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1、网络工程师复习必看网络工程师笔记第一章 数据通信基础一、基本概念码元速率：单位时间内通过信道传送的码元个数，如果信道带宽为T秒，则码元速率。若无噪声的信道带宽为W，码元携带的信息量n与码元种类N关系为，则极限数据速率为有噪声的极限数据速率为 其中W为带宽，S为信号平均功率，N为噪声平均功率，为信噪比电波在电缆中的传播速度为真空中速率的2/3左右，即20万千米/秒编码：单极性码：只有一个极性，正电平为0，零电平为1；级性码：正电平为0，负电平为1；双极性码：零电平为0，正负电平交替翻转表示1。这种编码不能定时，需要引入时钟归零码：码元中间信号回归到零电平，正电平到零电平转换边为0，负电平到零电平

2、的转换边为1。这种码元自定时不归零码：码元中间信号不归零，1表示电平翻转，0不翻转。双相码：低到高表示0，高到底表示1。这种编码抗干扰性好，实现自同步。曼彻斯特码：低到高表示0，高到底表示1。相反亦可。码元中间电平转换既表示数据，又做定时信号。用于以太网编码，编码效率为50%差分曼彻斯特码：每一位开始处是否有电平翻转，有电平翻转表示0，无电平翻转表示1。中间的电平转换作为定时信号。用于令牌环网，编码效率为50%。ASK、FSK和PSK码元种类为2，比特位为1。DPSK和QPSK码元种类为4，比特位为2。QAM码元种类为16。一路信号进行 FSK 调制时，若载波频率为 fc , 调制后的信号频率

3、分别为 f1 和 f2 (f1f2)，三者具有关系fc-f1=f2-fc。编码技术：常用编码技术为脉冲编码调制技术。需要经过取样、量化和编码3个步骤。在数字系统中，将数字信号转换成模拟信号成为调制；将模拟信号转换为数字信号成为解调。尼奎斯特采样定理：采样速率大于模拟信号最高频率的2倍。复用技术：例： 10个的信道按照统计时分多路复用在一条线路上传输，假定信道只有30%时间忙，复用线路开销为10%，则带宽为: 频分多路复用FDM，时分多路复用TDM，波分多路复用WDM，码分多路复用（CDM）T1采用时分复用技术，将24条话音数据复用在一条高速信道上，其速率为，单个信道数据速率为56KB/sT2=

4、4T1 T3=7T2 T4=6T3E1采用同步时分复用技术将30个语音信道，2个控制信道（ch0作为帧同步，ch16传送信令）复合在一条高速信道上，其速率为，每条话音信道速率为64Kb/sOC-1速率为s。第三代通信技术：TD-SCDMA（中国），WCDMA（欧洲），CDMA2000（美国），WiMAX，其中TD-SCDMA属于时分双工模式，WCDMA和CDMA2000属于频分双工模式。奇偶校验码添加1位校验码，其码距变为2。海明码：利用奇偶性来检错和校验的方法。假设有m位信息码，加入k位校验码，则满足一个码组内有e个误码，则最小码距一个码组能够纠正n个误码，则最小码距例： 求信息1011的海

5、明码解：由求得k=3，即校验码为3位r3r2r1000a1001a2010a3011a4100a5101a6110a7111 校验码放在位上a7a6a5a4a3a2a1位数1011信息位r3r2r1校验位由上图得到监督关系式r3=a5+a6+a7r2=a3+a6+a7异或预算1+1=0 1+0=10+0=0 0+1=1偶数个1异或为0奇数个1异或为1r1=a3+a5+a7将表中数值带入经异或运算得：r3=a5+a6+a7=1+0+1=0r2=a3+a6+a7=1+0+1=0r1=a3+a5+a7=1+1+1=1由此求得校验码为001，填入表中得到海明码为1010101第二章 局域网技术一、预备

6、知识10BaseT含义：10表示传输速率为10M（100M、1000M、10G） Base表示传输机制为基带（宽带Broad） T：代表传输介质为非屏蔽双绞线 C：为屏蔽双绞线 数字：为同轴电缆及电缆长度（10base5，10base2） F为光纤 Lx为长波长 （1300nm、1310nm、1550nm） Sx为短波长（850nm）综合布线测试参数：双绞线：最大衰减值 回波耗损限值 近端串扰衰减值 开路/短路 是否错对光 纤：最大衰减值 回波耗损限值 波长窗口参数 时延 长度光纤分类： 单模光纤：纤芯直径为，包层125um，采用激光光源，工作波长为1310nm或1550nm，传输距离长（20

7、千米），容量大，带宽宽。多模光纤：纤芯直径为和，包层125um，采用LED光源，工作波长为850nm或1300nm，传输距离短（500米），容量小，带宽窄。电磁波在铜缆中传输速率约为真空中的，即200000Km/sRS232C用于连接DTE和DCE设备，采用25芯D型连接器，微型机上一般采用9芯。-3v-15v表示1，3v15v表示0。采用标准。电缆长度一般不超过15m二、局域网 拓扑结构 总线拓扑：采用主线传输作为公共传输媒体，网络中所有设备通过相应接口和电缆连接到这根总线。可采用令牌传递和CSMA/CD介质访问控制方法。 环形拓扑：由一系列首尾相连的中继器组成。使用令牌传递来实现介质的访问

8、。轻负载时效率低，重负载时利用率高 星型拓扑：以中央节点为中心，把若干外围节点连接在一起的网络结构， IEEE802标准 生成树协议 虚拟局域网IEEE802.1A 局域网体系结构 逻辑链路控制协议 CSMA/CD与物理层规范 快速以太网 千兆以太网 万兆以太网 令牌总线标准 taken bus 令牌环标准 taken ring 局域网安全机制 无线局域网标准 数据链路层分为两个子层：目的是将与硬件相关和与硬件无关的部分分开。逻辑链路控制子层（LLC）：目的是屏蔽不同子层的访问控制方法，向高层提供统一的服务和接口。LLC帧结构如下图：DSAP（8位）SSAP（8位）AC（8位或16位）DATA

9、DSAP第1位为地址标识，后7位表示端口号。SSAP第1位为命令或响应标识。广播地址用I/G=1表示 LLC地址作为LLC层的服务访问点，一个上层协议进程可以有多个服务访问点。 LLC协议与HDLC协议兼容。主要提供如下3种服务： A、无确认无连接的服务，不提供流控与差错控制，由高层软件完成。 B、面向连接方式服务，提供流控和差错控制，需要建立连接。 C、有确认无连接，提供有确认的数据报，但不建立连接。介质访问控制（MAC）：局域网中，所有设备共享传输介质，需要一种方法有效的分配传输介质使用权。 根据控制方式不同分为同步和异步同步传输：顺序连续传输，在传输前进行同步，然后传输双方以相同频率工作

10、，适用于短距离高速数据传输异步传输：各个字符分开传输，字符间插入起始位和终止位的同步信息，通常还需加入校验信息，适合长距离传输。异步分配方法分为循环（令牌、FDDI）、预约（定义的DQDB）和竞争（CSMA/CD） 标准（CSMA/CD协议）CSMA/CD协议在发送数据前，先监听信道上是否有载波信号，有则说明信道忙，否则信道空闲，按照预定策略决定：2.4.1监听算法有3种：（轻负载时效率较高）A、非坚持型监听算法：当一个站准备好数据帧，发送前先监听信道，如果信道空闲则立即发送（1），否则后退一个随机时间，在重复（1）。该方法信道利用率低，增加了发送时延，减小了冲突概率。B、1-坚持型监听算法：

11、当一个站准备好数据帧，发送前先监听信道，如果信道空闲则立即发送，如果信道忙则继续监听，直到信道空闲后再发送。该方法有利于抢占信道，减少信道空闲时间，但增加了冲突概率C、P-坚持型监听算法：如果信道空闲则以P概率发送，以（1-P）概率延迟一个时间单位（1）（一个时间单位等于网络传输时延），如果信道忙则继续监听，直到信道空闲转到（1），如果发送延迟一个时间单位，则重复（1）。该方法吸取上述两种算法的优点。2.4.2冲突检测载波监听只能减小冲突概率，不能完全避免冲突。为充分利用带宽应采取边发送边监听的冲突检测方法：（1）发送期间同时接收，并把数据与站中存储的数据进行比较；（2）如果结果一致，则说明没

12、有冲突，重复（1）（3）如果结果不一致，则说明发生冲突，此时立即停止发送，并发送一个干扰信号Jamming，使所有站停止发送，并等待一个随机的时间，重新监听，并试着发送。2.4.3二进制指数退避算法 按照该算法，后退时延的取值范围与重发次数n形成二进制指数关系。随着n的增减后退时延取值按2的指数增大。 为避免无限制的重发，对重传次数n进行限制。一般n=16时停止发送，丢弃该帧，并向上层报告。 该算法把后退时延的平均值与负载大小联系起来，因此二进制指数退避算法能够解决在重负载下有效分解冲突的问题2.4.4 CSMA/CD协议实现 对于基带和宽带总线来说，CSMA/CD协议的实现方法基本相同，但也

13、有差别： 差别一：（载波监听）基带系统是通过检测电压序列来实现载波监听，而宽带系统是监听站接受RF载波（射频）来判断信道是否空闲。 差别二：（冲突检测）基带系统是把直流电压加到信号上来检测冲突；宽带系统有两种方法来检测冲突：（1）把接收数据与发送数据逐位比对；（2）分裂配置，在端头检测是否有破坏的数据，这种数据的频率与正常的数据频率不同。CSMA/CD协议的载波监听、冲突检测、冲突强化、二进制指数后退等功能均由硬件来实现，这些硬逻辑包含在网卡中。网卡中的主要器件是以太数据链路控制器。在中使用1-坚持型监听算法，这个算法有利于抢占信道，减少空闲，同时实现简单，在监听到网络空闲后，不立即发送而是等

14、待一个最小帧间间隔(规定为时间，只有在这期间网络空闲才能开始发送。在发送过程中继续监听，如果冲突，则发送这是规定的阻塞信号。接受站要对接受到的数据进进行校验，除了CRC校验，还要检查帧长度，如果小于最小帧长（64字节）则认为是碎片。线路利用率：其中 a（Rd乘积）越大，线路的利用率越低 传播时延，信号在线路上传播的时间； 传输时延，数据帧加载到线路上所需时间；d为线缆长度v为信号传播速率；L为帧长R为数据速率 以太网帧结构：712/62/6246-15000-464PSPDDASALDATAPADFCSP为前导码，长度7个字节，1010.1010，用于使接收端进入同步状态SPD帧起始符，占1位

15、，标识信息帧开始。DA/SA（目的/源地址）占2个或6个字节。L数据字段长度，占2个字节，表示DATA字段长度及上层协议，OX0800表示上层协议为IP协议；OX8137表示上层协议为IPX协议。PAD填充字段，不大于46字节，主要解决帧不足64字节时，要加入填充位，使其满足要求。DATA数据字段，长度小于1500字节。用于存放高层LLC信息。FCS帧校验序列，占4字节，采用CRC字节。最小帧长为64字节，最大帧长1518字节。最短帧长计算：,Lmin为最小帧长，R为数据速率，L为两点间距离，v为信号在介质中传播速率。 高速以太网： 2.6.1、快速以太网（100Mb/s），标准为与传统以太网

16、采用相同的帧格式、相同的介质访问控制方法（CSMA/CD协议）、相同的接口和相同的组网方法。100BaseT4 ：使用3对4类UTP，其中一对用于碰撞检测。100BaseTX：使用2对5类UTP，一对用于接收，一对用于发送。100BaseFX：使用光纤为能够检测到冲突，采取保持最短帧长（64字节）不变，将介质长度减少到100米，帧间间隔为(传统以太网为，采用4B/5B编码传统（传统以太网采用曼彻斯特编码）。2.6.2、千兆以太网（1000Mb/s），标准为在1000Mbps的模式下，允许有全双工和半双工两种工作方式，与传统以太网采用的相同帧格式，在半双工模式下，采用CSMA/CD协议，在全双工

17、不需要采用这种协议。，采用了帧突发方式，使一个站可以连续发送多个帧。1000BaseTX：使用4对5类UTP，最大段长100米1000BaseCX：使用2对STP，传输长度25米1000BaseLX：使用多模光纤传输距离550米，使用单模光纤传输距离为5千米。1000BaseSX：使用多模光纤传输距离550米2.6.3、万兆以太网（10Gb/s），标准为 与传统以太网采用的相同帧格式、最小和最大帧长。仅支持全双工模式，不采用CSMA/CD协议，仅支持单模或多模光纤，不支持双绞线。定义了两种物理层：一种是局域网物理层，另一种是广域网的物理层。 虚拟局域网：2.7.1、VLANVLAN（虚拟局域网

18、），是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。VLAN技术解决了局域网互联时无法限制广播的问题，每个VLAN一个广播域，同一VLAN内的主机通信跟一个LAN内一样，不同VLAN之间不能通信，如果需要通信，需要增加路由设备（三层交换机或者路由器）。划分方法：1、基于端口的划分（属于静态划分VLAN，其余属于动态划分）2、基于MAC地址的划分3、基于网络层的划分4、基于IP组播划分5、基于规则划分划分VLAN优点：（1）控制网络流量，有助于控制广播风暴，减小冲突域、提高带宽利用率（2）提高网络安全性。（3）灵活的管理网络，可以突破地理位置限制而根据管理功能来

19、划分网络。2.7.2、VLAN的中继模式（Trunk）目前有两种通用标准，即和Cisco ISL，后者仅适用于Cisco设备。在原来的以太网帧中增加了4个字节的帧标记字段。交换机支持的封装协议有dot1q和ISL两种。ISL最多支持1024个vlan；而dot1q支持4096个vlan，其中两个保留，因此可用4094个在划分VLAN的交换机上，端口分为两种：接入链路模式（Access）和中继链路模式（Trunk）。接入链路模式：只能传送属于单个VLAN的数据包，所有端口均属于同一广播域。中继链路模式：在进入中继端口前，在交换机的数据包中增加VLAN标记，在中继链路另一端的交换机不仅要根据目标地

20、址，还要根据数据包中的VLAN标记进行决策。2.7.3、VTP协议与VTP修剪 VLAN中继协议VTP用于在交换网络中简化VLAN管理。VTP协议在交换网络中建立多个管理域，同一管理域共享VLAN信息，一台交换机只能参加一个管理域，不同管理域的交换机不能共享VLAN信息。 VTP协议可以在一台交换机上配置所有VLAN信息，配置信息通过VTP报文发送到管理域内的所有交换机上。 VTP3种模式：（新交换机出厂时默认配置为VLAN1，VTP为服务器模式） 服务器模式（server）：服务器上可以创建、删除、修改VLAN信息，服务器会自动将这些信息广播到同一域内的其他交换机上。 客户模式（client

21、）：客户模式，不允许交换机上创建、删除、修改VLAN信息，只能被动接受服务器的VLAN信息。 透明模式（transparent）：透明模式下可以创建、删除、修改VLAN信息，但不广播自己的VLAN信息，它可以接收服务器发来的VLAN信息，但不使用，而是直接转发给别的交换机。 VTP修剪：静态修剪 动态修剪 静态修剪：手工剪除中继链路上不活动的VLAN。 动态修剪：允许交换机之间共享VLAN信息，也允许交换机从中继链路上动态的剪除不活动的VLAN，使所得的所有VLAN都是活动的。当一台交换机端口加入新的VLAN时，则立即向周边交换机发送VTP报文，通知其他交换机，有新的VLAN加入。 生成树协议

22、：，总延时为50s根桥的确定：（1）交换机ID最小（2字节的优先级和6字节MAC地址组成） （2）优先级值越小优先级越高，优先级高的的为根桥 （3）优先级相同，MAC地址最小的为根桥根端口确定：（1）最小路径开销的端口为根端口 （2）如果路径开销相同，取端口标识最小的为根端口。端口开销规定：10G端口开销为2；1000M端口开销为4；100M端口开销为19；10M端口开销为100端口状态：阻塞：仅监听BPDU，不转发数据帧，也不学习接受帧的MAC地址，延时20s,防止启动交换机过程中产生交换环路。监听：相互学习BPDU的信息，以便交换机可以学习网络中其他交换机的信息，延时15s。此时不学习MA

23、C帧的地址，不转发数据帧。学习：处理学习到的BPDU信息，开始计算生成树协议。学习MAC地址，建立地址表，但不转发数据帧，该状态维持15s。转发：可以发送或监听BPDU（用桥协议数据单元来传递交换机之间的生成树协议的信息），也可以转发数据帧禁用：端口不参与生成树协议，不监听也不发送BPDU，也不转发数据帧。Portfast、uplinkfast和backbonefast简介Portfast（端口快速），使端口从阻塞状态快速恢复到转发状态，以达到快速收敛的目的。用于所有阻塞端口。Uplinkfast（上行快速）使端口从阻塞状态快速恢复到转发状态，只用于接入层交换机的阻塞上行级联端口（但不一定是u

24、plink口），。Backbonefast与uplinkfast作用相同，但backbonefast配置在所有交换机上，可以诊断非直连链路故障，并且使生成树快速收敛。交换机的分类：以太网交换机按交换方式分为：直通式交换、存储转发式交换、碎片过滤式交换。直通式交换：接收到数据包时检查包头，获取目的地址，立即将该数据转发，而不管数据是否出错，检错的任务交给节点主机完成。优点是交换延迟时间短，缺点是缺少差错检测能力，不支持不同输入输出速率端口之间的数据转发。存储转发式交换：交换机完整接收数据并对数据进行差错检测，如果正确，根据目的地址将数据转发出去。优点是具备差错检测能力和支持不同输入输出速率端口之

25、间数据转发，缺点是交换延迟时间长。是交换机的主流工作方式。碎片过滤式交换：该方式是直通式转发的改进。在接收到数据后，判断数据包长度是否够64字节，小于64字节丢弃，大于64字节则发送。交换机端口参数：（1）端口类型双绞线端口RJ-45，可提供100M和1000M两种。SC端口，千兆光纤端口。GBIC端口，千兆光电转换接口SPF端口，是GBIC端口的升级，功能相同。（2）传输模式：双工，半双工，自适应（3）包转发率，指交换机数据包转发的能力包转发率=千兆口数+百兆口数（4）背板带宽交换机端口总带宽=端口数2端口速率（5）MAC地址数，指交换机的MAC地址表中可以存储的MAC地址数量。（6）VLA

26、N表项，反映一台交换机所能支持的最大VLAN数。（7）机架插槽数，指安装最大模块数。无线局域网定义了两种拓扑结构：（1）基于基础设施网络：该方式所有无线终端通过AP访问骨干网络或者互访。AP如同网桥，完成与协议之间的转换。（2）特殊网络（Ad Hoc）：该方式是一种点对点的网络，不需要有线网络和AP，以无线网卡连接的终端设备之间可以互联通信。 工作在频率，2Mb/s工作在频率，11Mb/s802.11g工作在频率，54Mb/s802.11a工作在频率，54Mb/s工作在频率利用MIMO技术和OFDM（频分多路复用）结合在一起，理论上可提供300Mbps甚至是600Mbps的传输速率无线局域网的

27、关键技术 1、红外通信：优点：A、红外频谱无限的，数据速率高 B、红外频谱不受管制 C、红外线可以被浅色物体漫反射。缺点：室内环境可能因阳光或照明而产生强烈的光线，这将成为红外接收器的噪声。使得必须使用高能发送器，限制使用范围。主要有以下3种技术： 定向光束红外线 全向广播红外线 漫反射红外线 2、扩展频谱通信 将信号散步到更宽的带宽上以减少阻塞和干扰的机会，其分为跳频和直接序列两种。原理：输入数据首先进入信道编码器，产生一个接近某中央频谱的较窄带宽的模拟信号，然后用一个伪随机序列对信号进行调制。调制的结果是大大的拓宽了信号的带宽。 跳频:信号按照看似随机的无线电频谱发送，每一个分组采用不同的

28、发送频率。监听者只能收到一些无法理解的信号，干扰信号也只能破坏一部分传输信号。直接序列：信号源中每一比特用成为码片的N比特来传输，这个过程在扩展器中进行，然后所有的码片用传统的数字调制器发送。3、窄带微波：分为2类：一类是申请许可证的窄带RF；另一类是免申请许可证的窄带RF无线局域网访问控制机制在数据加密方面定义了三种方式，即：TKIP，CCMP，WRAP三种方式，TKIP采用WEP中的RC4算法；CCMP和WRAP基于AES算法。CSMA/CA支持竞争访问、分布式协调和点协调功能支持无竞争的访问。主要解决隐蔽终端和暴露站问题。最常用的加密手段有WEP（共享密钥），WPA/WPA2，WPA-P

29、SK/WPA2-PSK这三种算法中安全性最好的WPA-PSK/WPA2-PSK，其加密过程采用了TKIP和AES算法AP安装与配置安装原则：（1）安装在高处，尽量避免障碍物，特别是金属物体。（2）尽量处于房间中央。配置：（1）首先输入AP的管理员密码SSID，用来标识不同的无线网络。然后根据AP预设的IP地址和掩码设置客户端的地址和掩码，这样打开AP后，无线网卡将自行寻找。（2）使用AP配置界面设置IP分配方式，它提供“静态分配”和“动态分配”两种。（3）配置安装加密功能。默认情况下AP是不加密。（4）避免信号干扰的方法对每个无线局域网采用不同的非重叠的信道。结构化布线结构化布线由6个子系统组

30、成：工作区子系统：有终端到信息插座的整个区域。包括信息插座、跳线、适配器。原则：信息插座与电源插座保持在30-150cm的距离 信息插座据地面一般在30cm，面积为9 UTP/STP布线距离为10m水平子系统：各个楼层的接线间配线架到工作区信息插座之间的电缆构成。在结构化布线中，水平子系统起支线作用，它将用户端通过线缆连接至配线架上。UTP/STP布线距离为90m管理子系统：对布线电缆进行端接和配线管理的子系统，通常设置在楼层的配线间内。由交联设备（双绞线配线架、光纤配线架）、集线器和交换机等交换设备组成。干线子系统（垂直子系统）：连接管理间和设备间的子系统。一般由多对数的光缆和双绞线组成。语音系统采用三类大对数双绞线，数据通信采用高品质五类双绞线也可以采用光缆。布线距离光纤一般2000米，STP为800米，UTP为700米。建议每米设置一个线缆支撑点。设备间子系统：用于安放网络关键设备。要求：湿度要求在20%-80%，温度20-30 综合考虑配电、安全接地和消防等因素建筑群子系统：由连接楼群之间的通信传输介质和各种支