。

8.3数据编码

8.3.1基本编码

一、极性编码

（1）单极性码：

只使用一个极性。

（正极表示0，零电平表示1）

（2）极性码：

使用两极。

（正极表示0，负极表示1）

（3）双极性码：

零电平表示0，极性在正、负之间翻转表示1。

（AMI编码）

二、归零编码

（1）归零码：

编码信号是否回归到零电平。

每个时钟都要回归到零电平。

（正电平表示0，负电平表示1）

（2）不归零码：

当1时电平翻转，0时电平不翻转。

三、双相码：

由低到高表示0，由高到低表示1，可以实现自同步。

8.3.2应用性编码

一、曼彻斯特编码

（双相码，由低到高表示0，由高到低表示1。

常用于以太网）

二、差分曼彻斯特编码

（用于令牌环网，遇到1翻转，遇到0不变）

三、4B/5B

在广域网中使用，提高了频带利用率，但抗噪性较差。

8.4数字调制技术

一、调制技术

1．幅移键控ASK：

利用载波的振幅变化携带数据。

2．频移键控FSK：

用已调波的频率表示数据

3．相移键控PSK：

用已调波的相位变化携带数据。

二、PCM（脉冲编码调制技术）经过取样、量化、编码三个步骤。

1．取样：

取样速率要大于模拟信号的最高频率的2倍。

8.5传输与交换技术

一、数据通信方式

1．按照数据传输方向分：

单工、半双工、全双工。

2．按同步方式：

异步传输：

字符间加入“起始位”“终止位”等控制信息，用于长距离传输。

同步传输：

传输前进行同步，用于短距离数据传输。

二、交换方式

1．电路交换：

链路建立时间+链路延迟时间+数据传输时间

2．报文交换：

（链路延迟时间+中间结点延迟时间+报文传送时间）*报文数

3．分组交换：

数据报、虚电路、信元交换（53字节的信元）。

后两种都是面向连接的。

虚电路的路径由交换机中的VC表记录。

基本总线最小帧长：

8.6复用技术

一、复用技术

1．频分多路复用FDM：

有线电视系统中的CATV电缆带宽为1000MHZ，每个频道为6.5MHZ的带宽，可传送150个频道的电视节目。

ADSL2理论下载速度达到24M。

2．时分多路复用TDM：

将工作时间分成固定的时隙。

3．统计时分多路复用STDM：

是一种异步时分复用，动态的将时隙进行分配，不采用时分多路复用使用的固定时隙分配，是根据信号源和信号对带宽的需求进行分配的。

4．波分多路复用WDM：

是频分复用的一种，应用于光纤的波长的。

二、数字传输系统

名称

组成

同步时分复用技术，将24个语音通路复合在1.544Mbps信道上。

同步时分复用技术，将30个语音信道和2个控制信道复合在2.048Mbps

由4个T1时分复用组成，达到6.3Mbps

由7个T2时分复用组成，达到44.7Mbps

由6个T3时分复用组成，达到274.1Mbps

都是4个E相乘

8.7差错控制

一、出现差错的原因：

热噪声引起的随机错误、冲击噪声引起的突发错误。

二、奇偶校验：

1．奇校验：

使1的个数为奇数。

2．偶校验：

使1的个数为偶数。

奇偶校验只能检测出一位错误，也无法检验出错误的位置。

三、海明码：

是奇偶校验的一种扩充。

当出现两位错误时，只能查错不能纠错。

1．可查出多少位错误：

<=码距-1。

2．可以纠正多少位错误：

<码距/2。

要想纠正N位错误，最小码距至少为2N+1。

3．海明不等式：

校验码个数为K，可以表示2K个信息。

1个信息表示没有错误，其余2K-1表示数据中存在错误。

如果满足：

2K-1>=M+K（总长度）就可以判断哪一位。

（异或运算：

不同为1，相同为0）

4．编码规则：

（1）校验位放在2i（i=0,1,2,3..）上，其余为数据位。

如4位信息要满足2k-1>=m+k，求得4位校验位。

K3参加校验的校验位为：

R0R1R2

K2参加校验的校验位为：

R1R2

K1参加校验的校验位为：

R0R2

K0参加校验的校验位为：

R0R1

则：

R0=K3⊕K1⊕K0

R1=K3⊕K2⊕K0

R2=K3⊕K2⊕K1

根据以上式了，可以求出校验位，根据右图可以求出出错位置，由下向上写：

100即第4位。

四、循环冗余检验码

主要用于网络通信和磁盘存储时。

1．多项式：

1011，表示X3+X1+X0

2．编码是中k位信息位和R位校验码组成。

海明码是嵌入的。

3．校验码的生成：

（1）将K位数据左移R位，补0，给校验位留下空间。

（2）将生成的新数据和多项式进行异或运算，求出校验位。

例：

信息位：

10100110，生成多项式：

X5+X4+X+1

（1）左移5位得到：

1010011000000

（2）1010011000000和110011进行异或运算，从左向右进行，求得校验位为：

11000

循环冗余校验可以检验出：

双错、奇数位错、突发位小于或等于R的错误。

第九章广域网技术

9.1广域网通信基础

9.1.1DTE和DCE

1．广域网通信是基于PSTN（公共交换电话网）实现的。

2．DTE和DCE之间通过RS-232C（D型连接器）和X.21两种标准进行通信的。

3．使用RS-232C通信时，使用XON/XOFF协议完成速率匹配。

9.1.2流量与差错控制技术

1．流量控制技术：

停等协议、滑动窗口协议

2．差错控制技术：

肯定应答、否定应答、超时重发（ARQ）。

3．差错控制技术与流量控制技术结合起来的技术：

停等ARQ协议、选择重发ARQ协议、后退N帧ARQ协议。

4．链路利用率：

协议

链路利用率

备注

停等协议

E=1/（2a+1）

帧长度

滑动窗口协议

E=W/（2a+1）

W：

窗口值

停等ARQ协议

E=（1-P）/（2a+1）

帧出错概率

选择重发ARQ协议

E=1-P或

E=W（1-P）/（2a+1）

窗口值>（2a+1）

窗口值<=（2a+1）

A=数据速率+传播延迟/帧长

9.2常用广域网技术

9.2.1HDLC

1．HDLC（高级数据链路控制）：

面向比特的数据链路控制协议。

2．HDLC的帧类型：

信息帧（承载用户数据）、管理帧（进行流量的差错控制）、无编号帧（链路控制）

9.2.2X.25

1．X.25是面向连接的接口，采用虚电路传递数据分组。

2．X.25网络之间采用的是X.75协议进行互联。

3．X.25最大传输速率为64Kbps，流控使用后退N帧ARQ协议，默认窗口值是2，当编码顺序事情为3位时，默认窗口可达7（000-111），可发送8帧。

9.2.3帧中继（快速分组交换技术）

1．帧中继是在第二层建立虚电路，没有流量控制，只有显式拥塞控制。

2．帧中继提供了面向连接的技术。

3．拥塞控制：

FECN（向前拥塞位）=1时，接收方调整发送方数据速率。

BECN（向后拥塞位）=1时，发送方调整自己数据速率

9.2.3ISDN（综合业务数据网）

1．信道：

B信道（传送数据的运载信道64Kb）、D信道（管理信号和控制信号16Kb或64Kb）

2．这两类信道组合后形成两种服务：

（1）基速率接口BRI：

2B+D:

2*64+16=144Kb

（2）主速率接口PRI：

23B+2D=23*64+64=1.533Mb和30B+2D=30*64+128=2.048Mb

9.2.4ATM

1．电路交换网络都是按照时分多路复用技术实现的，根据工作模式不同分为：

（1）STM（同步传输模式）：

时槽是固定分配的。

（2）ATM（异步传输模式）：

53B组成一个信元。

数据速率为150Mbps。

2．体系结构

ATM适配层

第四层

ATM层

第三层

物理层

传输会聚子层（TC）

第二层

物理介质子层（PMD）

第一层

3．ATM层

（1）虚信道VC：

与X.25的虚电路相当。

（2）虚通路VP：

多个虚信道组成一个虚通路。

因为虚信道标识符是16位，所以一个虚通路最多包含65536个虚信道。

第十章局域网与城域网技术

10.1局域网技术

10.1.1LLC与MAC协议（都工作在数据链路层）

1．各种协议

（1）802.2逻辑链路控制协议LLC

（2）802.3以太网介质访问控制协议CSMA/CD

（3）802.4令牌总线网

（4）802.5令牌环网

（5）802.8光纤技术咨询组

（6）802.11无线局域网

2．LLC负责应用接口，MAC负责与介质接口。

（1）MAC介质访问控制子层。

循环式：

令牌、FDDI

竞争式：

CSMA/CD

预约式：

DQDB

（2）LLC逻辑链路控制子层提供的服务

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