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2011年软考网络工程师全面复习笔记（1）计算机基础知识一.计算机发展史略世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，它的名称叫ENIAC(埃尼阿克)，是电子数值积分计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的缩写。它使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，每秒钟可进行5000次加法运算.ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元。有人将其称为人类第三次产业革命开始的标志。计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。冯诺依曼的这些理论的提出，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝大部分的计算机还是采用冯诺依曼方式工作。电子计算机还在向以下四个方面发展：巨型化,微型化,网络化,智能化 2011年软考网络工程师全面复习笔记（2）二.计算机的应用(1) 科学计算 (2) 数据处理是计算机应用的一个重要方面(3) 过程控制(4) 计算机辅助系统,计算机辅助设计 CAD,计算机辅助制造 CAM,计算机辅助教育 CBE,计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试 CAT、计算机管理教学 CMI (5) 人工智能 AI 是计算机应用研究的前沿学科。(6) 信息高速公路(此即 “国家信息基础设施” NII 的俗称)我国已建立的大型计算机应用工程-金字工程： 金桥工程(全国经济信息网) 金卡工程(金融信息网) 金关工程(外贸海关信息网) 金智工程(教育科研信息网).(7)电子商务。2011年软考网络工程师全面复习笔记（3）三.计算机系统的组成1.计算机的基本结构冯诺依曼(美籍匈牙利数学家)对计算机结构提出的设计思想：(1)计算机应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备;(2) 采用存储程序的方式，程序和数据存放在同一个存储器中;(3) 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件而改变;(4) 机器以运算器为中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。2.计算机工作原理计算机的工作过程其实就是一个执行指令和程序的过程。指令的执行过程：第一阶段，计算机将要执行的指令从内存取到CPU，此阶段称之为取指周期;第二阶段，CPU对取入的指令进行分析译码，判断该指令要完成的操作，然后向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能，此阶段称之为执行周期。程序的执行过程：就是逐条执行指令的过程。取指令执行指令取指令执行指令指 令：就是让计算机完成某个操作所发出的命令，是计算机完成某个操作的依据。它包括操作码和操作数两部分。操作码：指明该指令要完成的操作。操作数：是指参加运算的数或者数所在的单元地址。指令的分类：包括： 数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、移位运算指令、位与位串操作指令、控制转移指令、输入/输出指令、其他指令。指令系统：指一台计算机的所有指令的集合。不同的计算机其指令系统不一定相同。程 序：是由一系列指令构成的有序集合。3. 计算机的硬件系统 计算机硬件主要由中央处理器、主存储器、辅助存储器、输入/输出设备和总线等组成。其中：中央处理器、主存储器和总线构成“主机” ， 辅助存储器和输入/输出设备构成“外设”。微机的主机箱内主要有下列部件：(1) 系统主板 是一块集成电路板，是微机最主要的部件，它包括微处理器模块、内存模块、基本I/O接口、中断控制器、DMA(直接存取存储器)控制器及连接其他部件的总线。微处理器 CPU ：是微机的核心部件，控制计算机的各项工作。 Pentium 处理器主要由执行单元、指令预取部件、指令译码部件、地址转换与管理部件、指令快存(cache)和数据快存(cache)、总线接口部件和控制器等组成。其核心是执行单元(即运算器)，它的任务是高速完成各种算术和逻辑运算。CMOS存储器： 用来存放用户对计算机的配置参数。存放在其中的信息可以在计算机开机时进行修改，关机后可保持设置不变。其中的信息要依靠小电池来维持，电池放电后，会使其中的信息全部丢失。I/O总线： 包括传送数据信号的数据总线DB(是双向的)、传送地址信号的地址总线AB(是单向的)、传送控制信号的控制总线CB 。常用的有PCI(外围设备接口)总线、 ISA(工业标准体系结构)总线、EISA(扩展的工业标准体系结构)总线. 通用串行总线(USB)：可以连接几乎所有外部设备。输入/输出接口电路：并行接口、 串行接口、软盘接口、IDE(智能设备电子接口)硬盘接口、键盘接口 等中断控制器、DMA控制器 (2) 硬盘驱动器 (3) 软盘驱动器 (4) 光盘驱动器 (5) 电源 (6) 显示卡 (7) 其他卡(声卡、视卡、网卡、)计算机常用的外部设备有：(1) 输出设备：显示器： 主要技术指标是：分辨率、彩色数目、屏幕尺寸.打印机.音箱.(2) 输入设备：鼠标, 键盘,常见的有101键盘、 104键盘。 扫描仪.其他输入设备：数字化仪、条形码读入器、磁卡阅读机、话筒、摄象机等(3)计算机通讯设备 调制解调器(Modem)： 在Internet 中通过电话线传送的信号是模拟信号，而计算机中的信号是数字信号，Modem的作用就是实现这两种信号的转换。调制：将数字信号转换成模拟信号的过程.解调：将模拟信号转换成数字信号的过程Modem有外置式、内置式、PC卡式(是专为笔记本电脑设计的)三种。4.计算机软件系统软件：是利用计算机本身提供的逻辑功能，合理地组织计算机的工作，简化或代替人们在使用计算机过程中的各个环节，提供给用户的一个便于掌握操作的工作环境。 不论是支持计算机工作还是支持用户应用的程序都是软件。(1) 计算机软件的发展 机器语言 汇编语言 高级语言 操作系统 网络软件 数据库软件(2)软件分类与简介几个基本概念：系统软件：指那些为整个计算机系统所配置的、不依耐于特定应用的通用软件。系统软件可供所有用户使用.应用软件：指用于解决各种不同具体应用问题的专门软件。它包括定制软件(特定用户使用)和通用应用软件。裸机：没装任何软件的计算机.虚拟计算机：具有操作系统的计算机(3)系统软件的基本概念源程序：用高级语言编写出来的程序。目标程序：由源程序翻译出来的机器语言程序或汇编语言程序。编译程序：将高级语言源程序翻译成机器语言或汇编语言的程序，如：FL.EXE 翻译有“编译”和“解释”两种方式。编译方式： 首先将源程序翻译成等价的目标程序，然后再执行此程序，运行速度较快。如：C 、FORTRAN.将源程序转换成可执行的目标程序一般分为两个阶段：翻译阶段和联接阶段。翻译阶段的目标模块由于没有分配存储器的绝对地址，仍然不能执行，只有经过联接阶段，把目标程序以及所需要的功能库转换成一个可执行的装入程序，该装入程序分配有地址，故可以执行。2011年软考网络工程师全面复习笔记（4）四 计算机网络基础知识计算机网络就是计算机之间通过连接介质互联起来，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的一种组织形式。计算机网络的连接介质种类很多，可以是电缆、光缆、双绞线等“有线”的介质，也可以是卫星微波等“无线”介质。在连接介质基础上，按照其功能可以划分成通信子网和资源子网两部分。当然，根据硬件的不同，将它分成主机和通信子网两部分也是正确的。主机的概念很重要，所为主机就是组成网络的各个独立的计算机。一个键盘加一个显示器即可构成一个终端，不能把终端看成主机，但有时把主机看成一台终端是可以的。网络协议的定义：为了使网络中的不同设备能进行下沉的数据通信而预先制定一整套通信双方相互了解和共同遵守的格式和约定。1. 网络定义 计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件(包括网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息交换的系统。2. 网络组成 若干主机、一个通信子网 、一系列通信协议3. 网络功能1)信息交换2)资源共享3)分布式处理4)提高计算机系统的可靠性和可用性4. 网络分类 按规模和距离分为：广域网WAN(Wide Area Network)、局域网LAN(Local Area Network)5. 网络设备网络传输介质：有双绞线电缆、同轴电缆、光导纤维、激光、红外线、微波和卫星通信等。网内连接设备： 网络适配器(网卡)、中继器、集线器.网络互联设备： 传输线.网间连接设备：网桥、路由器6. 网络的拓扑结构 常见的拓扑结构有：总线结构、星型结构、环型结构、树型结构、混合型结构7. 网络的体系结构 网络的体系结构是对构成计算机网络的各个组成部分以及计算机网络本身所必须实现的功能的一组定义、规定和说明。ISO制定的开放式系统互连网络模型将网络的通信功能分为七个层次：物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层(由下至上)附:一. 数值数据在计算机内用二进制编码表示，常用的原码、反码和补码。1.机器数与真值通常，称表示一个数值数的机内编码为机器数，而它所代表的实际值称为机器数的真值。对于带符号数，在机器中通常用最高位代表符号位，0表示正，1表示负 补码，并设机器字长为8位。2.原码 正数的符号位为0，负数的符号为1，其它位按一般的方法表示数的绝对值，用这样的表示方法得到的就是数的原码。3.反码正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位外的各位按位取反(即是0的改为1，是1的改为0)4.补码正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反码在最低位加1。二.计算机指令系统1.寻址方式：指CPU指令中规定的寻找操作数所在的地址的方式。操作数: MOV AL , 05H 操作码 目的操作数,源操作数没有特别说明，寻址方式是指源操作数的寻址方式。2.立即寻址:操作数作为立即数直接存在指令中，可为字节或字。3.寄存器(直接)寻址:操作数包含在指令规定的8位、16位寄存器中。寄存器寻址由于无需从存储器中取操作数，故执行速度快。4.直接寻址:在指令的操作码后面直接给出操作数的16位偏移地址。这个偏移地址也称为有效地址EA。操作数默认在DS段中。如果操作数在DS以外的其他段(CS,SS,ES)中，指令中必须指明段寄存器(段超越)。5.寄存器间接寻址:操作数地址的偏移量(有效地址EA)存放在寄存器中。以SI,DI, BX间接寻址，默认操作数在DS段中;以BP间接寻址，默认操作数在SS段中。6.基址寻址:将规定的基址寄存器的内容加上指令中给出的偏移量，即可得到操作数的有效地址。基址寄存器包括基址寄存器BX和基址指针寄存器BP。7.变址寻址:将规定的变址寄存器的内容加上指令中给出的偏移量，即可得到操作数的有效地址。变址寄存器包括源变址寄存器SI和目的变址寄存器DI。8.基址-变址寻址:指令中规定一个基址寄存器和一个变址寄存器，同时还给出一个8位或16位偏移量，将三者的内容相加得到操作数的有效地址。三.存储器的基本组成及其读写操作2011年软考网络工程师全面复习笔记（5）操作系统篇( Unix,Linux,Windows,Netware)1.Unix是一个多任务多用户的操作系统。不同的输入输出设备我们称为终端。 Unix给每个终端设置不同的序号以协调工作，这个序号被称为终端序号。 2.Linux。.linux操作系统文件目录/bin bin是Binary的缩写。这个目录存放着最经常使用的命令。/boot这里存放的是启动linux时使用的一些核心文件，包括一些链接文件以及镜像文件。/dev dev是Device(设备)的缩写。该目录下存放的是linux的外部设备，在Linux中访问设备的方式和访问文件的方式是相同的。/etc这个目录用来存放所有的系统管理所需要的配置文件和子目录。/home用户的主目录，在linux中，每个用户都有一个自己的目录，一般该目录名是以用户的账号命名的。/lib这个目录里存放着系统最基本的动态链接共享库，其作用类似于Windows里的DLL文件。几乎所有的应用程序都需要用到这些共享库。/lost+found这个目录一般情况下是空的，当系统非法关机后，这里就存放了一些文件。/mnt在这里面中有四个目录，系统提供这些目录是为了让用户临时挂载别的文件系统的，我们可以将光驱挂载在/mnt/cdrom上，然后进入该目录就可以查看光驱里的内容了。/proc这个目录是一个虚拟的目录，它是系统内存的映射，我们可以通过直接访问这个目录来获取系统信息。这个目录的内容不在硬盘上而是在内存里，我们也可以直接修改里面的某些文件，比如可以通过下面的命令来屏蔽主机的ping命令，使别人无法ping 你的机器：echo 1 /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ ignore_all。/root该目录为系统管理员，也称作超级权限者的用户主目录。/sbin s就是Super User的意思，这里存放的是系统管理员使用的系统管理程序。/tmp这个目录是用来存放一些临时文件的。3.Windows 4.NetwareNetware是NOVELL公司推出的网络操作系统。Netware最重要的特征是基于基本模块设计思想的开放式系统结构。NetWare是具有多任务、多用户的网络操作系统，它的较高版本提供系统容错能力(SFT)。使用开放协议技术(OPT)，各种协议的结合使不同类型的工作站可与公共服务器通信。附:嵌入式系统就是为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂运作的装置。它是一种电脑软件与硬件的综合体，并且特别强调量身定做的原则，也就是基于某一种特殊用途，我们就会针对这项用途开发出截然不同的一项系统出来，也就是所谓的客制化(Customize)。在新兴的嵌入式系统产品中，常见的有手机、PDA、GPS、Set-Top-Box或是嵌入式伺服器(embedded server)及精简型终端设备(thin client)等。嵌入式系统一般指非 PC 系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。 2011年软考网络工程师全面复习笔记（9）数据通信基础篇一、数据通信的构成原理、交换方式及适用范围1.数据通信的构成原理DTE是数据终端。数据终端有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成，如果传输信道为模拟信道，DCE通常就是调制解调器(MODEM)，它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。2.数据通信的交换方式通常数据通信有三种交换方式：(1)电路交换 电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨该电路。(2)报文交换 报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存)，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储_转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。(3)分组交换 分组交换是将用户发来的整份报文分割成若于个定长的数据块(称为分组或打包)，将这些分组以存储_转发的方式在网内传输。第一个分组信息都连有接收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。3.各种交换方式的适用范围(1)电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网(CSPDN)等通信网络中。电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。(2)报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。(3)分组交换是在存储_转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。2011年软考网络工程师全面复习笔记（10）数据通信的分类1.有线数据通信(1) 数字数据网(DDN)数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。DDN的主要特点是：传输质量高、误码率低：传输信道的误码率要求小。信道利用率高。要求全网的时钟系统保持同步，才能保证DDN电路的传输质量。DDN的租用专线业务的速率可分为2.4-19.2kbit/s， N64kbit/s(N=1-32);用户入网速率最高不超过2Mbit/s。DDN时延较小。(2)分组交换网分组交换网(PSPDN)是以CCITT X.25建议为基础的，所以又称为X.25网。它是采用存储_转发方式，将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息，构成一个带有地址的分组组合群体，在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路，为多个用户同时使用，网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能，但网络性能较差。(3) 帧中继网帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后在网上传输。其功能特点为：使用统计复用技术，按需分配带宽，向用户提供共亨的的网络资源，每一条线路和网络端口都可由多个终点按信息流共亨，大大提高了网络资源的利用率。采用虚电路技术，只有当用户准备好数据时，才把所需的带宽分配给指定的虚电路，而且带宽在网络里是按照分组动态分配，因而适合于突发性业务的使用。帧中继只使用了物理层和链路层的一部分来执行其交换功能，利用用户信息和控制信息分离的D信道连接来实施以帧为单位的信息传送，简化了中间节点的处理。帧中继采用了可靠的ISDN D信道的链路层(LAPD)协议，将流量控制、纠错等功能留给智能终端去完成，从而大大简化了处理过程，提高了效率。当然，帧中继传输线路质量要求很高，其误码率应小于10的负8次方。帧中继通常的帧长度比分组交换长，达到1024-4096字节/帧，因而其吞吐量非常高，其所提供的速率为2048Mbit/s。用户速率一般为9.6、4.4、19.2、N64kbist/s(N=1-31)，以及2Mbit/s。)帧中继没有采用存储_转发功能，因而具有与快速分组交换相同的一些优点。其时延小于15ms。2.无线数据通信2011年软考网络工程师全面复习笔记（11）三. 通信网络常用传输介质的构成和特性传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路,计算机网络中采用的传输媒体可分为有线和元线两大类。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输媒体;无线电通信、微波通信、红外通信以及激光通信的信息载体都属于无线传输媒体。传输媒体的特性对网络数据通信质量有很大影响,这些特性是:(1)物理特性。说明传输媒体的特征。(2)传输特性。包括信号形式、调制技术、传输速率及频带宽度等内容。(3)连通性。采用点到点连接还是多点连接。(4)地理范围。网上各点间的最大距离。(5)抗干扰性。防止噪音、电磁干扰对数据传输影响的能力。(6)相对价格。以元件、安装和维护的价格为基础。下面分别介绍几种常用的传输媒体的特性。1.双绞线是最常用的传输媒体,早就用于电话通信中的模拟信号传输,也可用于数字信号的传输。(1)物理特性。双绞线芯一般是铜质的,能提供良好的传导率。(2)传输特性。双绞线既可以用于传输模拟信号,也可以用于传输数字信号。双绞线上也可直接传送数字信号,使用T1线路的总数据传输速率可达1.544Mbpso达到更高数据传输率也是可能的,但与距离有关。双绞线也可用于局域网,如10BASE一T和100BASE-T总线,可分别提供10Mbps和100Mbps的数据传输速率。通常将多对双绞线封装于一个绝缘套里组成双绞线电缆,局域网中常用的3类双绞线和5类双绞线电缆均由4对双绞线组成,其中3类双绞线通常用于10BASE-T总线局域网,5类双绞线通常用于100BASE-T总线局域网。(3)连通性。双绞线普遍用于点到点的连接,也可以用于多点的连接。作为多点媒体使用时,双绞线比同轴电缆的价格低,但性能较差,而且只能支持很少几个站。(4)地理范围。双绞线可以很容易地在15公里或更大范围内提供数据传输。局域网的双绞线主要用于一个建筑物内或几个建筑物间的通信,在10016ps速率下传输距离可达1公里。但10Mbps和100Mbps传输速率的1OBASE-T和100BASE-T总线传输距离均不超过100米。(5)抗干扰性。在低频传输时,双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆,但在超过10100ldfZ时,同轴电缆就比双绞线明显优越。2.同轴电缆分为基带同轴电缆(阻抗500)和宽带同轴电缆(阻抗750)。基带同轴电缆又可分为粗缆和细缆两种,都用于直接传输数字信号;宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输,也可用于不使用频分多路复用的高速数字信号和模拟信号传输。闭路电视所使用的CATV电缆就是宽带同轴电缆。(1)物理特性。单根同轴电缆的直径约为1.022.54cm,可在较宽的频率范围内工作。(2)传输特性。基带同轴电缆仅用于数字传输,并使用曼彻斯特编码,数据传输速率最高可达1OMbps。宽带同轴电缆既可用于模拟信号传输又可用于数字信号传输,对于模拟信号,带宽可达300450阳也。一般,在CATV电缆上,每个电视通道分配6阳也带宽,每个广播通道需要的带宽要窄得多,因此在同轴电缆上使用频分多路复用技术可以支持大量的视、音频通道。(3)连通性。同轴电缆适用于点到点和多点连接。基带500电缆每段可支持几百台设备,在大系统中还可以用转接器将各段连接起来;宽带750电缆可以支持数千台设备,但在高数据传输率下(50Mbp)使用宽带电缆时,设备数目限制在2030台。(4)地理范围。传输距离取决于传输的信号形式和传输的速率,典型基带电缆的最大距离限制在几公里,在同样数据速率条件下,粗缆的传输距离较细缆的长。宽带电缆的传输距离可达几十公里。(5)抗干扰性。同轴电缆的抗干扰性能比双绞线强。3.光纤 光纤是光导纤维的简称,相对于金属导线来说具有重量轻、线径细的特点。用光纤传输电信号时,在发送端先要将其转换成光信号,而在接收端又要由光检测器还原成电信号。(1)物理特性。在计算机网络中均采用两根光纤(一来一去)组成传输系统。按波长范围(近红外范围内)可分为三种:0.85IAIn波长区(0.80.91im)、1.3lim波长区(1.251.351Am)和1.551im波长区(1.531.5811m)。不同的波长范围光纤损耗特性也不同,其中0.85IAIn波长区为多模光纤通信方式,1.5IAm波长区为单模光纤通信方式,1.31im波长区有多模和单模两种方式。(2)传输特性。光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号,内部的全反射可以在任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒体中进行。实际上光纤作为频率范围从10141015险的波导管,这一范围覆盖了可见光谱和部分红外光谱。光纤的数据传输率可达Gbps级,传输距离达数十公里。目前,一条光纤线路上只能传输一个载波,随着技术进一步发展,会出现实用的多路复用光纤。(3)连通性。光纤普遍用于点到点的链路。总线拓扑结构的实验性多点系统已经建成,但是价格还太贵。原则上讲,由于光纤功率损失小、衰减少的特性以及有较大的带宽潜力,因此一段光纤能够支持的分接头数比双绞线或同轴电缆多得多。(4)地理范围。从目前的技术来看,可以在68公里的距离内不用中继器传输,因此光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网络。(5)抗干扰性。光纤具有不受电磁干扰或噪声影响的独有特征,适宜在长距离内保持高数据传输率,而且能够提供很好的安全性。由于光纤通信具有损耗低、频带宽、数据传输率高、抗电磁干扰强等特点,对高速率、距离较远的局域网也是很适用的。目前采用一种波分技术,可以在一条光纤上复用多路传输,每路使用不同的波长,这种波分复用技术WDM (Wavelength Division Multiplexing)是一种新的数据传输系统。4.无线传输媒体 无线传输媒体通过空间传输,不需要架设或铺埋电缆或光纤,目前常用的技术有:无线电波、微波、红外线和激光。微波通信的载波频率为2GHz40GHz范围。因为频率很高,可同时传送大量信息,如一个带宽为2阳fz的频段可容纳500条话音线路,用来传输数字数据,速率可达数Mbps。微波通信的工作频率很高,与通常的无线电波不一样,是沿直线传播的。由于地球表面是曲面,微波在地面的传播距离有限。直接传播的距离与天线的高度有关,天线越高传播距离越远,超过一定距离后就要用中继站来接力。红外通信和激光通信也像微波通信一样,有很强的方向性,都是沿直线传播的。这三种技术都需要在发送方和接收方之间有一条视线(Lineof Sight)通路,故它们统称为视线媒体。所不同的是,红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为红外光信号和激光信号直接在空间传播。这三种视线媒体由于都不需要铺设电缆,对于连接不同建筑物内的局域网特别有用。这三种技术对环境气候较为敏感,例如雨、雾和雷电。相对来说,微波对一般雨和雾的敏感度较低。卫星通信是微波通信中的特殊形式,卫星通信利用地球同步卫星做中继来转发微波信号。卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制,一个同步卫星可以覆盖地球的1/3以上表面,三个这样的卫星就可以覆盖地球上全部通信区域,这样,地球上的各个地面站之间都可互相通信。由于卫星信道频带宽,也可采用频分多路复用技术分为若干子信道,有些用于由地面站向卫星发送(称为上行信道),有些用于由卫星向地面转发(称为下行信道)。卫星通信的优点是容量大,传输距离远;缺点是传播延迟时间长,对于数万公里高度的卫星来说,以200m/s或5s/Km的信号传播速度来计算,从发送站通过卫星转发到接收站的传播延迟时间约要花数百毫秒(ms),这相对于地面电缆的传播延迟时间来说,两者要相差几个数量级。5.传输媒体的选择 传输媒体的选择取决于以下诸因素:网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。双绞线的显著特点是价格便宜,但与同轴电缆相比,其带宽受到限制。对于单个建筑物内的低通信容量局域网来说,双绞线的性能价格比可能是最好的。光纤作为传输媒体,与同轴电缆和双绞线相比具有一系列优点:频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小、能电磁隔离、误码率低等,因此,在国际和国内长话传输中的地位日益提高,并已广泛用于高速数据通信网。随着光纤通信技术的发展和成本的降低,光纤作为局域网的传输媒体也得到了普遍采用,光纤分布数据接口FDDI就是一例。2011年软考网络工程师全面复习笔记（12）四.数据通讯基本概念数据(Data)：传递(携带)信息的实体。信息(Information)：是数据的内容或解释。信号(Signal)：数据的物理量编码(通常为电编码)，数据以信号的形式传播。模拟信号与数字信号.基带(Base band)与宽带(Broad band).信道(Channel)：传送信息的线路(或通路).比特(bit)：信息量的单位。比特率为每秒传输的二进制位个数。码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元.同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始。同步脉冲也可位于码元的中部，一个码元也可有多个同步脉冲相对应。波特(Baud)：码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元数(即信号传送速率)。 1 Baud = log2M (bit/s) 其中M是信号的编码级数。也可以写成:Rbit = Rbaud log2M 上式中：Rbit-比特率，Rbaud-波特率。一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特。例如，M=16，波特率为9600时，数据传输率为38.4kbit/s误码率：信道传输可靠性指标，是概率值信息编码：将信息用二进制数表示的方法。数据编码：将数据用物理量表示的方法。带宽:带宽是通信信道的宽度，是信道频率上界与下界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统的通信工程中通常以赫兹(Hz)为单位计量。在计算机网络中，一般使用每秒位数(b/s 或bps) 作为带宽的计量单位。主要单位：Kb/s，Mb/s，Gb/s，一个以太局域网理论上每秒可以传输1千万比特，它的带宽相应为10Mb/s。时延 信息从网络的一端传送到另一端所需的时间 时延之和=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 处理时延=分组首部和错误校验等处理(微秒) 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位数/信道带宽 传播时延=d/s(毫秒)d:距离 s:传播速度光速2.数字数据的传输方式基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。例如：以太网宽带传输：数字信号需调制成频带模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：通过电话模拟信道传输。例如：闭路电视的信号传输。3、数据同步方式：目的是使接收端与发送端在时间基准上一致 (包括开始时间、位边界、重复频率等)。有三种同步方法：位同步、字符同步、帧同步。4、信道最大数据传输率奈奎斯公式：用于理想低通信道 C = 2Wlog2 M C = 数据传输率，单位bit/s W = 带宽，单位Hz M = 信号编码级数奈奎斯公式为估算已知带宽信道的最高数据传输速率提供了依据。非理想信道：实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。延迟会使接收端的信号产生畸变。噪声会破坏信号，产生误码。持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特(56Kbit/s) 香农公式：有限带宽高斯噪声干扰信道 C = W log2 (1+S/N) S/N: 信噪比例：信道带宽W=3.1KHz，S/N=2000，则 C = 3100*log2(1+2000) 34Kbit/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34Kbit/s奈奎斯公式和香农公式的比较 C = 2W log2M 数据传输率C随信号编码级数增加而增加。 C = W log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信道能达到的最高传输速率。原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。 5、数据编码编码与调制的区别 用数字信号承载数字或模拟数据编码 用模拟信号承载数字或模拟数据调制6、多路复用技术复用：多个信息源共享一个公共信道。为何要复用?提高线路利用率。适用场合：当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时。复用类型 频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing) 波分复用WDM (Wave Division Multiplexing) 时分复用TDM (Time Division Multiplexing)频分复用原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。波分复用光的频分复用。原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。时分复用原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。由于每路数据总是使用每个时间片的固定时隙，所以这种时分复用也称为同步时分复用。7、差错控制与语音、图像传输不同，计算机通信要求极低的差错率。产生差错的原因： 信号衰减和热噪声 信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变; 信号反射，串扰; 冲击噪声，闪电、大功率电机的启停等。差错控制的基本方法是：接收方进行差错检测，并向发送方应答，告知是否正确接收。差错检测主要有两种方法：奇偶校验(Parity Checking)在原始数据字节的最高位增加一个奇偶校验位，使结果中1的个数为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。例如1100010增加偶校验位后为11100010此方法只能用于面向字符的通信协议中，只能检测出奇数个比特位错。循环冗余校验 (CRC, Cyclic Redundancy Check) 差错检测原理：将传输的位串看成系数为0或1的多项式。收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多项式，若有余数，则传输有错。校验和是16位或32位的位串，CRC校验的关键是如何计算校验和。差错控制技术 自动请求重传Automatic Repeat Request (ARQ) 停等 ARQ Go-back-N ARQ 选择重传 ARQ附:一.数据通信中的主要技术指标二.编码技术模拟信号：是指模拟数据在某个区间产生连续的值。例如，声音和视频就是强度 连续变化的信号。大多数用传感器收集的数据，例如温度和压力都是连续值。数字信号：是指数字数据产生离散的值。例如，文本信息和整数。调制解调：数字数据到模拟信号再到数字数据的过程称作调制解调。调制解调有三种基本形式：幅移键控法(AmplitudeShift Keying，ASK)、频移键控法(Frequency Shift Keying，FSK)和相移键控法(PhaseShift Keying，PSK)。不归零(Non-Return to Zero，NRZ)编码：在用数字信号传输数字数据时，信号的电平是根据它所代表的二进制数值决定的。一个正电压值代表1，而一个负电压值代表0。曼彻斯特编码：在曼彻斯特编码中，每个比特中间引入跳变来同时代表不同数值 和同步信息。一个负电平到正电平的跳变代表0，而一个正电平到负电平的跳变则代表1。差动曼彻斯特编码：在差动曼彻斯特编码中，用两个比特之间的跳变来代表不同 的数值，在间隙中有跳变的代表0，没有跳变的代表1。比特中间的跳变只用来表示同步信息，不同的数值通过在比特间隙是否跳变来表示。三.数据传输技术多路复用：在计算机网络系统中，当传输介质的能力超过传输单一信号的情况时， 为了有效地利用传输系统，希望一个信道能够同时传输多路信号。多路复用，就是把许多信号在单一的传输线路上进行传输。一般普遍使用三种多路复用技术，即频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)和统计时分多路复用(STDM)。同步传输：是使接收端接收的每一位数据信息都要和发送端准确地保持同步，中间没有间断，实现这种同步方法又有自同步法和外同步法。异步传输：是基于字节的，每字节作为一个单位通过链路传输，因为没有同步脉 冲，接收方不可能通过计时方式来预测下一个字节何时到达，因而在每个字节的开头都要附加一个0，通常称为起始位，在每个字节尾部还加上一个或多个1，被称为停止位。 单工通信：是指在通信链路上的两个站点，只能一个发送信息，另一个接收。半双工通信：在通信链路上的两个站点都可以发送和接收信息，但是不能同时发 送和接收，当其中一个站点在发送信息时，另一个站点只能接收，反之亦然。全双工通信：在通信链路上的两个站点可以同时发送和接收信息，即一个站点发 送信息的同时也能接收信息。四.差错控制方法奇偶校验码、循环冗余码和海明码是几种最常用的差错控制编码方法。 奇偶校验码 奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中1的个数恒为奇数或偶数的编码方法,它是一种检错码。在实际使用时又可分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验等几种。2011年软考网络工程师全面复习笔记（13）一.计算机网络的分类1. 按照网络的分布范围分类a. 局域网LAN(Local Area Network):局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的网络，它的特点是分布距离近(通常在1000m到2000m范围内)，传输速度高(一般为1Mbps到20Mbps)，连接费用低，数据传输可靠，误码率低等。b. 广域网WAN(Wide Area Network):广域网也称远程网，它的联网设备分布范围广，一般从数公里到数百至数千公里。因此网络所涉及的范围可以是市、地区、省、国家，乃至世界范围。由于它的这一特点使得单独建造一个广域网是极其昂贵和不现实的，所以，常常借用传统的公共传输(电报、电话)网来实现。此外，由于传输距离远，又依靠传统的公共传输网，所以错误率较高。c. 城域网MAN(Metropolitan Area Network):城域网的分布范围介于局域网和广域网之间，其目的是在一个较大的地理区域内提供数据、声音和图像的传输。2.按照网络的交换方式分类a. 电路交换网. b. 报文交换网.报文交换方式是把要发送的数据及目的地址包含在一个完整的报文内，报文的长度不受限制。c. 分组交换网.比报文交换，转发速度大大提高。除了以上二种分类方法外，还可按采用的传输媒体分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网;按网络传输技术可分为广播式网络和点到点式网络;按所采用的拓扑结构将计算机网络分为星形网、总线网、环形网、树形网和网形网;按信道的带宽分为窄带网和宽带网;按不同的用途分为科研网、教育网、商业网、企业网等。2011年软考网络工程师全面复习笔记（14）二.计算机网络的拓扑结构网络拓扑结构是指抛开网络电缆的物理连接来讨论网络系统的连接形式，是指网络电缆构成的几何形状，它能从逻辑上表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。网络拓扑结构按形状可分为：星型、环型、总线型、树型及总线/星型及网状拓扑结构。1.星型拓扑结构：星型布局是以中央结点为中心与各结点连接而组成的，各结点与中央结点通过点与点方式连接，中央结点执行集中式通信控制策略，因此中央结点相当复杂，负担也重。以星型拓扑结构组网，其中任何两个站点要进行通信都要经过中央结点控制。星型拓扑结构优点：网络结构简单,便于管理、集中控制, 组网容易，网络延迟时间短，误码率低。缺点：网络共享能力较差，通信线路利用率不高，中央节点负担过重，容易成为网络的瓶颈，一旦出现故障则全网瘫痪。2.环型拓扑结构：环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环路上任何结点均可以请求发送信息。请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。环形网中的数据可以是单向也可是双向传输。由于环线公用，一个结点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流中目的地址与环上某结点地址相符时，信息被该结点的环路接口所接收，而后信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的环路接口结点为止。环形网的优点：信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制;某个结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高。缺点：由于信息是串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长;由于环路封闭故扩充不方便。3.总线拓扑结构：用一条称为总线的中央主电缆，将相互之间以线性方式连接的工站连接起来的布局方式，称为总线形拓扑。故总线网络也被称为广播式网络。总线有一定的负载能力，因此，总线长度有一定限制，一条总线也只能连接一定数量的结点。总线布局的特点：结构简单灵活，非常便于扩充;可靠性高，网络响应速度快;设备量少、价格低、安装使用方便;共享资源能力强，非常便于广播式工作，即一个结点发送所有结点都可接收。4.树型拓扑结构：树形结构是总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，树形网是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作，任何一个结点送出的信息都可以传遍整个传输介质，也是广播式网络。一般树形网上的链路相对具有一定的专用性，无须对原网做任何改动就可以扩充工作站。5.总线/星型拓扑结构：用一条或多条总线把多组设备连接起来，相连的每组设备呈星型分布。采用这种拓扑结构，用户很容易配置和重新配置网络设备。总线采用同轴电缆，星型配置可采用双绞线。6.网状拓扑结构：将多个子网或多个局域网连接起来构成网际拓扑结构。在一个子网中,集线器、中继器将多个设备连接起来，而桥接器、路由器及网关则将子网连接起来。2011年软考网络工程师全面复习笔记（15）三.OSI参考模型1, 物理层(physical layer)(1)主要作用:实现相邻节点之间比特数据流的透明传送,尽可能屏蔽具体传输介质和物理设备的差异.利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接(物理信道),为数据链路层提供比特流服务.物理层是所有网络的基础,主要关心的问题有:用多少伏特电压表示1,多少伏特电压表示0; 一个比特持续多少微秒;是单工,半双工还是全双工;最初的连接如何建立和完成,通信后连接如何终止;网络接插件有多少针以及各针的用途;