网络工程师计算机四级考试辅导资料

2012年计算机四级考试网络工程师辅导第一章：网络系统统结构与设计的基本原则计算机网络按地理范围划分为局域网，城域网，广域网;局域网提供高数据传输速率 10mbps-10gbps，低误码率的高质量传输环境局域网按介质访问控制方法角度分为共享介质式局域网和交换式局域网局域网按传输介质类型角度分为有线介质局域网和无线介质局域网早期的计算机网络主要是广域网，分为主计算机与终端(负责数据处理)和通信 处理设备与通信电路(负责数据通信处理)计算机网络从逻辑功能上分为资源子网和通信子网资源子网(计算机系统，终端，外网设备以及软件信息资源;负责全网数据处理业务，提供网络资源与服务通信子网(通信处理控制机即网络节点，通信线路及其他通信设备)：负责网络数据传输，转发等通信处理任务 网络接入(局域网，无线局域网，无线城域网，电话交换网，有线电视网)广域网投资大管理困难，由电信运营商组建维护，广域网技术主要研究的是远距离，高服务质量的宽带核心交换技术，用户接入技术由城域网承担。广域网典型网络类型和技术：(公共电话交换网PSTN，综合业务数字网ISDN，数字数据网DDN，x.25 分组交换网，帧中继网，异步传输网，GE千兆以太网和10GE光以太网)交换局域网的核心设备是局域网交换机城域网概念：网络运营商在城市范围内提供各种信息服务，以宽带光传输网络为开放平台，以 TCPIP 协议为基础 密集波分复用技术的推广导致广域网主干线路带宽扩展城域网分为核心交换层(高速数据交换)，边缘汇聚层(路由与流量汇聚)，用户接入层(用户接入和本地流量控制)层次结构优点：层次定位清楚，接口开放，标准规范，便于组建管理核心层基本功能：(设计重点：可靠性，可扩展性，开放性) 连接汇聚层，为其提供高速分组转发，提供高速安全 QoS 保障的传输环境; 实现主干网络互联，提供城市的宽带 IP 数据出口;提供用户访问 INTERNET 需要的路由服务;汇聚层基本功能： 汇聚接入层用户流量，数据分组传输的汇聚，转发与交换;本地路由过滤流量均衡，QoS 优先管理，安全控制，IP 地址转换，流量整形; 把流量转发到核心层或本地路由处理;组建运营宽带城域网原则：可运营性，可管理性，可盈利性，可扩展性管理和运营宽带城域网关键技术：带宽管理，服务质量 QoS，网络管理，用户管理，多业务接入，统计与计费，IP 地址分配与地址转换，网络安全宽带城域网在组建方案中一定要按照电信级运营要求(考虑设备冗余，线路冗余以及系统故障的快速诊断与自我恢复)服务质量 QoS 技术：资源预留，区分服务，多协议标记转换管理带宽城域网 3 种基本方案：带内网络管理，带外网络管理，同时使用带内带外网络管理 带内：利用传统电信网络进行网络管理，利用数据通信网或公共交换电话网拨号，对网络设备进行数据配置。带外：利用 IP 网络及协议进行网络管理，利用网络管理协议建立网络管理系统。 对汇聚层及其以上设备采用带外管理，汇聚层一下采用带内管理宽带城域网要求的管理能力表现在电信级的接入管理，业务管理，网络安全网络安全技术方面需要解决物理安全，网络安全和信息安全。宽带城域网基本技术与方案(SDH 城域网方案;10GE 城域网方案，基于 ATM 城域网方案)光以太网由多种实现形式，最重要的有 10GE 技术和弹性分组环技术弹性分组环(RPR)：直接在光纤上高效传输 IP 分组的传输技术 标准：IEEE802.17目前城域网主要拓扑结构：环形结构;核心层有 310 个结点的城域网使用环形结构可以简化光纤配置功能：简化光纤配置;解决网络保护机制与带宽共享问题;提供点到多点业务弹性分组环采用双环结构;RPR 结点最大长度 100km，顺时针为外环，逆时针为内环RPR 技术特点：(带宽利用率高;公平性好;快速保护和恢复能力强;保证服务 质量)用户接入网主要有三类：计算机网络，电信通信网，广播电视网接入网接入方式主要为五类：地面有线通信系统，无线通信和移动通信网，卫星通信网，有线电视网和地面广播电视网三网融合：计算机网络，电信通信网，电视通信网用户接入角度：接入技术(有线和无线)，接入方式(家庭接入，校园接入，机关与企业人)目前宽带接入技术： 数字用户线 XDSL 技术光纤同轴电缆混合网 HFC 技术光纤接入技术，无线接入技术，局域网技术无线接入分为无线局域网接入，无线城域网接入，无线 Ad hoc 接入局域网标准：802.3 无线局域网接入：802.11 无线城域网：802.16数字用户线 XDSL 又叫 数字用户环路 ，基于电话铜双绞线高速传输技术 技术分类：ADSL 非对称数字用户线 速率不对称 1.5mbps/64kbps-5.5kmRADSL 速率自适应数字用户线 速率不对称 1.5mbps/64kbps-5.5kmHDSL 高比特率数字用户线 速率对称 1.544mbps(没有距离影响)VDSL 甚高比特率数字用户线 速率不对 51mbps/64kbps(没有影响)光纤同轴混合网 HFC 是新一代有线电视网电话拨号上网速度 33.6kbps56.6kbps有线电视接入宽带，数据传输速率 10mbps36mbps电缆调制解调器 Cable modem 专门为利用有线电视网进行数据传输而设计上行信道：200kbps-10mbps 下行信道： 36mbps 类型：传输方式(双向对称传输和非对称式传输)数据传输方向(单向，双向) 同步方式(同步和异步交换)接入角度(个人 modem 和宽带多用户 modem)接口角度(外置式，内置式和交互式机顶盒)无源光网络技术(APON)优点 系统稳定可靠 可以适应不同带宽，传输质量的要求与 CATV 相比，每个用户可占用独立带宽不会发生拥塞 接入距离可达 20km30km802.11b 定义直序扩频技术，速率为 1mbps 2mbps 5.5mbps 11mbps 802.11a 提高到 54mbps第二章 ：网络系统总体规划与设计方法网络运行环境主要包括机房和电源机房是放置核心路由器，交换机，服务器等核心设备 UPS 系统供电：稳压，备用电源，供电电压智能管理网络操作系统：NT，2000，NETWARE，UNIX，LINUX网络应用软件开发与运行环境：网络数据库管理系统与网络软件开发工具网络数据库管理系统：Oracle，Sybase，SOL，DB2网络应用系统：电子商务系统，电子政务系统，远程教育系统，企业管理系统， 校园信息服务系统，部门财务管理系统网络需求调研和系统设计基本原则：共 5 点制定项目建设任务书后，确定网络信息系统建设任务后，项目承担单位首要任务是网络用户调查和网络工程需求分析 需求分析是设计建设与运行网络系统的关键网络结点地理位置分布情况：(用户数量及分布的位置;建筑物内部结构情况调查;建筑物群情况调查)网络需求详细分析：(网络总体需求设计;结构化布线需求设计;网络可用性与 可靠性分析;网络安全性需求分析;网络工程造价分析)结点 2-250 可不设计接入层和汇聚层结点 100-500 可不设计接入层结点 250-5000 一般需要 3 层结构设计核心层网络一般承担整个网络流量的 40%-60%标准 GE 10GE 层次之间上联带宽：下联带宽一般控制在 1：2010 个交换机，每个有 24 个接口，接口标准是 10/100mbps：那么上联带宽是24*100*10/20 大概是 2gbps高端路由器(背板大于 40gbps) 高端核心路由器：支持 mpls 中端路由器(背板小于 40gbps)企业级路由器 支持 IPX，VINES，QoS VPN 低端路由器(背板小于 40gbps)支持 ADSL PPP路由器关键技术指标：1：吞吐量(包转发能力)2：背板能力(决定吞吐量)背板：router 输入端和输出端的物理通道 传统路由采用共享背板结构，高性能路由采用交换式结构3：丢包率(衡量 router 超负荷工作性能)4：延时与延时抖动(第一个比特进入路由到该帧最后一个离开路由的时间) 高速路由要求 1518B 的 IP 包，延时小于 1ms5：突发处理能力6：路由表容量(INTERNET 要求执行 BGP 协议的路由要存储十万路由表项，高 速路由应至少支持 25 万)7：服务质量 8：网管能力9：可靠性与可用性路由器冗余：接口冗余，电源冗余，系统板冗余，时钟板冗余，整机设备冗余热拨插是为了保证路由器的可用性高端路由可靠性：(1) 无故障连续工作时间大于 10 万小时(2) 系统故障恢复时间小于 30 分钟(3) 主备切换时间小于 50 毫秒(4) SDH 和 ATM 接口自动保护切换时间小于 50 毫秒(5) 部件有热拔插备份，线路备份，远程测试诊断(6) 路由系统内不存在单故障点交换机分类：从技术类型(10mbps Ethernet 交换机;fast Ethernet 交换机;1gbps 的 GE 交换机)从内部结构(固定端*换机;模块化交换机又叫机架式交换 机)500 个结点以上 选取企业级交换机300 个结点以下 选取部门级交换机100 个结点以下 选取工作组级交换机交换机技术指标：(1) 背板带宽(输入端和输出端得物理通道)(2) 全双工端口带宽(计算：端口数*端口速率*2)(3) 帧转发速率(4) 机箱式交换机的扩张能力第三章： IP 地址规划设计技术无类域间路由技术需要在提高 IP 地址利用率和减少主干路由器负荷两个方面取得平衡网络地址转换 NAT 最主要的应用是专用网，虚拟专用网，以及 ISP 为拨号用户 提供的服务NAT 更用应用于 ISP，以节约 IP 地址A 类地址：1.0.0.0-127.255.255.255 可用地址 125 个 网络号 7 位B 类地址：128.0.0.0-191.255.255.255 网络号 14 位C 类地址：192.0.0.0-223.255.255.255 网络号 21 位 允许分配主机号 254 个D 类地址：224.0.0.0-239.255.255.255 组播地址E 类地址：240.0.0.0-247.255.255.255 保留直接广播地址：受限广播地址：255.255.255.255网络上特定主机地址：回送地址：专用地址全局 IP 地址是需要申请的，专用 IP 地址是不需申请的专用地址：10 ; 172.16- 172.31 ; 192.168.0-192.168.255NAT 方法的局限性(1) 违反 IP 地址结构模型的设计原则(2) 使得 IP 协议从面向无连接变成了面向连接(3) 违反了基本的网络分层结构模型的设计原则(4) 有些应用将 IP 插入正文内容(5) Nat 同时存在对高层协议和安全性的影响问题IP 地址规划基本步骤(1) 判断用户对网络与主机数的需求(2) 计算满足用户需求的基本网络地址结构(3) 计算地址掩码(4) 计算网络地址(5) 计算网络广播地址(6) 计算机网络的主机地址CIDR 地址的一个重要的特点：地址聚合和路由聚合能力 规划内部网络地址系统的基本原则(1) 简洁(2) 便于系统的扩展与管理(3) 有效的路由IPv6 地址分为 单播地址;组播地址;多播地址;特殊地址128 位每 16 位一段;000f 可简写为 f 后面的 0 不能省;：只能出现一次Ipv6 不支持子网掩码，它只支持前缀长度表示法第四章：网络路由设计默认路由成为第一跳路由或缺省路由 发送主机的默认路由器又叫做源路由器;目的主机所连接的路由叫做目的路由路由选择算法参数跳数 ;带宽(指链路的传输速率);延时(源结点到目的结点所花费时间); 负载(单位时间通过线路或路由的通信量);可靠性(传输过程的误码率);开销(传输耗费)与链路带宽有关路由选择的核心：路由选择算法 算法特点：(1) 算法必须是正确，稳定和公平的(2) 算法应该尽量简单(3) 算法必须能够适应网络拓扑和通信量的变化(4) 算法应该是最佳的路由选择算法分类： 静态路由选择算法(非适应路由选择算法)特点：简单开销小，但不能及时适应 网络状态的变化动态路由选择算法(自适应路由选择算法)特点：较好适应网络状态的变化，但 实现复杂，开销大一个自治系统最重要的特点就是它有权决定在本系统内应采取何种路由选择协议路由选择协议：内部网关协议 IGP(包括路由信息协议 RIP，开放最短路径优先 协议 OSPF);外部网关协议 EGP(主要是 BGP)RIP 是内部网关协议使用得最广泛的一种协议;特点：协议简单，适合小的自治 系统，跳数小于 15OSPF 特点：1. OSPF 使用分布式链路状态协议(RIP 使用距离向量协议)2. OSPF 要求路由发送本路由与哪些路由相邻和链路状态度量的信息(RIP 和 OSPF都采用最短路径优先的指导思想，只是算法不同)3. OSPF 要求当链路状态发生变化时用洪泛法向所有路由发送此信息(RIP 仅向相 邻路由发送信息)4. OSPF 使得所有路由建立链路数据库即全网拓扑结构(RIP 不知道全网拓扑) OSPF 将一个自治系统划分若干个小的区域，为拉适用大网络，收敛更快。每个 区域路由不超过 200 个区域好处：洪泛法局限在区域，区域内部路由只知道内部全网拓扑，却不知道其他区域拓扑 主干区域内部的路由器叫主干路由器(包括区域边界路由和自治系统边界路由)BGP 路由选择协议的四种分组 打开分组;更新分组(是核心);保活分组;通知分组;第五章：局域网技术交换机采用采用两种转发方式技术：快捷交换方式和存储转发交换方式虚拟局域网 VLAN 组网定义方法：(交换机端口号定义;MAC 地址定义;网络层地址定义;基于 IP 广播组)综合布线特点：(兼容性;开放性;灵活性;可靠性;先进性;经济性)综合布线系统组成：(工作区子系统;水平子系统;干线子系统;设备间子系统;管理子系统;建筑物群子系统)综合布线系统标准：(1) ANSI/TIA/EIA 568-A(2) TIA/EIA-568-B.1 TIA/EIA-568-B.2 TIA/EIA-568-B.3(3) ISO/IEC 11801(4) GB/T 50311-2000 GB/T50312-2000IEEE802.3 10-BASE-5 表示以太网 10mbps 基带传输使用粗同轴电缆，最大长度=500mIEEE802.3 10-BASE-2 200mIEEE802.3 10-BASE-T 使用双绞线快速以太网 提高到 100mbpsIEEE802.3U 100-BASE-TX 最大长度=100MIEEE802.3U 100-BASE-T4 针对建筑物以及按结构化布线IEEE802.3U 100-BASE-FX 使用 2 条光纤 最大长度=425M支持全双工模式的快速以太网的拓扑构型一定是星形自动协商功能是为链路两端的设备选择 10/100mbps 与半双工/全双工模式中共有的高性能工作模式，并在链路本地设备与远端设备之间激活链路;自动协商功能只能用于使用双绞线的以太网，并且规定过程需要 500ms 内完成中继器工作在物理层，不涉及帧结构，中继器不属于网络互联设备10-BASE-5 协议中，规定最多可以使用 4 个中继器，连接 3 个缆段，网络中两个 结点的最大距离为 2800m集线器特点：(1) 以太网是典型的总线型结构(2) 工作在物理层 执行 CSMA/CD 介质访问控制方法(3) 多端口 网桥在数据链路层完成数据帧接受，转发与地址过滤功能，实现多个局域网的数据交换透明网桥 IEEE 802.1D 特点：(1) 每个网桥自己进行路由选择，局域网各结点不负责路由选择，网桥对互联 局域网各结点是透明(2) 一般用于两个 MAC 层协议相同的网段之间的互联透明网桥使用了生成树算法 评价网桥性能参数主要是：帧过滤速率，帧转发速率按照国际标准，综合布线采用的主要连接部件分为建筑物群配线架(CD); 大楼主配线架(BD);楼层配线架(FD)，转接点(TP)和通信引出端(TO)，TO 到 FD 之间的水平线缆最大长度不应超过 90m;设备间室温应保持在 10 度到 27 度 相对湿度保持在 30%-80%第六章：交换机及其配置局域网交换机基本功能：(1) 建立和维护一个表示 MAC 地址与交换机端口对应关系的交换表(2) 发送结点和接收结点之间建立一条虚连接(3) 完成数据帧的转发或过滤显示交换机命令： 大中型交换机：show cam dunamic 小型交换机：show mac-address-table交换机的交换结构(1) 软件执行交换结构(把数据帧由串行代码转换成并行代码)特点：交换速度慢，交换机堆叠困难，交换机端口较多导致性能下降(2) 矩阵交换结构(完全由硬件完成，由输入，输出，交换矩阵和控制处理) 特点：交换速度快，延时小，结构紧凑，矩阵交换实现相对简单，不易扩 展，不利于管理(3) 总线交换结构(时分多路复用技术)特点：性能好，便于堆叠扩展，易实现帧广播和监控管理，易实现多个输入对一个输出的帧传送的特点。 应用广泛(4) 共享存储器交换结构(无背板)特点：结构简单，易实现适合小交换机采用交换机有静态交换和动态交换两种方式，动态交换模式有存储转发和直通，直通交换模式又有快速转发交换和碎片丢弃交换总结说有 3 模式：快速转发(通常也称直通交换模式，不提供检错纠错，适合小型交换机采用)碎片丢失(又称无分段模式，提前过滤冲突碎片，提高宽带利用率)存储转发(延时大，速度慢，可靠性高，可检错纠错，最为广泛应用)堆叠交换机：2-10gbps 6-8 个堆叠数量 有达 16 个的 箱体模块化交换机：2-20 个VLAN 技术特性： 工作在数据链路层每个 VLAN 都是一个独立的逻辑网段，一个独立的广播域VLAN 之间不能直接通信，必须通过第三层路由功能完成VLAN 标识，vlan id 用 12 位 bit 表示，支持 4096 个 vlan ;1-1005 是标准范围，其 中 1-1000是用于以太网交换机之间实现 trunk 功能，必须遵守相同的 vlan 协议，如思科 isl划分 vlan(1) 基于端口划分(静态划分，最通用)(2) 基于 mac 地址(动态的划分)(3) 第三层协议类型或地址交换机配置duplex auto/full/half 配置端口通信方式speed 10/100 speed auto 端口传输速率VTP 实现 VLAN 的单一管理Switch(config)#vtp domain todd 设置域名Switch(config)#vtp password aaaSwitch(config)#vtp mode client /server/transparent虚拟局域网 VLAN查看VLAN 命令 Switch#show vlan创建 VLAN Switch#config t Switch(config)#vlan 2Switch(config-vlan)#exSwitch(config)#interface range fastEthernet 0/11 - 24Switch(config-if-range)#switchport access vlan 2建立，修改： vlan 1000 name vlan1000删除：no vlan 1000vlan interface f0/1switchport access vlan 1000Switch(config)#interface vlan 1Switch(config-if)#ip address 192.168.0.100 255.255.255.0Switch(config-if)#no shSwitch(config-if)#exitSwitch(config)#ip default-gateway 192.168.0.1Switch(config)#enable password aaaSwitch(config)#line vty 0 4Switch(config)#line vty 0 15Switch(config-line)#password aaaSwitch(config-line)#loginVLAN TrunkSwitch(config-if)#switchport mode trunkRouter(config)#interface gigabitEthernet 6/0Router(config-if)#no shRouter(config)#interface g