金牌网管师(初级)整理资料

第 1 章 数制转换与运算 概念 数制 的全称就是 数据制式 是指数据的进位计数 规则 所以又称为 进位计数制 简称 进制 基数 在一种数制中所能使用的数码的个数 十进制 decimal 标志为 D 表示方式为 1250 D 或者 1250 10 二进制 binary 标志为 B 表示方式为 101 B或者 101 2 八进制 Octal 标志为 O 或 Q 表示方式为 107 O或者 107 8 十六进制 Hexadecimal 标志为 H 表示方式为 10D H或者 10D 16 或者 0X10D 数制转换与运算 非十进数转换成十进数制 二进制 八进制 十六进制的 相互转换方法是 权位相加法 整数部分的格式为 BN 1 基数 n 1 BN 2 基数 n 2 B1 基数 1 B0 基数 0 十进制 数转换成非十进数 整数之间的转换用 除基 基数 取余法 小数部分为 乘基 基数 取整法 八转二 1 对 3 十六转二 1 对 4 小转大反一反 小数点前向左 移 小数点后向右移 不足者用零 补 加需逢二进一 减需向高借一当二 乘要全一才一 除只有零与一 每位十进制转为二进制的编码 称之为 BCD 码 Binary coded decimal 也称 二 十进制编码 8421BCD 与 2421BCD 码的区别在于权位不同 转换方法为权位相加 法 余 3 码 8421 码 3 的转换即为它的值 机器数 计算机中的二进制 机器码是带带符号的 最高权位放符号 0 为正 1 为负 真值是除了符号位的二进制 字长为一次可以处理的二进制数字的数目 是计算机进行数据存储 和数据处理的运算单位 模是指一个计量系统的计数 原码 符号位加上真值的绝对值 其实就是数据值的机器数表示形 式本身 反码 就是原码除符号位外的其余各位逐位取反 补码 对反码加 1 正 0 数反补为原码 负 1 数反码取其反 老大 符号位 动 不得 负 1 数补码为造反 加 衣返乡不忘本 符号位不动 与 或 非 异或 与数同为同 不同为小 或同为同 不同为大 非取反 异或同为零 不同为一 补码加减法运算 X Y X 补 Y 补 X Y X 补 Y 补 表 1 1 不同数制的对应关系 二进制十进制八进制十六进制 0000 1111 10222 11333 100444 101555 110666 111777 10008108 10019119 10101012A 10111113B 11001214C 11011315D 11101416E 11111517F 表 2 2 8421BCD 码 十进制数字8421BCD 码2421BCD 码 000000000 100010001 200100010 300110011 401000100 501011011 601101100 701111101 810001110 910011111 第第 2 章章 计算机网络概述计算机网络概述 1 计算机网络 利用通信线路和通信设备 用一定的连接方法 将公布在不同地点 相 对来说 也可是同一地点 的具有独立功能的多台计算机系统 可包括独立计算机和网络 两种 这样的定义就同时适用于虚拟网络了 相互连接起来 在网络软件的支持下进行数 据通信 实现资源共享的系统 2 计算机网络的组成包括 终端计算机 或者是只具有基本计算机功能的计算机终端 网 络连接和通信设备 传输介质 媒体 网络通信软件 包括网络通信协议 3 计算机应用 商业应用 资源共享 分布式处理 电子商务 网络通信 数据通信 远 程访问与管理 和家庭和 个人应用 计算机网络系统 计算机网络硬件系统计算机网络软件系统 计算机 软件 如操 作系统 和通信 软件 网络设 备软件 如设 备网络 操作系 统 传输 介质 媒 体 终端 计算 机 裸 机 网络 设备 裸 机 传输 介质 媒 体 计算机 和网络 设备中 的通信 协议 1 局域网 LAN 是属于个人 或者组织专用的网络 位于一栋或者多栋建筑物内 或者一个校园内 最远 可以覆盖到几公里的范围 通常是将个人 如家庭 或者组织中的计算机和其他网络设备连接起来形成的 网络 如家庭网络 企业局域网 校园网 主要目的 是为了资源共享 交换信息 共享上网等 LAN 主要特点 覆盖范围小 广播式或者点对式传输 技术 多种拓扑结构并存等几个方面 广播式传播与之对应的网络拓扑结构 总线型结构和 4 根据计算机覆盖范围可分为 环型结构 2 城域网 MAN 覆盖一个城市的计算机网络 典型 有 线电视网 银行终端网 如各银行的 ATM 终端机 3 广域网 WAN 一个国家 一个洲 包括了大量称 之为 主机 的机器 这就是主机共同构成了整个广 域网的 资源子网 这些主机又是通过许多由电信或 者 ISP 因特网服务提供商 提供的专门通信网络 称 之为 通信子网 设备进行网络连接和数据路由的 通信子网主要包括两个部分 传输线和交换单元 传输线就是传输介质 如同轴电缆 双绞线 光纤 或者无线电磁波 交换单元 特殊计算机的路由器 5 网关不仅起到网络的连接作用 还可以提供必要的网络通信协议 网络硬件 软件层次 的转换 网关可以工作在 OSI RM 的网络层 传输层或者应用层 6 子网 实际上就是指 通信子网 与广域网的唯一区别就在于是否有主机存在 如果区 域中只有路由器 那么它就是一个通信子网 如果区域中既有路由器又有主机 则它就是 一个广域网 通信子网的概念只有在广域网中才有意义 7 无线计算机 系统无线互连 无线局域网 WLAN 和无线广域网 WWAN 系统无线互连 一种短距离的无线连接技术 如 无线键盘和无线鼠标 8 广播网络 计算机或设备使用一个共享的通信信道进行数据传播 网络中的所有节点都 能收到任何节点发出的数据信息 广播 发送信息中使用一个指定的代码标识目的地址 如果被传输的数据包带有这样的 目的地址编码 则网络中的每一台机器都将接收该数据包 并对数据包进行处理 传统的集线器共享式以太网和令牌环网都属于广播网 多播技术是广播技术的一个特例 它是有针对性地把数据发送到指定的多个用户主机中去 组播应用于路由器和多媒体传输 D 类地址用于组播中 224 0 0 0 0 239 255 255 255 点对点网络其实就是通常所说的单播网络 单播是客户端与服务器之间的点对点的连接 ATM 网采用信元交换技术 在数据传输之前预先在源节点和目的节点建立一条虚电路 然 后将不同的数据切割成大小相同的信元进行传输 因此 X 25 FR ATM 都不属于广播网络 而属于点对点的单播网络 9 传输介质 有线传输 同轴电缆 双绞线 光纤 无线网络的大气 红外线 微波 通信卫星 10 光纤分为单模光纤和多模光纤 单模光纤就是在一条光纤中包括一条芯线 且只能以 直 线方式 不会反射 传输一种光纤 多模光纤是在一条中可以包括金条芯线 以不同 的 反射角方式传输多种不同的光的光纤 单模光纤比较昂贵 广泛应用于长距离传输 10 同轴电缆带宽取决于电缆质量 长度和数据信息的信噪 一般都可以达到 1GHz 以上 应用领域 有线电视 同轴电缆 1 阻抗为 50 的电缆 属于基带 粗同轴电缆 AUI 最长为 250M 细同轴电缆 BNC 最长为 185M 2 阻抗为 75 的电缆 属于宽带同轴电缆 宽带同轴电缆 交换机 最基本的工作层次还是 OSI RM 的第二层 数据链路层 三层交换机 工作在 OSI RM 的第三层 网络层 四层交换机 工作在 OSI RM 的第四层 传输层 七层交换机 工作在 OSI RM 的第七层 应用层 11 路由器纯粹工作在 OSI RM 的网络层设备 网关可以工作在 OSI RM 的网络层 传输层或者应用层 路由器主要是用来进行不同网段或者网络的互连 而不是用来集中连接网络设备的 12 网桥作用 用来连接被中断的同一个网络 同一网络地址 的两个部分 也就是两个网 段 目前很少用 取而代之的是具有更强功能的交换机 所以网桥是工作在 OSI RM 七层 结构中的第二层 数据链路层 13 生成树协议 STP 生成树协议 RSTP 快速生成树协议 MSTP 多生成树协议 用途就是在保证需要时备份的网络链路使用的同时 消除网络中容易引起环路的链路冗余 11 星型结构的主要优点 1 网络传输数据快 2 实现容易 成本低 3 节点扩展 移动方便 4 维护容易 缺点 1 核心交换机工作负荷重 2 网络布线较复杂 3 广播传输 影响网络性能 星型结构主要采用双绞线为传输介质的 100M 内 12 环型网络结构 采用同轴电缆 也可以是光纤 作为传输介质的令牌网中 是由连接 成封闭回路的网络节点组成 IEEE802 5 令牌环 优点 1 网络路径选择和网络组建简单 2 投资成本低 缺点 1 传输速度慢 2 连接用户非常少 3 传输效率低 4 扩展性能差 5 维护困难 13 总线型结构 同轴电缆传输 速度为 10Mb s 适用于 IEEE802 4 标准下的线型令牌网 络 优点 1 网络结构简单 易于布线 2 扩展容易 3 维护容易 缺点 1 传输速率低 2 故障诊断困难 3 故障隔离比较困难 4 网络效率和传输性能不高 5 难以实现大规模扩展 14 树形结构 优点 1 扩展性能好 2 易于网络维护 缺点 1 对要 核心 或者骨干层 交换机的依赖性太大 2 大量数据要经过多级传输 系统的响应时间较长 15 混合型结构 常见的是由星型结构和总线型结构相结合的在一起组成的 优点 1 应用广泛 2 扩展灵活 缺点 1 性能差 2 较难维护 16 无线局域网 Ad hoc 结构和星型结构的 infrastructure infr str kt 结构 第第 3 章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 1 OSI RM open system interconnection reference model 开放系统互连参考模型 含义 开放系统 是指网络中可以存在基于不同网络通信协议的网络系统 互连 是指该标准是用来解决不同网络系统之间的相互连接问题的 当然是指网 络意义上的连接 而不是仅限于物理连接 参考模型 说明 OSI RM 给出了一个在不同类型网络互连设计中 可以参考的层 次化网络结构模型 但并一定要严格遵守 可以根据特定协议网络做适当 修改 2 OSI RM 七个层次 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 3 物理层 解决的是网络通信的基础设施 传输介质 也就是网络通信的 线路 问题 基本作用 为网络通信提供线路 标识线路是用 接口号 进行的 是一个最粗略的标识方式 基本特性 网络接口类型 可用网络带宽 机械性能 如抗拉伸性能 电气性能 光 电性能 如光纤就具有光学性能 双绞线 同轴电缆等具有 电子性能 职责 确保通信信道中传输的原始数据位不发生变化 主要作用 1 定义了光学 电气 机械和功能特性 2 定义网络接口类型和数据传输方式 注意 OSI RM 中的物理屋传输的是 bit 比特 或位 流 4 数据链路层 解决的是数据通信链路的问题 它是网络通信过程中实际使用的 路 数据链路层对应的是 通道 也称 链路 而不是 传输介质 形成的整条 路 专用 指这个通道只能由某个通信使用 即使通道空闲 其他通信也不能使 用 非专用 指在某个通道上 可以充许多条通信同时存在 只是通道有空闲 其 他通信就可以使用这个通道 数据链路层的标识信息就是 MAC 地址对 数据以 帧 一帧包括多个 Bit 为 单位进行传输 链路与线路的区别 链路是在线路之中划分出来的 当然也可能是对等的 那就是在线路 交换机的点对点通信中 基本特性 1 带宽的特性 也就是相应链路上可以人急提供的最高传输速率 称之为 链 路带宽 主要功能 1 数据链路建立 维护与释放 2 数据帧的封包和传输 3 数据链路加密 4 帧接收顺序与控制 5 差错检测与控制 6 数据流量控制 7 在多点连接或多条数据连接的情况下 提供数据链路端口标识的识别 支持 网络层实体建立网络连接 功能是通过具体的数据链路层协议完成的 5 网络层 如何到达另一个网络目标主机或者设备的问题 网络层提供面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务 主要功能 1 提供网络间连接的路由 为信息包的传送先把一条最佳路径 2 网络间通信连接的建立与管理 3 网络 IP 地址编址和寻址 4 流量和拥塞控制 数据包顺序控制及网络记账等 5 提供其他 网络服务 如身份认证 数字签名 数据加密等 功能同样是通过具体的网络层协议来完成 IP 地址进行标识 6 传输层 标识信息是 IP 地址 端口号 这里的 端口 是逻辑上的端口 并不是物理 层实际的接口 基本功能 1 数据传输连接和通道的建立 维护和管理 2 数据传输的差错检测和控制 3 数据传输的流量控制 4 其他数据传输服务 如数据加密 以上功能也都是通过具体的传输层协议 如 TCP UDP 完成的 7 会话层 主要功能 1 建立 维护和管理会话连接 2 管理会话活动和服务 3 控制会话和数据传输同步 8 表示层 主要功能 1 语法转换和协商 2 表示连接和数据传输同步控制 3 其他服务 如数据压缩和加密等 9 应用层 凡是需要借助于网络进行通信的应用都属于应用层 10 OSI RM 工作原理中涉及到两个主要原理 一是通信双方逻辑上的对等通信原理 另一 个是数据传输发送端自上而下 接收端自下而上传输原理 也就是数据传输原 理 一般把网络层以下的三层 物理层 数据链路层 网络层 划分为 通信子网 负责 为网络通信提供平台 建立网络通信连接 而把 会话层 表示层 应用层 这三层称之为 资源子网 负责具体的数据通信任务 11 主机与主机之间不可能实现数据链路以上层次之间的实际直接通信 在 OSI 网络模型中 除了最低层 物理层 之外 没有其他层能够把信息直接传递到别 外一台计算机上与之相对应的层上去 OSI 七层结构中的各层功能代表和描述 层次代表功能传输的数据单 位 模拟描述 应用层与用户应用进程的接口报文做什么 表示层数据格式的转换报文对方看起来像什么 会话层会话管理和数据传输的同步报文该谁讲话 从哪儿开始 讲起 传输层端到端的可靠数据传输报文和分段对方在哪儿 网络层分组传送 路由选择和流量控制分组 数据包 走哪条路可以到达对方 数据链路层相信结点无间的无差错地传送帧帧第一步该怎么走 物理层在物理介质上透明传送位流比特怎样利用物理介质 12 OSI RM 数据通信的发送端的数据是从上向下传输的 而接收端的数据则是从下向上传 输的 这也是 OSI 的基本通信流程 12 AH 为应用层头 PH 为表示层头 SH 为会话头 TH 为传输层头 NH 为网络层头 DH 为数据链路层头 OSI RM 的基本通信原理是数据在发送端自上而下 而在接收端是自下而上传输的 整 个通信过程是需要一层层 但不是必须经过全部的七层 经过的 而不能跨越 但是最终 的数据通信是在通信双方的对等层进行的 如一方的网络层只能另一方的网络层进行通信 一方的层只能与另一方的传输层进行通信 而不能出现错位通信的 13 OSI RM 缺点 糟糕的时机 糟糕的技术 糟糕的实现 糟糕的策略 14 TCP IP Transmission Control Protocol Internet Protoco 传输控制协议 Internet 协议 协 议体系结构 也称 TCP IP 协议参考模型 15 TCP IP 协议簇组件 OSI 参考模型 TCP IP 协议参考模型 16 注意 没有指出 网络访问层 应该具有那些功能 只是指出 主机必须通过某个协 议连接到网络上 以便可以将分组发送到网络上 网际互连层 定义了正式的分组格式和协议 也就是通常所说的 IP 协议 该层的 主要任务是将 IP 分组传递到它们该去的地方 传输层 请允许我源和目标主机上的对等实体之间可以进行对话 TCP 协议号为 6 是一个 可靠的 面向连续的传输机制 它提供一种可 靠的字节流并保证数据完整 无损并且按顺序到达 UDP 协议号为 17 是一个无连接的数据协议 提供一对一或一对多 无连 接不可靠通信服务 SCTP Stream C ontrol Transmission Protocol 串流控制传输协议 应用层 表示层 应用层 层 会话层 应用层 层 网络层 应用层 层 数据链路层 应用层 层 物理层 应用层 层 应用层 传输层 网际互连层 网络访问层 HTTPFTPSMTPDNSRIPSNMP TCPUDP IP IPV4 ARP IGMPIGMP IPV6 NDMLD ICMPv6 Etherner802 11 Wireless LAN Frame RelayATM 传输层 应用层 层 DCCP 数据报拥塞控制协议 RTP 实时传输协议 TCP 和 UDP 都用来支持一些高层的应用 任何给定网络地址的应用通过它们的 TCP 或者 UDP 端口号区分 1024 号以前的端口通常是为固定服务分配的 如 Web 的 80 FTP 的 21 DNS 的 53 POP 的 110 SMTP 的 25 等 应用层 17 TCP IP 协议缺点 1 没有很好地区分服务 接口和协议 2 网络访问层规定得不明白确 3 没有区分物理层与数据链路层 OSI RM 和 TCP IP 协议参考模型有很多共同点 都是以协议伐为基础进行层次结构划分的 不同 1 层次结构不同 2 支持的通信类型不同 3 适用范围不同 18 局域网体系结构 LAN RM OSI 七层参考模型 局域网参考模型 数据链路层 DLL 注 介质访问控制 MAC Medi Access Control 子层 逻辑链路控制 Logical Link Control LLC 子层 19 物理层 处理物理线路上传输的比特流 实现比特流的传输 接收和同步 物理连 接的建立 维护和撤销 处理机械 电气和过程的特性 为数据链路层提供服务 规定了所使用的信号 编码 传输介质 传输速率 以及电平和功能特性 20 MAC 子层 将数据成帧进行传输 并对数据帧进行顺序控制 差错控制和流量控制 使不可靠的链路变为可靠的链路 MAC 子层 局域网中数据链路层 DLL 下层部分 与物理层 PHL 关系密切 提供 MAC 地址寻址和介质存取 也就是数据的接收和发送 的控制方式 即处理局域网中各站点对共享通信介质的急用问题 不同类型的局域网通常使用不同的介 质访问控制协议 MAC 子层在支持 LLC 子层中完成介质访问控制功能 可以提供多个可供选 择的介质访问控制方式 高层 数据链路层 物理层 物理层 PHY MAC 子层 LLC 子层 21 LLC 子层 为用户的数据链路服务向网络层提供统一的接口 LLC 提供了两种无连接和一种面向连接的三种服务 方式一 无确认无连接服务 它请允许给以下地址发送帧 给单一的目的地址 点到点协议或单点传输 给相同网络中的多个目的地址 多点传输 给网络中的所有地址 广播传输 在这种无连接 LLC 操作中 具有以下特征 链路服务是一种数据服务 信息帧在 LLC 实体 也就是通信双方的 LLC 子层 间交换 无需在同等实体间事先 建立逻辑链路 对这种 LLC 帧既不确认 也无任何流量控制或差 错恢复 支持点对点 多点和广播式通信 多点和广播传 输在同一信息需要发送到整个网络的情况下可以减少网络流量 如果在这种方式中采用单点传输 则不能保证接收端收到帧的次 序和发送时的次序相同 发送端甚至无法确定接收端是否收到了 帧 因为它是无回复的 方式二 有确认无连接服务 它仅限于点到点通信 方式三 面向连接服务 在这种操作方式中 所具有的特征如下 给每个帧进行编号 接收端就能保证它们按发送 的次序接收 并且没有帧丢失 利用滑动窗口流控制协议可以 让快的发送端也能流到慢的接收端 在面向连接 LLC 操作中 提供服务访问点之间的 虚电路服务在任何信息帧交换前 在一对 LLC 实体间必须建立 逻辑链路 在数据传送过程中 信息帧依次发送 并提供差 错恢复和流量控制 22 LLC 帧格式 8 位 8 位 8 16 位 8n 位 DSAPSSAP控制信息 1 DSAP Destination Service Access Ponint 目的服务 接入点 和 SSAP Source Service Access Point 源服务接入点 字段 SAP 服务访问点 提供多个高层协议进程共同使用一个 LLC 层实体通 信的机制 SSAP 和 DSAP 地址字段分别定义了源 LLC SAP 地址和目的 LLC SAP 地址 各占 8 位 1 个字节 DSAP 的 7 位是实际地址 1 位为地址类型标志 I G 个人 组织 位 用来标 识 DSAP 地址为单个地址 还是组地址 当 I G 位为 0 时 表示 DSAP 地址是一个单个地址 此时 LLC 帧 此时 LLC 帧由 DSAP 标识的唯一目的 LLC 接收 当 I G 位为 1 时 表示 DSAP 地址是一组地址 此时 LLC 帧由 DSAP 标识的一组目的 LLC SAP 接收 SSAP 中的 7 位是实际地址 1 位为命令 响应标志 C R 命令 响应 位 用来识别 LLC 帧 当 C R 为 0 时 表示 LLC 帧是命令帧 当 C R 为 1 时 表示 LLC 为响应帧 定义 DSAP 字段全 1 的是全局地址 由 MAC 服务访问地址所实际服务的全部 DSAP 组成 定义 DSAP 或 SSAP 地址字段中全 0 的为空地址 2 Control 控制 字段 用于定义 LLC 帧类型 占 8 位或 16 位 LLC 帧的类型取决于控制字段的第 1 2 位 定义了三种帧 信息帧 I 帧 监控帧 S 帧 无编号帧 U 帧 I Information 信息 帧 16 位的控制和帧编号 字段 用于面向连接的应用 S Supervisory 监控 帧 16 位的控制字段 用 于在 LLC 层中进行管理监督 U Unnumbered 无编号 帧 8 位的控制字段 特别适用于无连接的应用 是应用最普遍的一种格式 23 WLAN RM LLC 子 层 LLC 子层 PCF ponint coordination function 点协调功能 MAC 子层DCF distrid coordination function 分布式协调功能 采用 CSMA CA 访问控制机制 2 4GHz FHSS 1mb s 2mb s 2 4GHz DSSS 1mb s 2mb s IR 1mb s 2mb s 5GHz OFDM 6 9 12 18 24 36 48 54Mbg 2 4GHz HR DSSS 1 2 5 5 11Mb s 2 4GHz OFDM 时 6 9 12 18 24 36 48 54Mbg DSSS 时 1 2 5 5 11Mb s 物理 层 IEEE802 11802 11a802 11b802 11g 24 WLAN 接入标准所用的调制技术 FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum 跳频扩 频技术 例如 IEEE802 11 DSSS Direct Sequence Spread Spectrum 直接序列 扩频技术 例如 IEEE802 11 OFDM Orthogonal Frequency Division MULTIPEXING 正交频分复用 例如 IEEE802 11a 和 IEEE802 11g HR DSSS High Rate Dsss 高速直接序列扩频技术 例如 IEEE802 11g 25 MAC 子层两种工作方式 分布式协调功能 DCF 和点协调功能 PCF 采用新的 CSMA CA carrier sense multiple access with collision avoidance 带有冲突避 免的载波侦听多路访问 时间间隔 IFS SIFS PIFS DIFS EIFS CSMA CA 与 CSMA CD 区别 载波检测方式不同 信道利用率不同 DCF 在 WLAN 网络中采用的是争用服务 PCF 采用的是无争用服务 第四章第四章 以太网标准与技术以太网标准与技术 介质访问控制方法有三种 具有冲突检测载波监听多路访问 CSMA CD carrier sense multiple access with collision detection 载波侦听多路访问冲突 冲突检测 控制令牌 时槽 环 CSMA CD 采用随机访问和竞争 适用于总线拓扑 结构网络 控制令牌用于环形网拓扑结构 总线网拓扑结构 按照所有站点共同理解和遵守的规则 从一个站点到另一个站点传递控制令牌 一个站点只有当它占有信息时 才能发送数据帧 发送完帧之后 再把令牌传递 给下一个站点 时槽环适用于环形网介质控制访问 这种方法对 每个节点预先个特定的时间段 每个节点只能在时槽环内传输数据 时槽环采用 集中控制方式 在时槽环介质访问控制方法中 每个站点每次只能传送一个帧 若想要传送另一个帧 则首先必须释放前一个帧所用的槽 这种对环的访问方法 体现了公平性 1 CSMA 载波侦听多路访问 介质急用技术适用 于总线型和树型拓扑结构 主要解决如何共享一条公用总线介质 其原理是 在网络中任何一个工作站在发送信息前 要先侦听网络中有无其他站点在发 送信号 如无则立即发送 如有其他站点正在发送数据 则此站点要先避让 一下 等一段时间后再侦听 直到介质空闲才发送 非坚持 算法 规则如下 1 如果介质是空闲的 则可以立即发送数据 2 如果介质是忙的 则等待一个随机延迟的时间后 再继续 侦听 直到介质为空闲才发送数据 缺点 在有多个站点发送数据时 可能会由于大家都在延迟等待过程中 到处使介质即使当前已牌空闲状态也 没有站点发送数据 这样一来 介质的利用率就可能很低 只适用于小型的总线 或者树形拓扑结构网络中 不适用于像现在大 型的星型结构以太网中 1 坚持 算法 规则 1 如果介质空闲的 则可以立即发送数据 2 如果介质是忙的 则继续侦听 直到检测到介质 是空闲 立即发送数据 3 如果在发送数据过程中发生了冲突 因为可能有 多个站点在同一时间检测到介质为空闲 并立即进行了数据发送 则放弃当 前的数据传送任务 等待一个随机的延迟时间 再重复上述步骤 缺点 在有多个站点发送数据的情况下 这种毫不等待的算法也就使得冲突 时常发生 只适用于小型的总线 或者树形拓扑结构网络中 不适用于像现在大型的星 型结构以太网中 P 坚持 算法 1 如果介质空闲 则以 P 概率发送数据 注意 只 是一种概率 而不是马上发送数据 而以 1 P 的概率延迟一个时间单位 t t 等于最大信号传播时延的两倍 2 站点的发送已被延迟一个时间单位 t 后 则重复 上述步骤 1 当然这时的 P 值可能不一样 3 如果介质是忙的 继续侦听直到介质处于空闲状 态 然后重复上述步骤 信号传播时延 us 两站点间的距离 m 信号传播速度 200m us 数据传输时延 s 数据帧长度 bit 数据传输速率 b s 2 载波侦听 carrier sense 意思是网络上各个工作站在发送数据前都 要确认总线 上有没有数据传输 若有数据传输 称总线为忙 则不发送数据 若无数据传输 称总线 为空 立即发送准备好的数据 多路访问 Multiple access 意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线 且发送数据是广播式的 冲突 Collision 意思是若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据 在总线上 就会产生信号的混合 这样哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么 这种情况称为数据 冲突 又称为碰撞 冲突检测 Collision detected 为了减少冲突发生后的影响 工作站在发送数据过程 中还要不停地检测自己发送的数据 看有没有在传输过程中与其他工作站的数据发生冲突 CSMA CD 的工作原理可以用以下几句话来概括 先听后说 边听边说 一旦冲突 立即停说 等待时机 然后再说 这里的 听 即监听 检测之意 说 即发送数据之意 1 当一个站点想要发送数据的时候 它检测网络查 看是否有其他站点正在传输 即侦听停产是否空闲 2 如果停产忙 则等待 直到停产空闲 如果停产 空闲 站点就准备好要发送的数据 3 在发送数据的同时 站点继续侦听网络 确信没 有其他站点在同时传输数据才继续传输数据 因为有可能两个或多个站点 都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据 如果两个或多 个站点同时发送数据 就会产生冲突 若无冲突则继续发送 直到发完全 部数据 4 若有冲突 则立即停止发送数据 但是要发送一 个加强冲突的 JAM 阻塞 信号 以便使网络上所有工作站都知道网上发 生了冲突 然后 等待一个预定的随机时间 且在总线为空闲时 再重新 发送未发完的数据 CSMA CD 控制方式的优点是 原理比较简单 技术上易实现 网络中各 工作站处于平等地位 不需集中控制 不提供优先级控制 但在网络负载 增大时 发送时间增长 发送效率急剧下降 4 CSMA CD 二进制指数退避算法 是按 先进先出 Last in first out LIFO 的次序控制的 即未发生冲突或很少发生冲突的数据 帧具有优先发送概率 而发生过多次冲突的数据帧 发送成功的概率更少 5 二进制指数退避算法的规则如下 对每个帧 当第一次发生冲突时 设置参数 L 2 退避重发时间在 0 或者 1 个时隙中随机抽取一个再重发 当帧再次冲突时 退避时间参数的最大值加倍 即是原来 L 值 2 的 2 次方 退避重发时间在 0 3 22 1 个时隙中随机 抽取一个再重发 当冲突 N 次 由此时的退避时间参数的最大值 为最初 L 值的 2 n 倍 退避重发时间在 0 2n 1 时隙中随机抽取一个 再重发 可以设置一个最大重传次数 超过此值 不再重发 并报告出 错 一般是第 10 次冲突之后 随机数的时间间隙数就固定在 1023 上 不再增加了 16 次冲突后 就会放弃努力 并且给发送数据的站点返回 一个错误报告 最短数据帧长 bit 2 数据传输速率 b s 两站点间的距离 200 m us 6 采用传输介质为 10mb s 以太网标准 标准别名格式为 Base 表示基带方式传输 T 表示双绞线 twisted pairwire 光纤 Fiber 传输介 质 7 标准以太网规范 IEEE802 3 快速以太网 IEEE802 3u 7 以太网物理层结构 计算机系统总线 总线接口 LLC 子层 数据链路层 网 卡 物理层 AUI MAU 传输介质 8 MAU medium attachment unit 介质连接单元 是直接与传输介质相连接的部分 一般 称为收发器 transceiver 主要的用途 连接传输介质 信号发送和接收 冲突检测 越长控制 9 AUI attachment unit interface 连接单元接口 连接 PLS 子层和 MAU 这两部分 AUI 上的 信号有 4 种 发送 接收的曼彻斯特编码 冲突信号和电源信号 PLS 子层位于 MAC 子层和 AUI 接口之间 其主要功能如下 编码 解码 发送时将 MAC 子层来的串行数据编码为曼彻斯特编码 并通过收发器电 缆发送给收发器 时 接收 AUI 连接单元接口 发送来的曼彻斯特编码信号 并 进行解码 然后以串行方式发送给 MAC 子层 载波侦听 确定信号是否空闲 然后把侦听到的载波侦听信号发送给 MAC 子层 10 以太网中 MAC 帧格式 7 1 2 6 2 6 2 46 1500BYTES 4bytes PRESFDDASALength TYPEData unit PADfcs 前导码字段 PRE 帧起始定界符号字段 SFD 目的地址字段 DA 源地址字段 SA 表示 数据字段字节数长度字段 LAN 要发送数据字段 DATA 填充字段 PAD 和帧校验序列字段 FCS 11 MAC 子层主要功能 数据的封闭和解封 介质访问控制 12 快速以太网 IEEE802 3U 标准中定义了以下三种不同的快速以太网规范 100Base TX 传输介质采用两对 5 类 包括超 5 类 非屏蔽双绞线或者屏蔽双绞线 MAC 子层 PLS 子层 L PMA 子层 MDI 子层 100Base T4 传输介质采用四对普通 3 4 5 类 包括超 5 类 双绞线 100Base FX 传输介质采用光纤 13 快速以太网物理层结构 数据链路层 网 卡 MII 物理层 传输介质 14 9 种千兆以太网规范比较 千兆以太网规范规范使用的传输介质有效早熟 1000Base CX150 双绞线25M 1000Base LX波长为 1310mm 的单模或者多模光纤5KM 1000Base SX波长为 850mm 的多模光纤500M 1000Base LH波长为 1310mm 的单模或者多模光纤10KM 1000Base ZX波长为 1550mm 的单模光纤70KM 1000Base LX10波长为 1310mm 的单模光纤10KM 1000Base BX10下行为波长为 1490nm 的单模光纤 上行为波 长 为 1310nm 的单模光纤 10KM 1000Base T 5 类 超 5 类 6 类或者 7 类双绞线100M 1000Base TX6 类或者 7 类双绞线100M 总线接口 LLC 子层 MAC 子层 PLS 子层 L PMD 子层 MDI 子层 计算机系统总线 RS 子层 L PCS 子层 PMA 子层 15 1000Base T 规范中不采用交叉网线 只需直通线 两端按同一标准制作网络 即可 因为这一规范中总是采取全双工传输的 任何一根网线都可以同时发送和接收数据 1000Base T 与 1000Base TX 唯一的区别就是 X 有 X 表示的是不同设备连接是时要采 用交叉线 而没有 X 的表示为不同交叉线 16 100Base T 的主要优势 1 它支持以太网 MAC 而且可以向后兼容 10mb s 100mb s 以太网技术 2 很多的 100Base T 产品都支持 100 1000 自动协商功能 100Base T 因此 可以直接在快速以太网络中通过升级实现 3 100Base T 是一种高性能技术 它第传送 100 比特 其中错误的数据位不会超过一个 误比特率低于 10 10 这与 100Base T 的 误比特率相当 16 千兆以太网物理结构 数据链路层 网 卡 GMII 物理层 传输介质 17 IEEE 千兆以太网 MAC 子层 7 1 2 6 2 6 2 46 1500BYTES 4bytes variable PRESFDDASALength TYPEData unit PADfcsEXT 与标准以太网 MAC 子层帧格式的唯一区别 千兆载波扩展部分 EXT 字段 EXT 字段是一个非数据可变扩展字段 扩展字段用于填充长度小于最小值的帧 总线接口 LLC 子层 MAC 子层 PLS 子层 L PMD 子层 MDI 子层 计算机系统总线 RS 子层 L PCS 子层 PMA 子层 18 当以太网交换控制电路端口工作半双工模式时 符合 IEEE802 3 协议的载波侦听多路访 问 冲突检测 CSMA CD 算法 可以实现隐匿的流量控制 即采用背压技术 Back Pressure 防止缓冲区的溢出 在发送方数据到来前采取某种动作 阻止发送方发送数据 背压技术是交换控制电路发出一种伪碰撞信号 False collision singnal 技术 19 万兆以太网规范比较 万兆以太网规范使用的传输介质有效距离应用领域 10GBase SR850nm 多模光纤 50 m 的 OM3 光纤 300m 10GBase LR1310nm 单模光纤10Km 10GBase LRM 62 5 m 多模光纤 om3 光纤 260m 10GBase ER1550nm 单模光纤40km 10GBase ZR1550nm 单模光纤80km 10GBase LX41300nm 单模或者多模光纤300m 多模时 10Km 单模时 10GBase CX4屏蔽双绞线15m 10GBase T6 类 6a 类双绞线55m 6 类线时 100m 6a 类线时 局域网 10GBase KX4铜线 并行接口 1m 10GBase KR铜线 串行接口 1m 背板以太网 10GBase SW850nm 多模光纤 50 m 的 OM3 光纤 300m 10GBase LW1310nm 单模光纤10Km 10GBase EW1550nm 单模光纤40Km 10GBase ZW1550nm 单模光纤80Km SDH SONET 广域 网 20 万兆以太网的特点和优势 物理层结构不同 提供多种物理接口 带宽更宽 传输距离更长 结构简单 管理文登价格低廉 便于管理 应用更广 具有更高多功能 服务质量更好 21 DSSS 技术就是用调整率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱 而在接收端用相同的扩频 码序列进行解扩 把展开扩频信号还原成原来的信号 以前主要用于军事上 优点 抗干扰能力强 具有强的抗多径干扰能力 对其它电台干扰小 抗截获能力强 可以同频工作 便于实现多址通信等优点 22 IEEE802 11i 关键安全技术 暂时密钥完整性协议 CBC MAC 计数模式协议 CCMP IEEE802 1X EAP 局域网封闭 EAPOL 第五章 TCP IP 协议基础 1 TCP IP 协议簇又包括两个主要的子协议簇 TCP Transmission Control 1 Protocol 传输都是基于这两个子协议簇 IP Internet Protocol 因特网协议 2 2 协议簇 3 TCP 协议作用主要是在计算机间可靠地交换传输数据段 2 TCP 协议特征 面向连接 这意味着在任何数据实施交换之前 TCP 协议首先要在两 台计算机之间建立传输连接进程 可靠传输 由于在数据传输时使用了数据段序列号和确认通知 TCP 应用层 传输层 网际互连层 网络访问层ARP RARPCDP CGMPPPP PPPOEPPTP L2TPL2FMPLS 802 2 802 3802 11X 25Frame RelayATM HTTP S HTTP FTPTFTP DNS DHCP RCP TELNETPOP3SMTP IMAP 4 SOCKS WINS SSL NTP NNTPDAP LDAPSNMP NFS RADIU S NetBIOS SCTP DCCP RPC TCP Van jacobson XOTTALITLS RTPRUDP TCP UDP IGMPICMP ARP IPv4 NDMLD IPv6 IcmpV6 RIPv2 EIGRP PGM OSPF EGP NRHP BGP IS IS SLIP IGRP GGP AH ESP 协议使用户确信传输的可靠性 序列号请允许 TCP 协议的数据段被 划分成多个数据包传输 然后在接收端原来的数据段 确认通知验证 的数据已收到 另外 使用 TCP 进行数据传输时 提供了差错检测和 流量控制功能 使数据传输更加可靠 传输能力强 相比另一种主要的传输协议 UDP 来说 TCP 的传输能 力非常强 一次可以传输比较大的数据段 适用于大容量数据 支持异步传输 由于 TCP 协议更注重数据传输的可靠性 所以在传输 过程中往往采用了窗口流量控制技术 这样就会出现数据传输异步现 象 也就是接收数据的一方不是实时与发送的数据发送过程同步 不 适用于同步要求比较高的实时传输 如视频直播 远程会议等 3 TCP 功能 提供中断调用 在 TCP IP 协议参考模型中 TCP 协议的上层就是应用层 也 就是它直接面对的是各种应用程序 为应用程序提供一系列类似操作系统中 断的调用 对于上层应用程序来说 TCP 协议能够异步传送数据 提供多种服务接口 TCP 协议为上层应用程序提供尽可能多的接口 就是各 种服务的端口 以便支持多种服务 同时也可为多个应用程序提供数据 可靠数据传输 TCP 协议是面向连接的传输层协议 进行数据传输前必须先 建立专门的端到端传输连接 另外 为了在并不可靠的网络上实现面向连接 的可靠的数据传送 TCP 协议还提供了差错检测 流量控制和拥塞避免等功 能 4 IP 数据帧的最终封装格式 Ethernet 帧头IP 头部TCP 头部上层数据FCS TCP 格式 源端口目的端口序列号确认号报头 长度 保留控制标志窗口检验和紧急指 针 选项数据 源端口 source port 发送方的 TCP 端口号 占 16 位 目的端口 destination port 接收方 TCP 端口号 占 16 位 序列号 sequence number 用于在接收端正确组装数据段 确认号 acknowledgment number 下一个 TCP 数据段的编号 报头长度 hlen TCP 协议头长度 占 32 位 保留 RESERVED 设置为 0 占 6 位 控制标志 也称 编码位 code bits 字段 设置控制功能 比如会话的建立和终止 占 6 位 包含 6 种控制标志 URG ACK PSH RST SYN FIN 窗口 Window 接收方的窗口告值 也就是接收方一次可以接收的数据大小 占 16 位 发送方根据接收的窗口通告值调整窗口大小 检验和 checksum TCP 协议头和后面的 数据 字段的检验和 占 16 位 紧急指针 urgent pointer 设 1 时表示紧急指针有效 选项 option 当前定义项 可选 用于 TCP 连接双方在建立连接时协商最大的报文 段 MSS maximum segment size 数据 data 来自上层协议的数据 包括上层协议头和纯数据 6 种控制标记 U URG 紧急指针标记设定 当 URG 被设定为 1 表示这是一个携有紧急资料 的数据段 并指出紧急数据相对于这个数据段的开始序列号的偏移量 A ACK 确认标记位设定 当 ACK 为 1 表示此数据包属于一个要响应的数据 包 一般都会为 1 P PSH 直传功能设定 如果这一位设置成 1 表示希望接收方在接收到这个 数据段之后 将它立即传送给高层应用程序 而不是缓存起来 R PST 表示请求重置连接 当 TCP 协议接收到一个不能处理的数据段时 向 对方 TCP 协议发送 种数据段 表示这个数据段所标识的连接出现了 某种错误 请求对方 TCP 协议将这个连接清除 S SYN 同步序列号标记设定 如果 SYN 为 1 时 表示要求通信双方进行同步 通信 TCP 用这种数据段向对方 TCP 协议请求建立连接 在这个数据 段中 TCP 协议将它先把的初始序列号通知对方 并且与对方协议协 商最大数据段的大小 F FIN 请求关闭连接 当协议收到对这个数据段的确认后 成功关闭写方向 的连接 因为 TCP 连接是全双工的 在发送了 FIN 数据段之后 它 直到对方也发送 FIN 数据段 5 端口就是传输层与应用层之间进行通信所需的 TSAP 传输层服务访问点 TCP 端口中 根据不同的应用 又被 分为三类 保留端口 指其端口小于