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1、自考网络工程串讲笔记剖析自考网络工程串讲笔记（04749）第1章 概述1.2 计算机网络介绍1.2.1 计算机网络定义1、计算机网络是：（1）计算机技术与通信技术相结合的产物 （2）由自主计算机互连起来的集合体（3）将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过 通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协 议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统（目的）。2、计算机网络包括硬件和软件： 硬件：通信设备为主机转发数据，接口设备是网络和计算机之间的接口。 主机（端系统）：个人计算机、大型计算机、客户机（client）或工作站（workstation）、 服务

2、器（sever） 通信设备（中间系统）：交换机和路由器 接口设备：网卡、调制解调器 传输介质：双绞线、同轴电缆、光钎、无线电和卫星链路。 软件：通信协议和应用软件 通信协议（计算机之间的信息传输规则）：TCP/IP等 应用软件（网络上的各种应用）：WWW、E-mail、FTP等1.2.2 计算机网络拓扑结构1、广域网拓扑结构：广域网是将多个子网或多个局域网互接起来的网络。集线器、中继器、交换机将多个设备连接起来形成局域网拓扑结构。广域网特点：点到点、存储转发、工作在底层 （1）网状拓扑结构优点：系统可靠性高，比较容易扩展可以改善通信路径上的信息流量分配可以在多条路径中选择最佳路径，以减小传输延

3、迟网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率，适合广域网复杂的 网络环境缺点：线路和结点成本高结构复杂，难于管理和维护，每一结点都与多点进行连接，必须采用路由算法和 流量控制方法（2）环形拓扑结构 采用光纤做主干线。可靠性好，不存在单点失效问题，可以灵活地建立各种链路备份策略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。优点：增加站点容易成本低容易确定网络故障点通道分离网络结点增删方便、快捷缺点：可靠性差（2）环形拓扑结构 环形拓扑结构中

4、计算机相互连接而形成一个环。 优点： 控制简单 不存在数据冲突 信道利用率高 缺点： 任意结点故障都会造成网络瘫痪 故障诊断也较困难 容量有限 难以增加新的站点 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。 优点： 可靠性高 成本低 扩充性好 缺点： 安全性低 监控比较困难 通信效率低下 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。 优点： 结构连接简单 维护方便 适用于汇集信息的应用要求 缺点： 资源共享能力较差

5、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（Protocol）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：各层之间是独立的，每层只关注实现本层的功能即可；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；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

6、较多的困难。3、两大网络体系结构： OSI/RM七层理论模型 TCP/IP概念层（TCP/IP也已经成为目前最重 要的互联网络协议）应用层应用层表示层会话层传输层传输层网络层网际层数据链路层网络接口层物理层4、TCP/IP网络模型TCP：有连接，可靠性高；IP：无连接，不可靠，速度快。（1）网络接口层 定义了IP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TCP/IP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、ATM网、HDLC（高级数据控制）和 PPP（广域网，点到点链接）（2）网际层是TCP/IP网络模型最核心的层次，负责网络间的路由选择、

7、流量控制和阻塞控制；核心协议是IP，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（TCP）和用户数据报协议（UDP），TCP是一种可靠的面向连接的协议，UDP是一种不可靠的无连接协议。（4）应用层网络终端协议（Telnet）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、简单网络管理协议（SNMP）、超文本传输协议（HTTP）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：ADSL、E1、DDN、SDH等

8、 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WLAN、红外、蓝牙、 UWB等。无线技术比较UWB蓝牙802.11gHomeRF速度1Gbps1Mbps54Mbps1-2Mbps距离10m10m10100M50m适用范围家庭或办公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IP报文的网络。 局域网：以太网、WLAN； 广域网：HDLC、PPP等网络。（3）IP路由技术 域内采用网关协议，例如RIP（路由信息协议）、OSPF（开放最短路径协议）；域间采用外部网关协议，常用BGP（边界网关协议） 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

9、发布技术 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NAT（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。 VPN技术利用接入服务器、路由器以及VPN专用设备，在共用的广域网上实现专用网的技术。 重叠模型VPN 需要用户自己建立端结点之间的VPN链路，主要包括：GBE、L2TP、IPSec等众多技 术。 对等模型VPN 由网络运营商在主干网上完成VPN通道的建立，主要包括MPLS

10、VPN技术。 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 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。 网络管理主要方式：SNMP（简单网络管理协议）和RMON标准的网络管理 RMON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。 HSRP（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。 VRRP（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 网络服务分为基础网络服务和网络应用服务 主机之间的协作方式经历了文件服务器模式、C/S

11、模式、B/S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：物理层：中继器、集线器数据链路层：网桥、以太网交换机网络层：路由器、三层以太网交换机1、局域网：网络设备：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。中继器种类接口距离统分10Base-2BNC185-925m细缆10Base-5AUI500-2500m粗缆10Base-TRJ4510

12、0-500m粗缆10Base-FSC/ST/FC500-2500m粗缆（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

13、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Modem、光纤收发器、光交换机、PDH（准同步数字系列）、 SDH（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 ADSL2.1.1 ADSL简介1、XDSL（1）非对称 ADSL：非

14、对称数字用户线路（a）上行：512kbps-1Mbps（b）下行：1Mbps-8Mbps（c）FDM（频分多路复用技术）带宽数据用于传输数据传输数字信号-1位帧结构花125ms有效数据位：7*24=168位速率：(7+1)*24+1/125ms=1.544Mbit/s编码效率：(7*24)/193*100%=87%开销率：1-87%=13%（现教材）E1分为成帧和不成帧两种方式，成帧时TS0时时隙用于传输帧同步数据，TS16用于传送信令，TS1TS15，TS17TS31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。2.2.2 E1的应用1、传输语言（E1成帧

15、方式）（1）ISDN（综合业务数字网） 宽带业务B-ISDN 窄带业务N-ISDN 1-64kbit/s（2）ISDN接口 基本速率接口BRI：2B（传输数据与语音：64kbps）+D（信令：16kbps） 一次基群速率接口 （a）E1：30B（64kbps）+D（16kbps） 2.048Mbps （b）T1：23B（64kbps）+D（16kbps） 1.544Mbps2、传输数据成帧的E1连接数据分组交换设备时，还可以作为CE1接口（信道化E1），将TS1TS31时隙任意分成若干组，支持PPP、帧中继和X.25等数据链路层协议，支持IP和IPX等网络协议。不成帧的E1连接数据分组交换设备

16、时，其逻辑特性与同步串口相同，可以支持PPP、帧中继和X.25等数据链路层协议，支持IP和IPX等网络协议。2.3 DDNDDN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（DTU）与DDN结点相连，DDN为用户提供高质量的数据传输通道。DDN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（VPN）建立自己的网管中心。（5）DDN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DDN技术体制

17、将DDN结点分成3类（1）2兆结点：2兆结点是DDN网络的骨干结点。（2）接入结点：接入结点主要为DDN各类业务提供接入功能。（3）用户结点：用户结点主要为DDN用户入网提供接口，并且进行必要的协议转换。DDN一般有两种承载IP 的方式。一种是DDN提供透明通信，装HDLC、PPP等串行通信协议，提供X.25、Frame-relay等协议的接口，路由器可以在这些协议之上承载IP。2.4 SDH1310nm，1550nm，损耗比较低，当波长是1310nm时，光纤损耗是0.30.4db/km，当波长是1550nm波长时，光纤损耗是0.20.3db/km。光纤由3个部分组成，最中心是最高折射率玻璃芯

18、（芯径为10m、50m或62.5m），中间部分为低折射率硅玻璃包层（直径为125m），最外层为加强用的树脂涂覆层。2.4.1 SDH标准SDH（同步数字系列）是由CCITT（现ITU-T，电话电报咨询委员会）指定的传输体系标准，它得益于SONET（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，SONET主要用于北美国家和日本，SDH主要用于中国和欧洲国家。SDH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ATM信元、FDDI信号等）。全世界统一的网络结点接口（NNI）

19、，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。SDH具有统一的速率标准，SDH上的数据是以同步传送模块（STM-N），N值为0、1、4、16、64、256，STM-1的速率为155.520Mbit/sPDH（准同步数字系列）：SDH技术具有良好的网络自愈功能。2.4.2 SDH的组成设备（1）终端复用器（TM）：分插复用器（ADM），再生中继器（REG）和数字交叉连接（DXC）（2）REG：一种是纯光的REG，第二种是用于脉冲再生整形的电RGE。（3）DXC（等ATM同用）：主要完成STM-N信号的交叉连接功能。2.4.3 SDH的帧结构SD

20、H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，125m每帧，帧速率为8000f/s，帧结构中安排了丰富的开销比特（不传数据）。RSOH POHSTM-N净负荷（含POH）AU PTRMSOH270*N注：STM-1信息净荷速率：=261*9*8*8000=150.336MbpsSTM-1速率：=270*9*8000*8=155.520MbpsSTM-1信息净荷速率共2349字节段开销字节：8*9=72STM-1一块帧共用(9+261)*9=2430字节SDH的帧包括（1）段开销段开销是传输STM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

21、开销（RSOH，3个开销）和复用段开销（MSOH，5个开销，对STM-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（POH），STM-1的净荷共有261*9=2349 字节（3）单元管理指针单元管理指针（AU PTR）用来指示净荷的第一字节在STM-N帧内的准确位置。1、SDH的开销字段分为RSOH、MSOH和POH 3种。2、SDH的虚容器分为低阶VC和高阶VC3、SDH的复用原理在SDH网络边界处要通过映射把支路信号适配装入响应的VC。映射可以使信号与响应的VC容器同步，映射后的VC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

22、入响应的VC中。异步映射不要求信号与网络同步，只需通过各级TU指针和AU指针的处理就能将PDH信号装入SDH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VC净负荷中的位置是固定的，不需要TU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。SDH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TD-LTE（中国自主研发）第一代：以模拟“大哥大”为代表第二代：GSM和TS-95 CDMA第三代：3G是CDMA 2000（中国电信）、WCDMA（中国联通）和TD-SCDMA（中国移动）GSM（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，GSM可以提供语音服务和SMS短信服务。GPRS（通用分组无线用户）是在GSM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PPP承载IP。承