网络工程师考试必备网络与通信基础知识

HTTP/WWWTOPSAGECOM网络与通信（串讲）111章第1章引论本章介绍了计算机网络的发展历史和计算机网络的功能及组成，计算机网络协议体系结构的基本概念。本章重点是掌握计算机网络的分类及数据通讯模型，理解网络协议和协议体系结构的概念。本章的考核要求为“识记”层次。1、计算机网络的产生和发展过程第一代以单计算机为中心的联机系统。缺点主机负荷较重；通信线路的利用率低；网络结构属集中控制方式，可靠性低。第二代计算机计算机网络。以远程大规模互联为主要特点，由ARPANET发展和演化而来。ARPANET的主要特点资源共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议。这些特点往往被认为是现代计算机网络的典型特征。第三代遵循网络体系结构标准建成的网络。依据标准化水平可分为两个阶段各计算机制造厂商网络结构标准化、国际网络体系结构标准ISO/OSI。2、计算机网络的概念计算机网络是指通过数据通信系统把地理上分散的计算机有机地连起来，以达到数据通信和资源共享的目的的系统。计算机网络和终端分时系统的区别A、终端分时系统的结构是有一台主机和多个终端组成，各个终端不具备单独的数据处理能力。而计算机网络是由多台主机互联，共享一个或多个大容量存储器，可共享这些大容量存储器上的软件和数据资源，也可共享其他主机的外围设备等。B、由于终端数目增加，终端分时系统的计算速度将会显著降低。计算机网络增加工作节点，除增加通信线路外，其速度保持不变。C、终端分时系统中全部资源集中在主机中，各个终端用户共享中心计算机资源。计算机网络中每个用户除占有本身的资源外，并能共享网络中全部公共资源。D、终端分时系统属于集中控制，可靠性低。计算机网络采用分布式控制方式，有较高的可靠性。计算机网络和分布式系统的区别计算机网络和分布式系统在计算机硬件连接、系统拓扑结构和通信控制等方面基本一样。两种系统的差别仅在组成系统的高层软件上分布式系统强调多个计算机组成系统的整体性，强调各计算机在分布式计算机操作系统协调下自治工作，用户对各计算机的分工和合作是感觉不到的，系统透明性允许用户按名字请求服务。计算机网络则以共享资源为主要目的，方便用户访问其他计算机所具有的资源，要人为地进行全部网络管理。耦合度计算机（或处理机）间互连的紧密程度。可用处理机之间的距离及相互连接的信号线数目来说明。局域网为中等耦合度的系统，广域网为松耦合度的系统，多机系统为紧耦合度的系统。3、计算机网络的功能A、数据通信。这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础。如电子邮件、传真、远程数据交换等。B、资源共享。计算机网络的主要目的是共享资源。共享的资源有硬件资源、软件资源、数据资源。其中共享数据资源是计算机网络最重要的目的。C、提高可靠性。计算机网络一般都属分布式控制方式，如果有单个部件或少数计算机失效，网络可通过不同路由来访问这些资源。另外，网络中的工作负荷被均匀地分配给HTTP/WWWTOPSAGECOM网络中的各个计算机系统，当某系统的负荷过重时，网络能自动将该系统中的一部分负荷转移至其他负荷较轻的系统中去处理。D、促进分布式数据处理和分布式数据库的发展。4、计算机网络系统的组成以资源共享为主要目的的计算机网络从逻辑上可分成两大部分通信子网和资源子网。通信子网面向通信控制和通信处理，主要包括通信控制处理机CCP，网络控制中心NCC，分组组装/拆卸设备PAD，网关G等。资源子网负责全网的面向应用的数据处理，实现网络资源的共享。它由各种拥有资源的用户主机和软件（网络操作系统和网络数据库等）所组成，主要包括主机HOST，终端设备T，网络操作系统，网络数据库。5、计算机网络分类（领会）按网络拓扑结构分A、星形结构。每个节点都通过一条单独的通信线路，直接与中心节点连接，各个从节点间不能直接通信。优点建网容易，控制简单。缺点属于集中控制，对中心节点依赖性大，可靠性低。线路利用率低，可扩充性差。B、层次结构或树形结构。联网的各计算机按树形或塔形组成，树的每个节点都为计算机。网络的最高层是中央处理机，愈低其处理能力就愈弱。最低层的节点命名为0级，次低层为1级，顶层的级最高。优点使为数众多的计算机能共享一条通信线路，以提高线路利用率。增强网络的分布处理能力，以改善网络的可靠性和可扩充性。C、总线形结构。由一条高速公用总线连接若干个节点所形成的网络。其中一个节点是网络服务器，由它提供网络通信及资源共享服务，其他节点是网络工作站。总线形网络采用广播通信方式，因此总线的长度及网络中工作站节点的个数都是有限制的。特点网络结构简单灵活，可扩充，信道利用率高，传输速率高，网络建造容易。但实时性较差，且总线的任何一点故障都会造成整个网络瘫痪。D、环形结构。由通信线路将各节点连接成一个闭合的环，数据在环上单向流动，网络中用令牌控制来协调各节点的发送，任意两节点都可通信。特点传输时延确定，网络建造容易，但可靠性差，灵活性差。E、点点部分连接的不规则形。在广域网中，互联的各个节点不一定直接互联，以任意拓扑结构连接。F、点点全连接结构。网络中每一节点和网上其他所有节点都有通信线路连接。这种网络的复杂性随处理机数目增加而迅速增长。其他还有按不同角度分类按距离分为广域网WAN、局域网LAN、城域网MAN；按通信介质分为有线网和无线网；按传播方式分为点对点方式和广播式；按速率分为低、中、高速；按使用范围分为公用网和专用网；按网络控制方式分为集中式和分布式。6、数据通信技术（领会）数据通信技术是计算机网络的基础，它将计算机与通信技术相结合，完成编码数据的传输，转换存储和处理。1信源产生数据的设备。2发送器一般由信源设备产生的数据不安其产生的原始形式直接传输，而是由发送器将其进行变换和编码后再送入某种形式的传输系统进行传输。3传输系统连接信源和信宿的传输线路。4接收器从传输系统接收信号并将其转换成信宿设备能够处理的形式。5信宿从接收器上取得传入数据的设备。广域网覆盖大片的地理区域，一次传输要经由网络中一系列内部互联的交换节点，在通过选择好的路由后到达信宿设备。线路交换是从一点到另一点传递信息的最简单的方式。属于预分配电路资源系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占用，直到双方通信完毕拆除连接为止。优点信息传输时延小。电路是“透明”的。信息传送的吞吐量大。缺点所占用的带宽是固定的，所以网络资源的利HTTP/WWWTOPSAGECOM用率较低。用户在租用数字专线传递数据信息时，要承受较高经济代价。报文分组交换是一种存储转发的交换方式。它是将需要传送的信息划分为一定长度的包，也称为分组，以分组为单位进行存储转发的。而每个分组信息都载有接收地址和发送地址的标识，在传送数据分组之前，必须首先建立虚电路，然后依序传送。优点传输质量好，误码率低。可靠性高。缺点大量的资源消耗在纠错补偿上。由于采用存储转发方式工作，因此在传输过程中存在一定的延时。信元交换ATM（ASYNCHRONOUSTRANSFERMODE异步传送模式。也是一种快速分组技术，它将信息切割成固定长度（53字节）的信元，以信元为单位进行传送。（以上三种交换技术在第四章详细介绍）7、计算机网络协议和协议体系结构在计算机网络中，为使计算机之间或计算机与终端之间能正确的传输信息，必须在有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面有一组约定或规则，这组约定或规则即是网络协议。协议的三要素语法、语义、规则。协议体系结构的思想用一个构造好的模块集合来完成不同的通信功能。8、一个简化的文件传输协议体系结构协议数据单元（PDU）对等实体之间所传送的数据单元。接口数据单元（IDU）相邻两层实体之间传送的信息单元。服务存取点（SAP）在相邻两层之间实体实现多对多的关系。连接端点（CEP）在对等实体间实现多对多的关系。9、TCP/IP协议TCP/IP协议集是以TCP（TRANSMISSIONCONTROLPROTOCOL传输控制协议和IP（INTERCONNECTIONPROTOCOL互连网协议为代表的协议集，它已被广泛地应用于解决计算机网络的互连问题，成为事实上的工业标准。TCP/IP网络体系分为五个独立的层次。（本节内容在第九章详细介绍）10、OSI/RM模型（OPENSYSTEMINTERCONNECT/REFERENCEMODEL开放式系统互联参考模型。作为计算机通信体系结构的模型由国际标准化组织（ISO）制定的，所又称为ISO/OSI网络体系结构。（本节内容在第五章详细介绍）OSI层次物理层是ISO/OSI的最低层。提供物理链路，实现比特流的透明传输。数据链路层为穿越物理链路的信息提供可靠的传输手段，为数据（帧）块发送提供必要的同步、差错控制和流控制。数据传输的基本单位是帧。网络层为更高层次提供独立于数据传输和交换技术的系统连接，并负责建立、维持和结束连接。传输的基本单位是分组。运输层为不同系统的会晤实体建立端端之间透明、可靠的数据传输，并提供端点间的错误校正和流控制。传输的基本单位是报文。任务层（会晤层）为应用程序间的通信提供控制结构，包括建立、管理、终止连接（任务）。表示层提供应用进程在数据表示（语法）差异上的独立性。应用层提供给用户对OSI环境的访问和分布式信息服务。应用层以下各层均通过应用层向应用进程提供服务。11、计算机网络与通信标准一类是所谓既成事实的标准。此类标准事先没有作过周密规划。另一类是正式标准。由权威的国际标准化组织制定的HTTP/WWWTOPSAGECOM第2章数据通信技术本章介绍了数据通信的一些基本术语和数据传输的原理，及计算机网络中常用的传输介质。重点是掌握数据通信的基本原理及传输介质，理解数据编码及其应用场合。本章的考核要求大部分为“识记”层次。1、数据传输的概念及术语直接连接两台设备之间传输信道为直接连接的通信形式，在此信道上除了用于增强信号的放大器或中继器外，没有其他的中间器件。频率单位时间内信号重复的速度。（周/秒或赫兹（HZ频谱信号所包括频率的范围。带宽信号的大部分能量往往包含在频率较窄的一段频带中，这个频带称为有效带宽或带宽。任何数字信号的波形都有无限的带宽。对任何给定的介质，传输带宽越宽，则成本越高。带宽越限制，信号失真越大，接收器出错的概率越高。数据传输速率和带宽的关系数据信号传输速率越高，其有效的带宽越宽。同样，传输系统的带宽越宽，该系统能传送的数据传输速率越高。另外，如果信号中心频率越高，潜在带宽就越宽且潜在的数据传输速率越高。2、模拟和数字数据传输（领会）模拟信号是连续变化的电磁波，不同的频谱可通过不同的介质传播。数字信号是一种电压脉冲序列，通过有线介质传输。模拟数据是时间的函数，且占据有限的频谱，这种数据能用占据相同频谱的电磁信号表现。数字数据可用数字信号表现，通过调制解调器，数字信号能用模拟信号表现。用编码译码器对模拟数据编码产生数字信号，用数字化比特流近似地表示。模拟传输不关心传送的内容，通过放大器传播，来提高信号的能量。数字传输关心信号的内容，信号通过中继器传播，在每个中继器从入口处取得信号后，将由1和0构成的比特流再生后产生新的数据信号并将其从出口送出。3、传输损耗衰减的三个问题A、接收到的信号必须有足够的强度。B、信号必须比收到的噪声维持一个更高的电平。C、在模拟信号传输中，衰减是频率的增量函数。解决A、B问题用增加信号强度，设置放大器或中继器。解决C问题是使用技术手段使在某个频带内的频率衰减趋于相等或使用高频放大器将高频放大。延迟变形由于信号中各种成分延迟使得接收到的信号变形的这种效果。这是有线类传输介质独有的现象。噪声传输和接收之间的某处插入的不必要的信号。它是通信系统性能（特别是带宽的使用效率）的主要制约因素。四类噪声A、热噪声是温度的函数。B、内调制杂音当不同频率的信号共享同一传输介质的时候，可能导致内调制杂音。这些信号的频率是某两个频率和、差或倍数。C、串扰信号通路之间产生的不必要的耦合。D、脉冲噪声是非连续的，在短时间里具有不规则的脉冲或噪声峰值，并且振幅较大。对数字传输影响较大。信道容量对在给定条件，给定通信路径或信道上的数据传送速度。信道的最大容量1）、NYQUIST定理C2WLOG2M是非理想有限带宽无噪声信道的最大数据传输的表达式。2）、SHANNON定理CWLOG21S/N其中C为信道容量（B/S,W为信道带宽HZ，S/N为信（号）噪（声）比DB。此定理是估计有噪声信道的最HTTP/WWWTOPSAGECOM高极限速率的依据。4、有线传输介质（领会）同轴电缆分为75欧姆宽带同轴电缆和50欧姆基带同轴电缆。局域网中常用基带电缆数据传输率达10MB/S，均用于总线拓扑结构。分细缆和粗缆细缆的断头要装基本网络接头（BNC或50欧姆终端匹配器，再接在T型连接器两端。最大传输距离925米，粗缆必须装收发器和收发器电缆。最大距离可达2500米。双绞线电缆主要用于星形拓扑结构。分非屏蔽（UTP）和屏蔽（STP）电缆。传输距离限于100米内。内部的多对双绞线采用了每对电缆的绞矩与所能抵抗电磁辐射干扰成正比，并可降低非平衡型互电容。非屏蔽双绞线（UTP）定义了五种质量类别，计算机网络中常用的有三种第3类传输特性最高规定16MHZ，用于语音和数据最高传输速率为10MB/S。第4类传输特性最高规定20MHZ，用于语音和数据最高传输速率为16MB/S。第五类传输特性最高规定100MHZ，用于语音和数据最高传输速率为155MB/S。光纤由纤芯（光的通路）、包层（多层反射玻璃，将光线反射到纤芯）及保护层组成。常用于点到点的远距离传输。由于光纤在任何时间只能单向传输，因此实现双向通信必须成对出现。用光纤来传输电信号时，在发送端先要将其转换成光信号，而在接收端要由光检波器还原成电信号。可分为单模和多模两种传输方式单模提供单条光通路，衰减小，容量大，但价格昂贵；多模光纤发散为多路光纤。每一路光纤走一条通路。5、无线传输介质大气和外层空间是提供电磁信号传播的无线型介质。传输和接收是通过天线完成的。无线传输有定向和全向两种方法。1）、地面微波要求在“可视线”范围内进行传输，通过微波中继站的串联使用完成远距离远程通信服务。2）、卫星微波通信卫星是一个微波转播台。卫星从一个频率（上行链路593642GHZ）接收地面传输来的信号，将其放大或再生后，再从另一个频率（下行链路3742GHZ发送到地面站。具有广播性质，但有1/4秒的传输延迟。3）、红外传输使用调制非相干红外线光的收发机进行可视线内直接或经浅色表面的反射传递信息。6、数据编码数字数据的数字信号编码用两个电压电平来表示两个二进制数字。编码方式有A、不归零制NRZ无电压表是0，负电压表是1。B、曼彻斯特码在每位的中间有一个跳变，既作为时钟又作为数据，从高到低的跳变表示1，从低到高的跳变表示0。C、差分曼彻斯特码取值由每位开始的边界是否存在跳变而定，一位的开始边界有跳变代表0，无跳变代表1。数字数据的调制编码在模拟信道上传输数字信号时，将数字数据调成模拟信号才能传送。数字数据用模拟信号进行调制的三种形式A、幅移键控法ASK（调幅）用载波频率的两个不同的振幅来表示两个二进值。B、频移键控法FSK（调频）用载波频率附近的两个不同的频率来表示两个二进值。C、相移键控法PSK（调相）用载波信号的相位移动来表示数据，可以用多于二相的位移。模拟数据的数字信号编码将模拟数据转换成数字数据。常用调制方式脉冲编码调制（PCM编码），将一个模拟信号转换为二进制数码脉冲序序列的过程。PCM编码过程采样根据采样定理，每隔一定时间对连续模拟信号采样，产生离散的脉冲信号。采样定理一个连续变化的模拟信号，假设有最高频率或带宽FMAX，若周期采样周期为T，则采样频率为F/T，若能满足F1/T2FMAX，即采样频率大于或等于模拟信号最高频率的两倍，那么采样后的离散序列就能无失真地恢复出原始连续模拟信号。量化把采样所得到的脉冲信号按量级比较，并且“取整”，把脉冲信号转换成数字HTTP/WWWTOPSAGECOM信号。这是一个分级过程。编码用以表示采样序列量化后的量化幅度，用一定位数的二进制码表示。如果有N个量化级，就应当有LOG2N位二进制数码。HTTP/WWWTOPSAGECOM第3章通信接口和数据链路控制本章介绍了OIS/RM开放系统互联参考模型中的最底层物理层、数据链路层及部分网络层所应用的有关协议和技术。重点掌握数据通信基本过程及数据通信接口。难点是理解数据链路控制概念。本章的“数据链路控制”考核要求为“领会”层次。1、数据通信接口数据传输和交换的基本过程数据从发送端出发到数据被接收端接收的整个过程称为传输过程。每次传输包含两个内容，即通信控制和传输数据。通信控制主要执行各种辅助操作。数据传输常划分五个阶段A、建立通信线路。B、建立数据传输HTTP/WWWTOPSAGECOM第4章数据交换技术本章介绍网络中使用的各种数据传输技术。重点掌握线路交换及报文交换的基本原理。难点是理解X25协议的缺陷及帧中继和ATM技术在改进报文分组交换技术方面的发展。本章的“线路交换”、“报文分组交换”考核要求为“领会”层次。帧中继和ATM在本章介绍了一些基础内容，在后面有关章节中考核要求为“简单应用”层次。1、线路交换在两个终端开始通信前，需建立一条源端到目标端的直通路径，线路建立时间长。一旦线路建立起来，信息传输延迟时间短。适合于语音交流。线路交换的通信过程A、建立连接。B、数据传送。C、断开连接。线路交换网络结构A、用户分机。B、本地回路（用户回路）用户和网络之间的链路。C、交换机网络的交换中心。D、主干线交换机之间的线路。线路交换技术A、空分交换。交换机的基本构件是可由控制部件通断的金属交叉形触点或半导体门电路，通过它可在各输入线和输出线之间构成任意物理通路。B、时分交换。是时分复用（TDM）在交换上的应用，将输入信号按顺序取样，组织成位流段的循环帧，每帧的位流段数量等于输入信号的数量。允许多个低速位流共享一条高速总线，以提高线路的利用率。因此，总线上的数据传输速率决定了可同时进行通信的线路数量。2、报文分组交换把较长的报文分解成一系列报文分组，以分组为单位采用“存储转发”交换方式进行通信。优点A、线路利用率高。B、报文分组交换网能实行数据传输速率转换。C、报文分组交换存在一定的延时，网络中的信息流量越多，时延就越大。D、能使用优先级别。对重要的、紧急的报文分组可实行优先传送。数据报在数据报传输方式中，把每个报文分组都作为独立的信息单位传送，与前后的分组无关，数据报每经过一个中继节点时，都要进行路由选择。虚拟线路报文分组发送前，在源主机与目标主机之间各个中继节点建立发送路由，再进行报文分组的传输，所有报文分组都是按发送顺序到达目标主机，路由在逻辑连接期间都是固HTTP/WWWTOPSAGECOM第5章本章详细介绍开放系统互联参考模型（OSI/RM）、OSI各层概述，及其他网络系统结构。重点掌握OSI/RM模型。本章的“网络体系结构”考核要求为“领会”层次。1、网络体系结构为了完成计算机间的通信合作，把各个计算机互联的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。网络协议三要素语义、语法、规则。2、开放系统互联参考模型（OSI/RM）OSI模型最初是用来作为开发网络通信协议族的一个工业参考标准。通过严格遵守OSI模型，不同的网络技术之间可以轻易地实现互操作。七层模型（从下至上）物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。在网络数据通信的过程中，每一层完成一个特定的任务。当传输数据的时候，每一层接收到上面层格式化后的数据，对数据进行操作，然后把它传给下面的层。当接收数据的时候，每一层接收到下面层传过来的数据，对数据进行解包，然后把它传给上一层。从而实现对等层之间的逻辑通信。OSI模型的一个关键概念是虚电路。OSI模型的网络中每一部分都不知道其上面层和下面层的行为和细节；它只是向上和向下传输数据。就模型的层次而言，每一层都有一虚电路直接连接目的主机上的对应层。就每一层而言，它的数据在目的层被解包的方式和被打包的方式是完全一样的。层不知道传输数据的实际细节；它们只知道数据是从周围层中传过来的。OSI模型的有关术语SDU服务数据单元（SERVICEDATAUNIT指的是第N层待传送和处理的数据单元。PDU协议数据单元（PROTOCOLDATAUNIT）指的是同等层水平方向传送的数据单元。IDU接口数据单元（INTERFACEDATAUNIT）指的是在相邻层接口间传送的数据单元，它是由SDU和一些控制信息组成。SAP服务访问点（SERVICEACCESSPOINT）相邻层间的服务是通过其接口界面上的服务访问点SAP进行的，N层SAP就是N1层可以访问N层的地方。每个SAP都有一个唯一的地址号码。3、OSI各层概述物理层是OSI的最低层，是网络物理设备之间的接口，目的是在通信设备DTE/DCE之间提供透明的比特流传输。DTE数据终端设备指计算机网络中用于处理用户数据的设备，是计算机网络的数据信源和信宿。DCE数据电路端接设备它介于DTE与网络中传输介质之间的设备。物理层提供的服务A、物理连接。B、物理服务数据单元。C、顺序化接收物理实体收到的比特顺序，与发送物理实体所发送的比特顺序相同。D、数据电路标识。数据链路层主要用途是为在相邻网络实体之间建立、维持和释放数据链路连接，以及传输数据链路服务数据单元。数据链路层的功能A、数据链路连接的建立与释放。B、构成数据链路数据单元。C、数据链路连接的分裂。D、定界与同步。E、顺序和流量控制。F、差错的检测和恢复。数据链路层协议面向字符的通信规程和面向比特的通信规程。高级数据链路控制规程HDLC是典型的面向比特的通信规程。网络层以数据链路层提供的无差错传输为基础，为实现源DCE和目标DCE之间的通信而建立、维持和终止网络连接，并通过网络连接交换网络服务数据单元。它主要解决数据传输单元分组在通信子网中的路由选择、拥塞控制问题以及多个网络互联的问题。网络层的功能A、建立和拆除网络连接。B、路径选择和中继。C、网络连接多路复用。D、分段和组块。E、服务选择。F、传输和流量控制。网络层的服务数据报服务和虚电路服HTTP/WWWTOPSAGECOM务。路由选择算法的要求正确性，简单性，健壮性，稳定性，公平性和最优化。虚电路和数据报的比较项目虚电路数据报目标地址仅建立连接时需要每个分组都需要初始化设置需要不需要分组顺序由通信子网负责按序到达不保证差错控制由通信子网负责由主机负责流量控制通信子网提供网络层不提供连接的建立和释放需要不需要传输层是资源子网与通信子网的界面与桥梁，它完成资源子网中两结点间的逻辑通信，实现通信子网中端到端的透明传输。传输层的功能A、映象传输地址到网络地址。B、多路复用与分割。C、传输连接的建立与释放。D、分段与重新组装。E、组块与分块。网络层服务可分成三类A类网络连接具有可接受的差错率和可接受的故障通知率，A类服务是可靠的网络服务，一般指虚电路服务。C类网络连接具有不可接受的差错率，C类的服务质量最差，提供数据报服务或无线电分组交换网均属此类。B类网络连接具有可接受的差错率和不可接受的故障通知率，B类服务介于前二者之间，广域网多提供B类服务。根据不同的网络层服务，传输层协议分为04五类。会话层它利用传输层提供的端到端数据传输服务，具体实施服务请求者与服务提供者之间的通信，属于进程间通信范畴。会话层的功能A、会话连接到传输连接的映射。B、数据传送。C、会话连接的恢复和释放。D、会话管理。E、令牌管理。F、活动管理。表示层目的是处理有关被传送数据的表示问题。对通信双方的计算机来说，一般有其自已的数据内部表示方式，表示层的任务是把发送方具有的内部格式结构编码为适合传输的位流，然后在目的端将其解码为所需的表示。表示层的功能数据语法转换、语法表示、表示连接管理、数据加密和数据压缩。应用层它是OSI/RM的最高层，是直接面向用户的一层，是计算机网络与最终用户间的界面。目的是作为用户使用OSI功能的唯一窗口。从功能划分看，OSI的下面6层协议解决了支持网络服务功能所需的通信和表示问题，而应用层则提供完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。应用进程借助于应用实体（AE）、使用协议和表示服务来交换信息。应用实体由一个用户元素UE和一些应用服务元素组成。UE是于用户有关的一组元素。4、其他网络系统结构ARPA网的体系结构是一个成功的分组交换网，是世界上最早的广域计算机网络。由主机、接口信件处理机IMP、终端接口处理机TIP组成。书上第139业图515中虚线表示虚拟通信，实线表示实际通信。NETWARE网的体系结构传输介质层、互联网层、传输层、应用层。（在NETWARE网中要重点注意IPX协议、SPX协议。）NT的体系结构NT网络的基础是网络设备接口规范NDIS40设备驱动程序。NDIS定义了一个数据链路层接口，使多网络层协议能在同一时间访问同一网卡。NT中的传输协议NWLINK是与NETWAREIPX/SPX兼容的通信协议，通过NT中提供的网关程序，能访问NETWARE网络上的资源。TCP/IP是目前最完整、最普遍接受的通信协议标准，它可让不同硬件结构、不同操作系统的计算机之间通信。NETBEUI在小型网络上是最快、最有效的通信协议，但没有路由功能，在广域网上效率较低。DLC数据链路控制协议，让NT计算机与大型计算机联网，或连接网络打印机、使用远程启动服务时必须安装的协议。HTTP/WWWTOPSAGECOM第6章本章介绍计算机局域网体系结构、介质访问控制方法，并详细介绍以太网的发展及各种不同的以太网。最后介绍目前比较成熟运用的一些高速局域网技术。本章的难点是理解介质访问控制方法。“以太网”考核要求为“综合应用”层次，其他为“领会”层次。（本章为次重点章节。）1、局域网概述LAN,主要特征是短距离工作的网络，特点A、范围有限，用户个数有限，仅用于办公室、工厂、学校等内部网络。B、高传输速率和低误码率。C、传输介质较多，既可用通信线路（如电话线），又可用专门的线路（如同轴电缆，光纤，双绞线等）。E、局域网侧重共享信息的处理，广域网侧重共享位置准确无误及传输的安全性。决定局域网特征的主要技术连接各种设备的拓扑结构、数据传输形式、介质访问控制方法。IEEE802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，解决最低两层物理层和数据链路层的功能及与网络层的接口服务、网际互联有关的高层功能，但把数据链路层分为逻辑链路控制LLC子层、介质访问控制MAC子层，使数据链路功能中与硬件有关的部分和硬件无关的部分分开，降低研制互联不同类型物理传输接口数据设备的费用。IEEE802标准系列IEEE8021A概述和系统结构。IEEE8021B网络管理和网际互联。IEEE8022逻辑链路控制。IEEE8023CSMA/CD总线访问控制方法及物理层技术规范。IEEE8024令牌总线访问控制方法及物理层技术规范。IEEE8025令牌环网访问控制方法及物理层规范。IEEE8026城域网访问控制方法及物理层技术规范。IEEE8027宽带技术。IEEE8028光纤技术。IEEE8029综合业务数字网（ISDN）技术。IEEE80210局域网安全技术。IEEE80211无线局域网。2、介质访问控制方法本节介绍CSMA/CD、令牌总线、令牌环网三种常用的局域网的介质访问控制方法。CSMA即载波监听多路访问技术。控制方案先听后发，工作站在每次发送前，先侦听总线是否空闲，如发现已被占用，便推迟本次的发送，仅在总线空闲时，才发送信息。介质的最大利用率取决于帧的长度和传播时间，与帧长成正比，与传播时间成反比。三种退避算法A、不坚持CSMA，发送信息前先侦听总线，如果介质空闲则发送，介质是忙的，等待一段随机时间重复上述步骤。B、1坚持CSMA，如果介质空闲则发送，介质是忙的，继续监听，直到空闲，立即发送，如果发生冲突，则等待一段随机时间重复上述步骤。C、P坚持CSMA，是一种折衷的算法，如果介质空闲则以P的概率发送，而以（1P）的概率延迟一个时间单位，如果介质是忙的，继续监听直到空闲，重复第一步。在此算法中要注意P值的大小为NP1，P值过小，通道利用率会大大降低，过大则冲突不可避免。CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测为提高总线的利用率的一种CSMA改进方案。方法使各站点在发送信息时继续监听介质，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线发一串阻塞信号，通知总线上的各站点冲突已发生。二进制指数退避算法重发时HTTP/WWWTOPSAGECOM间均匀分布在0BEB之间，BEB2I12A，A为端端的传输延迟，I为重发次数。该式表明，重发延迟将随着重发次数的增加而按指数规律迅速地延长。令牌环令牌环网内设置一个令牌在循环传送，任何站点仅在令牌通过该站，获得令牌后，将令牌从空的标志该为满的标志，接着才能将信息发到环路上。故令牌环在重负载时效率较高。令牌环采用分布式的优先级调度算法来支持站点的优先访问，使用三个二进制位提供八级优先级。令牌总线在物理总线上建立一个逻辑环，每个站都有一个唯一的标识号，这些标识号都是有序的，每个站除记住自己的标识号外，还知道它的前站和后站的标识号，最后一个站号和第一个站号相连，这样就形成了一个逻辑环。和令牌环一样，在令牌总线中的站点只有获得令牌才能发送信息。3、以太网以太网是最早的局域网，也是目前最常见、最具有代表性的局域网。它的核心思想是使用共享的公共传输信道，来源于夏威夷大学的ALOHA无线网络。最早的以太网是由美国施乐公司（XEROX）建立的，其灵感来自“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的”，这也是“以太网”的名字的由来。以太网逐步标准化后形成了8023协议规范。（书表61以太网标准的发展，请注意各标准的传输速度、网段/长度、拓扑结构、介质）粗缆以太网10BASE5含义10表示信号的传输速率为10MB/S，BASE表示传输的是基带信号。5表示每段电缆的最大长度为500M。网络组成网卡、中继器、收发器、收发器电缆、粗缆（50欧姆、04英寸的同轴电缆）、N系列阴连接器、N系列桶型连接器、N系列端接器。54321网络标准5最多有5个网段且干线总长最大为2469M。4最多连4个中继器。3其中3个干线段上连工作站，一个干线最多100个工作站，中继器相当于一个工作站，干网的每一端均需50欧姆的端界器，其中一个必须接地。2有两个网段只用来扩长而不连任何工作站，1由此组成一个局域网，工作站到收发器最大距离50M，收发器最小间距25M细缆以太网10BASE2与粗缆以太网比，连接站点不需要使用收发器，但干线的长度只有910M。网络组成及网络标准与粗缆以太网略有区别。细粗同轴电缆混合网络使用的硬件与各自单独进行网络连接时所用的网络硬件相同，只是需要一种细粗同轴电缆转换器。网络最大长度收发器为COM情况下328XY1000M，收发器为其他型号情况下328XY500M。（X为细缆的最大长度，Y为干线电缆的最大长度）双绞线以太网10BASETIEEE10MB/S基带双绞线标准。网络组成网卡、集线器、双绞线、分线模块连接电缆。网络标准使用非屏蔽双绞线，使用RJ45连接器，1、2针用于发送，3、6针用于接收，从收发器到集线器的距离最大100M，无需使用网桥在网络上连接最多1023个工作站。4、高速网络技术交换式以太网以常规以太网络为基础，为每个节点提供了专用的以太网连接，在网段上确保10MB/S的传输性能。交换式以太网的优点A、交换式以太网保留现有以太网的基础设施。B、以太网交换机具有各类广泛的应用。C、以太网交换技术是基于以太网的，而以太网又早为人们所熟悉。缺点交换机只能为每个端口提供10MB/S的最大通信量。100BASET快速以太网，将10MB/S以太网经过改进后在100MB/S下运行的一种快速以太网，因此也是一种共享介质技术。网络标准321规则，即1个高速共享网络内，最多用2个高速集线器，两集线器或交换机之间的电缆长度不超过5M，从集线器或交换机到工作站的非屏蔽双绞线最长为100M。FDDI光纤分布式数据接口采用光纤作传输介质、令牌访问的方式、反向旋转的双环拓扑结构及100MB/S的数据传输速率。采用多模光纤时，两个节点最大距离为2KM，支HTTP/WWWTOPSAGECOM持500个站点，整个环长200KM，若使用双环，每个环最大距离为100KM。ATM异步传输模式基于信元的交换或交换访问，利用固定长度的信元53字节在网络上传送信息。ATM技术特点A、带宽灵活可变。B、交换机对端点速率可适应性调整。C、固定长信元面向连接。D、无链路出错控制和流控制。E、设备较昂贵，且标准未完全确定。千兆位以太网标准允许以1000MB/S的速度进行半双工和全双工操作使用8023以太网帧格式使用CSMA/CD访问方式使用10BASET和100BASET技术。5、结构化布线布线系统指在一个楼或楼群中的通信传输网络,这个网络连接所有的数字设备，并能连接语音等模拟信号设备。结构化布线是指建筑群内的线路布置标准化、简单化，它是一套标准的集成化分布式布线系统。结构化布线系统组成室外子系统、管理区子系统、垂直子系统、设备子系统、水平子系统及室内子系统六大部分。HTTP/WWWTOPSAGECOM第7章网络设备及工作原理本章为重点章节，考核要求均为“综合应用”。介绍计算机网网络中的各种网络设备的性能和在网络规划时的合理选择。要求综合应用各类网络互联设备、路由选择算法。1、网络接口卡（NIC）基本功能与网络程序（网络操作系统）配合操作，控制网络上信息的发送与接收。以太网卡的结构发送和接收部件、发送和接收控制部件、载波检测部件、曼彻斯特编码/译码器、LAN管理部件、微处理器（目前大多数网卡上没有）。在以太网中含有多个网站，每个都有一个6字节48位的地址，这是任一站区别于其它站的唯一标识，这种地址是所有网络设备的物理地址，无论是网卡、交换机、路由器都具有唯一的物理地址。网卡的配置参数中断请求IRQ3，I/O地址300H，存储器基地址网卡的远程引导ROM芯片映射到存储区的起点。网卡的接口类型AUI接口为粗同轴电缆的接口；BNC接口为细同轴电缆；RJ45接口为无屏蔽双绞线的接口。网卡的选用在服务器上使用PCI或EISA总线的智能型网卡，工作站上可用PCI或ISA总线的普通网卡，在笔记本电脑则用PCMCIA总线的网卡或并行接口的便携式网卡。2、网络集线器HUBHUB实质上是一个多口的中继器，它工作在OSI参考模型的最低层物理层。基于普通集线器的网络仍然属于共享介质的局域网络。集线器上一般有多个RJ45插座可连接双绞线，还有一个AUI粗缆接口和一个BNC细缆接口。通过UPLINK接口可将HUB连到上一级网络上。堆叠式集线器是通过一条高速链路将多个HUB串接在一起，提供大量的并列端口，以星型拓扑连接多个站点，其缺点是全网共享有限的带宽。模块化集线器各个端口都有专用的带宽，只在各个网段内共享带宽，网段之间采用交换技术，从而减少冲突，提高通信效率，因此又称为端口交换机。3、以太网交换机实质上是一个具有流量控制能力的多口的网桥，它工作在OSI参考模型的链路层，主要功能是解决共享介质网络的网段微化，即碰撞域的分割问题。交换机的每个端口都提供专用的带宽，它把每个端口所连接的网站分割为独立的LAN，每个LAN成为一个独立的冲突域。交换机还是一种存储转发设备，通过直通方式、无碎片直通方式、存储转发方式来发送信息。冲突域是一个确保严格遵守CSMA/CD协议而不能超越的时间概念，这个时间由信号传输过程中各种设备的传输延迟所组成DTE延迟MAC延迟中继器延迟电缆延迟。4、以网络互联设备互联设备的作用OSI层次互联设备作用寻址功能物理层中继器、集线器在电缆段间复制比特，放大电信号，扩展网络长度。无地址数据链路层网桥、交换机在LAN之间对存储转发数据链路帧。MAC地址网络层路由器在异型网络间存储转发分组。网络地址传输层及以上网关在第四层或第四层以上实现不同网络体系间互联接口。网桥工作在数据链路层，在两个局域网段之间存储、转发数据链路帧。它把两个物理网络连接成一个逻辑网络。网桥的功能实现不同类型的LAN互联、利用网桥可以实现大范围局域网的互联、利用网桥可以隔离错误帧、网桥可使各个LAN段内部信息包不会广播到另一个LAN段，可进一步提高网络的安全性。内桥内部桥驻留于文件服务器中作为文件服务器的一部分来运行。也可以运行在一台专用的计算机中。外桥外部桥通过专用硬件和固化软件来实现桥接功能。优点是从一个网络转发到另一个网络的数据包全由硬件来完成。网桥的路径选择方法A、透明网桥具有学习、过滤、帧转发等功能。当开启透明网HTTP/WWWTOPSAGECOM桥的电源时，它根据源地址学习，建立一个地址选择表，根据目标地址转发，并实现过滤，同时为避免发生环路问题而采用生成树算法。过程可简述为学习源地址，过滤本网段帧，转发异网段帧，广播未知帧。生成树算法目标是提高网络循环连接的可用性，同时消除网络循环连接带来的破坏性；理论依据对于任意一个由节点和连接节点对的边组成的连通图，就会构成一棵由边组成的生成树，生成树保持了原图的连通性，但并不增加循环。（生成树计算过程可结合书194页图712和图713理解。）B、源路由网桥不具备自学习功能，假定所有由源到目标的路由存放在网络上传输的所有LAN与LAN之间的数据帧中。C、源路由透明网桥组合透明网桥和源路由网桥算法的混合网桥。路由器工作在网络层，它把网关、桥接、交换技术集于一体，其最突出的特性是能将不同协议的网络视为子网而互联，更能跨越WAN将远程LAN互联成大网。它与网桥的根本区别是它是面向协议的设备，能够识别网络层地址，而网桥只能识别链路层地址或称MAC地址。故路由器的功能为在网络间截获发送到远地网络段的网络层数据报文并转发、为不同网络之间的拥护提供最佳的通信路径、子网隔离，抑制广播风暴、生成和维护路由表、可进行数据包格式转换，实现不同协议。路由器的路由选择算法目的是为网络层数据报文选择一条通向目的主机的最佳路径。（请结合书200页图717理解基于路由表的静态路由选择算法。）网关是网络层以上的互联设备的总称，通常由软件来实现，在网络层或以上实现不同体系的网络互联。网络互联设备的选择对网络互联设备的选择要视设备的具体特点与网络的性能而定。如中继器、集线器主要用于扩展网络的距离，但受MAC定时特性的限制。网桥用于连接两个相同体系的网络。用路由器连接的网络仍保持各自的网络地址。网关用于连接不同体系结构的网络。5、调制解调器利用现有的模拟电话线路实现数字数据的传输。调制方式有调幅AM、调频FM、调相PM三种。数字调制信号被称为键控信号，由此数字调制又形成振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键控三种基本方式。调制解调器的功能A、差错控制协议，是为了克服线路传输中出现的数据差错，实现调制解调器至远端调制解调器的无差错数据传送。常用的有V42协议和MNP协议。B、数据压缩协议，是为了提高线路传输中的数据吞吐率，是数据文件更快地传送至对方。在实际中的压缩率与文件类型有关，压缩率从大到小依次为文本文件、数据库文件、二进制可执行文件，平均压缩率为231，只适用于异步数据传输。C、流量控制，分为软流控和硬流控。软流控使用控制字符XON和XOFF。硬流控是通过DTE/DCE接口控制线CTS或RTS来相互指示暂停或继续发送数据。56KB/S调制解调器技术是一种非对称的工作方式，即上行（发送数据）的速率为288KB/S或336KB/S，下行（接收数据）可以实现56KB/S。要在服务器端的调制解调器和客户端的MODEM之间建立56KB/S连接，必须满足一是服务器端的MODEM必须与PSTN实现数字干线连接，二是服务器的MODEM和客户的MODEM均需支持56KB/S技术。6、远程访问网络和远程访问服务器远程访问网络可分为客户端和服务器端。客户端主要由MODEM和相应的软件组成，服务器端由MODEMPOOL和远程访问服务器及相应的软件组成。建立远程访问有两种方法一是使用软件型的远程访问服务器，例如NT的RAS。二是使用硬件型的远程访问服务器来建立远程访问网络。前者价格便宜，但性能低，可靠性差；后者正相反，可靠性高，运行稳定，但价格较高。HTTP/WWWTOPSAGECOM第八章网络互联及建网技术本章为重点章节，考核要求均为“简单应用”。介绍各种不同网络的互联技术，以及利用公共数据通信网络的接入技术。要求重点掌握公共数据通信网络的接入方案和实现成本。1、网络互联的基本概念及方法网间互联的复杂性取决于要互联的网的帧、分组、报文和协议的差异程度。一般LANLAN互联由于在传输层以下，大多采用中继器和桥。网桥工作在数据链路层，透明网桥用于同种类型的LAN的互联，改变封装的网桥有能力改变每种通信协议所规定的数据包的封装。交换式集线器工作在数据链路层，它除普通集线器的功能外，还能以高的数据速率实现不同类型的LAN的互联；而LANWAN互联主要是扩大数据通信网的连通范围，由于协议差异很大，一般采用路由器，并且可以利用公共传输系统联网。2、公共传输系统从用户角度看，公共传输系统主要提供电路交换服务、分组交换服务、租用线路或专线服务三种通信服务。常见的公共传输系统如下PSTN、ISDN、NISDN、BISDN、X25、FR、SMDS、SDH、ATM。其中X25、FR、SMDS、BISDN属于包交换网络。3、公共电话交换网PSTN它是以模拟技术为基础的电路交换网络，因此两个站点经PSTN通信时，中间必须经双方MODEM实现数/模信号的转换，特点廉价，但带宽有限，中间没有存储转发功能，难以实现变速传输。常通过A、借用普通拨号电话线，B、租用一条电话线，C、经普通拨号或租用专用电话线方式经PSTN转接入公共分组交换网三种方式联网。4、多兆位数据交换服务SMDS是基于城域网MAN协议的包交换公共数据网络，它和ATM一样都是同类高速包交换协议。SMDS设备和用户设备之间的接口协议为SIP，SIP是基于IEEE8026定义的分布式队列双总线（DQDB）标准的协议。MANJ介于WAN和LAN之间，但采用LAN技术。DQDB是MAN的使用标准，即基于DQDB的SIP定义了一种介质访问控制（MAC）方法。DQDB是双总线结构，A和B两条总线分别支持两个相反方向且独立操作的通信，使客户前端设备（CPE）接入双总线后可实现全双工通信。5、综合业务数字网ISDN特点是用户经由一个标准的用户网络接口可享用各种类型的网络服务。ISDN将网络分为用户网络、接入网络、核心网络。ISDN定义了R、S、T、U四个参考点来描述个设备间连接的接口“参考点T”用于标志用户设备和ISDN网络设备之间的接口，在参考点T的一边为用户设备，另一边为ISDN网络设备。以“T”为标志的接口称为数字位管道，ISDN交换系统以时分复用技术经过一个双向数字管道与用户互传比特流信息。ISDN网络终止于网络终结设备NT1。ISDN把用户设备分为两类一类是专用的ISDN终端设备，称为TE1，可经数字管道直接接入ISDN；另一类非ISDN终端设备称为TE2，需经ISDN