计算机等级考试三级网络技术2024版 教材重点内容

三级网络技术2024版笔试教材

第一章计算机基础

本单元概览

一、计算机概述

二、计算机硬件系统。

三、计算机软件系统。

四、多媒体技术基础。

、计算机概述

1.计算机的特点

高速自动进行信息处理的电子设备，它能依据人们预先编写的程序对输入的数据进行处理、存储、传送，从

而输出有用的信息或学问，

2.计算机的发展阶段

计算机发展的5个阶段：

（1）大型主机阶段:主要电子管时代

（2）小型”•算机阶段:晶体管时代

（3）微型计算机阶段:大规模集成电路时代

（4）客户机/服务新阶段:网名各P介段

（5）Internet阶段:从APPANET起先到Internet阶段

3.计算机应用领域

（1）科学计算（2）事务处理（3）过程限制（4）协助工程

（5）人工智能（6）多媒体应用

二、计算机硬件系统

1.计算机硬件分类

服务器：供应服务的计算巩。特点：处理实力强、存储容量很大、并且有高速的输入/输出通道和联网

实力。

按应用范围划分：入门级、工作组级、部门级、企业级

按处理器体系结构分：困难指令集（CISC），精简指令集（RISC）,超长指令字（VLIW）o

按用途划分：文件服务器、数据库服务器、电子邮件服务器、应用服务器等。

按机箱结构划分：台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器、刀片式服务器。

工作站：面对计算机协助设计等应用领域的高性能计算机。

分类：（1）基于RISC（精径指令系统）和UNIX操作系统的专业工作站（2）基于Intel处理器和Windows

操作系统的PC工作站。

台式机：微型计算机（或个人计算机）。

笔记本：便携机或移动PC机。

手持设备：掌上电脑或亚笔记本。

2.计算机配置

计算机的硬件主要包括运算单位、存储单位、限制单元、I/O接I」单元,这些单元通过总线传递信息。

不同的计算机基本上分为：

处理器：双核处理器，服务器工作站可采纳多个CPU。

内存：1M〜几十G,内存编址基本单位是字节Byte

硬盘：几十到几百G以上

缓存：一级或二级缓存，容量LV左右

光驱：CD-ROMDVD等，具有不同倍速

显卡：具有显示内存容量，支持颜色辨别率等

网卡：以太网卡

操作系统：windows,unix,linux等

3.计算机技术指标

位数:计算机的寄存器的字长。8,16,32,64等。1字节二8bit,lword=16存t,计算机只识别。和1,称

为二进制。（80286为16位芯片、80386为32位芯片、80486为32位芯片、奔腾为32位芯片、安腾为64位芯

片）

速度:每秒钟处理指令的数目。运算速度与施工频率有关，有时用主频衡量CPU的速度。

容量:内存和外存之分。内存必需。单位有1K=1O24,1M=1O24K,1G=1O24M

数据传输率:单位bps,每秒钟传送的bit的位数。

比靠性:平均无故障时间MTBF越长，平均修复时间MTTR越短，牢靠性越高。

产品名称与版本：般版本不能做技术指标，但因为计算机行业发展快，商版本般性能优丁低版本。

4.微处理器的技术特点

奔腾芯片的技术特点：

（1）超标量技术

通过内置多条流水线同时执行多个处理,其实质是以空间换时间。

（2）超流水线技术

通过细化流水，提高主频,在一个周期内完成一个或多个操作，实质是以时间换空间。

：3）分支预料,通过设置分支目标缓冲器，动态预料分支转移状况,使得流水线的吞吐率能保持较高水平。

（4）双高速缓存的哈佛结构:指令与数据分开。两个缓存，一个用于存指令,一个用于存数据,提高访问

缓存的命中率。

（5）固化常用指令。常用指令用硬件实现

（6）增加的64位数据总线。内部32位，但与存储器之间外部总线增为64位。

（7）局部总线技术采纳PCI标淮,主要用于解决I/O瓶颈问题。

（8）错误检测以及功能冗余检验技术

内部错误检测采纳偶检验，冗余推断系统是否出现异样。

（9）内置能源效率技术,系统不工作时进入睡眠模式，在儿个毫秒时间内可进入全速运行状态。

（10）支持多重处理,多CPU,支持并行处理技术中最常用的体系结构。

安腾芯片的技术特点：

安腾是64位的处理器，主要用于服务器和工作站；而奔腾是32位的处理器，主要用于台式机和笔记本计

算机

286,386采纳的是困难指令系统（CISC）,奔腾采纳精简指令系统（RISC）,安腾运用简明并行指令计算

技术（EPIC）

5.主板与插卡

（1）主板的组成：CPU,存储器，总线，插槽、电源。

（2）主板的分类

可按不同角度分类，如：

按CPU芯片分：386主板，PH主板、PHI主板、P4主板。

按CPU插座分：Socket7、slot1主板等；

按主板规格分：AT主板Baby-AT主板ATX主板

按芯片集分：TX主板，LX主板，BX主板等

按数据端口分：SCSI主板，EDO主板，AGP主板

（3）网卡（网络接口卡）

网卡是组网的关键部件也叫网络适配器。

功能：实现与主机总线的通信连接,说明并执行主机限制指令；实现链路层功能（形成帧，差错校验，发送

接收等）；实现物理层功能（传输驱动，信号侦听与接收等）。

三、计算机软件系统

（1）软件的基本概念

软件是程序以及开发、运用和维护程序所须要的全部文档的总和。

（2）软件的分类

按用途分类：系统软件和应用软件

技授权分类：商业软件、共享软件、自由软件。

（3）软件开发

生命周期分3段：安排阶段（分问题定义和可行性探讨）、开发阶段（前期分需求分析、总体设计、具体设

计。开发后期包括编码和测试阶段）、运行阶段（主要是软件维护）。

编程语言分：机器语言、汇编语言（通过汇编程序翻译成机器语言）、高级语二（通过说明和编译程序翻译

成机器语言）。

四、多媒体技术基础

（1）多媒体概念

媒体是信息的载体，是信息传递与存储的基本手段和工具。分为传播信息的载体和存储信息的载体。

多媒体技术：对文本、声音、怪像等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、处理、传输、存储、播放的一

体化昊成技术。

（2）多媒体的组成

计算机至少应具有：CDROM,模数转换和数模转换（A/D和D/A）,高清显示器，数据压缩和解压缩功能。

（3）数据压缩与解压缩技术

多媒体信息中有何多冗余数据，去掉冗余的数据即压缩。

压缩方法的种类：

技图像是否有差别分：无损压缩和有损压缩。

按压缩原理分类：♦编码（无损压缩），源编码（有损压缩）却混合编码。

编码方法：

a信息燧编码：只压缩冗余而不损害信息烯。典型的方法有哈夫曼编码、游程编码、算术编码等。

b.预料编码法：去除相邻像素之间的相关性和冗余性，只对新的信息进行编码。典型方法有：微分脉码调制

（DPCM）等

c.变换编码法：将给定的图像信号进行某种函数变换。如傅立叶变换，离散余弦变换等

d.矢量量化编码法：对数据分组，每组构成一个矢量，以矢量为单位进行量化。

预料编码，变换编码，矢量编码都是有损编码即属于源编码。

（4）国际压缩标准：

aJPEG：静止图像压缩的国际标准。适合于连续色调，多级灰度，单色或彩色静止图像的数字压缩编码。

b.MPEG:运动图像压缩的国际标准。通常包括三部分MPEG视频，UPEG音频，MPEG系统。须要考虑音频视频

同步。

c.国际电信联盟ITU-T关于视频编码的H.26x系列建议。包括H.261〜H.264。峥1的目标是在ISDN上开

展电视电话会议。H.262等同会EG-2,H.263适合可视电话,H.261与MPEGT类似

（5）超媒体与流媒体

超文本:非线性组织，每个文本一个结点，通过链接相关内容和其它结点实现阅读离散信息。

超媒体:当信息不限于文本形式时，称为超媒体。组成有两部分：结点和链接。结点：表达信息的基本单位:

链接：建立结点之间的信息联系指钎。

流媒体:流式媒体。对多媒体文件边下载，边播放的传输技术称为流媒体技术。

流媒体特点：连续性，实时性，时序性。

流媒体的服务模式：客户机/服务器模式（即C/S模式）和P2P模式。

（6）多媒体应用软件

分类：多媒体播放软件和多媒体制作软件。

播放软件：Windowsmediaplay,realplay等。

制作软件：

文字编辑软件：如word

图像处理软件：位图图像photcshop,矢量图形coreldraw等

动画制作软件：cool3D,3DStudioMAX等

音频处理软件：realjukebox等

视频处理软件：moviemaker等

多媒体创作软件：authorware等

其次章网络技术基础

本单元概览

、计算机网络的形成与发展。

二、计算机网络的基本概念。

三、分组交换的基本概念。

四、网络体系结构与网络协议的基本概念。

五、互联网应用的发展。

六、无线网络的应用与探讨。

一、计算机网络的形成与发展

1.计算机网络的发展阶段

第一阶段：独立发展的计算机技术与通信技术结合。奠定了计算机网络的理论基础。

其次阶段：AKIANEI与分组交换技术的发展,更定了互联网的基础。

第三阶段：各种广域网、局域网和公用分组交换网络的发展,网络体系结构与网络协议的标准化。国际标准

化组织（ISO）制定了开放系统参考模型（0SI）。

第四阶段：Internet、高速通信网络、无线网络与网络平安技术的应用。

2.计算机网络的形成

（1）由一台中心主机通过通信线路连接大量的地理上分散的终端，构成面对终端的通信网络，终端分时访

问中心计算机的资源，中心计算机将处理结果返回终端。

（2）20世纪60年头中期，出现了多台计算机通过通信系统互连的系统，开创了“计算机一一计算机”通

信时代，这样分布在不同地点且具有独立功能的计算机就可以通过通信线路，彼此之间交换数据、传递信息。

（3）ARPANET的发展以及0S1的制定，使各种不同的网络互我、相互通信变为现实，实现了更大范围内的

计算机资源共享。

Int^net是覆盖全球的信息基础设施之一，用户可以利用Int.net实现全球范围的信息传输、信息查询、

电子邮件、语音与图像通信服务等功能。

3.网络体系结构与协议标准化

在计算机网络发展的第三阶段，出现了很多不同的网络，导致网络之间的通信困难。迫切须要统一的网络体

系结构和统一的网络协议。

ISO制定了0SI参考模型，作为国际认可的标准模型。

TCP/IP协议以及体系结构早于0SI参考模型，因此TCP/IP协议与体系结构也是业内公认的标准。

4.互联网的应用与高速网络技术的发展

（1）互联网高速发展

互联网不仅是一种资源共享、数据通信和信息查询的手段，渐渐成为人们了解世界、探讨问题、休闲、学术

探讨、商贸、教化甚至军事活动等重要领域。

（2）信息高速马路

高速网络技术主要体现在：异步传输模式（ATM）,宽带综合业务数字网（BTSDN）,高速局域网，交换局域

网，虚拟网络与无线网络。

（3）基于WEB技术的互联应用的发展

蛇b技术的出现使网站的数量和网络的通信量呈指数增长。

（4）基于P2P技术的应用技术发展

区分于客户机/服务器结构，对等（P2P）网络淡化了服务供应者和服务运用者的界限，扩大了网络资源的范

围和深度。

（5）网络平安技术的发展

计算机网络犯罪，使得网络必需具备足够的平安机制，防止信息被非法窃取、破坏与泄露。

5.宽带城域网的发展

宽带城域网与传统的通信网络在概念和技术上发生了很大的变更，主要体现在以下几个方面：

传统局域网、城域网与广域网在技术上的界限模糊

传统的电信传输技术与计算机网络技术的界限越来越模糊

传统的电信服务与互联网应用的界限越来越模糊

电信传输网、计算机网络与广播电视网络技术的界限越来越模糊

宽带城域网的核心技术是：核心交换网和接入网。

二、计算机网络的基本概念

1.计算机网络的定义

所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与特地的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功

能强的网络系统,从而使众多的计算机可以便利地相互传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。

计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。

其基本特征体现在三个方面：

（1）资源共享

（2）不同地理位置的“自治计算机”

（3）计算机之间必需遵守共同的网络协议

2.计算机网络的分类

计算机网络分类的标准很多，如按拓扑结构、应用协议、传输介质、数据交换方式等等。如按网络的卷盖范

围分为局域网、广域网、城域网；按拓扑结构分类有总线网、树型网、星型网、环型网、网状网；按传播方式分

为点对点传输和广播式传输等。

（1）按覆盖范围分类：

局域网:一般用微型计算机通过高速通信线路相连，数据传输速率较快，通常在10Mbit/s以上，误码率

较低。但其覆盖范围有限，是一个小的地理区域（例如：办公室、大楼和方圆几公里远的地域）内的专用网络。

局域网从介质访问限制方法来看可分为共享式介质和交换式局域网。

城域网:介于局域网和广域网之间的高速计算机网络。满意几千米范围内多个局域网互连需求

广域网:是远距离、大范围的计算机网络，覆盖范围一般是几十公里〜几千公里的广袤地理区域，其主要作

用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享，并且通信线路大多租用公用通信网络（如公用电话网PSTN）。

广域网从逻辑功能I：分为资源了•网（由主计算机系统、终端限制器、连网外设、各种软件资源与信息资源）和逋

信子网（通信限制处理器、通信线路、其他通信设备）。其中通信子网主要采纳分组交换技术。

（2）按拓扑结构分类

网络拓扑结构：主要指通信子网的拓扑构型。通过眄I中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构。

厂播式网络是指一个公共信道被多个网络结点共享,对应的网络拓扑结构有树型、环型、总线型、无线通信

与卫星通信。

点对点线路是指每个物理线路链接两个结点。对应的拓扑结构有树型、环型、星型与网状型，

3.计算机网络数据传输速率与误码率

（1）数据传输速率

每秒钟传输二进制的比特数。单位bit/s或bps。记作：s=l/T（bps）,T为传送Ibit所须要的时间。

单位变换如下：lKbps=1000bps.lMbps=1000Kbps,lGbps=1000Mbps,lTbps=1000Gbps

奈奎斯定理特给出没有噪声时带宽B（B=f，单位Hz）与最大传输速率之间的关系：

Rmax=2*fRmax：最大数据传输速率。B通信信道带宽（频率）单位HZ。

香农定理给出了有随机热噪声时带宽与数据传输速率之间的关系：

Rmax=B*log2（1+S/N）S/N信噪比（信号与噪声功率比）单位是分贝。

(2)误码率

二进制码元在数据传输过程中被传错的概率，其近似值为：

Pe=Ne/N(N为传输二进制码元的总数，Ne为被传错的码元数

误码率应留意以下问题：

误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输牢靠性的参数。

对于实际的传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要依据实际状况衡量。

实际的传输系统，假如不是传输二进制码元，须要折合成二进制码元计算。

误码率具有随机性，实际测量时只有测试的二进制码元越大，才会接近真正的误码率。

三、分组交换技术的基本概念

1.电路交换的基本概念

通信子网的交换方式中分为两类：电路交换和存储转发交换,，其中存储转发交换分为报报文交换和报文分组交换。

其中分组交换技术分为:数据报方式与虚电路方式

电路交换分为三个阶段：

(1)线路建立:两台主机要传输数据，首先通过子网建立两台主机之间的线路连接。

(2)数据传输:线路连接后，可以实现实时、双向的交换数据。

(3)线路糕放:数据传输结束后，原点想目的主机发送释放恳求，目的同意后逐步释放连接。

线路交换的优点:实时性强，适应于交互式会话通信。

线路交换的缺点:对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据实力，不具备差错限制实力。

2.存储转发交换的特点

与线路交换的特点区分：

(1)发送的数据与目的地址、源地址、限制信息依据确定格式组成一个数据单元(报文或报文分组)进入

通信子网。

(2)通信子网的结点是通信限制处理机,它负责完成数据单元的接受、差错检验、存储、路径选择和转发

功能。存储转发交换分为报文交换和报文分组交换。被传送的数据单元分为两种：报文和报文分组。

报文：数据长度不限，增加目的地址、源地址与限制信息组成一个逻辑单元。

分组：限制报文长度，源结点须要将报文分成多个分组，发送结束后，由目的结点按依次重新组织成报文。

存储转发优点：共享信道，线路利用率高；路由选择功能，提高系统效率；每个路由可进行差错检查和纠错

处理」提高系统牢靠性；路由器实现不同通信速率的转换，也可对不同数据代码格式进行转换。

3.实际应用中，分组交换技术分为：数据报方式与虚电路方式

<1)数据报方式

分组传输前不须要预先在源与目的之间建立连接,源主机发送的每•个分组都可以独立选择•条传输路径，

每个分组可以在通信子网中通过不同的路径传输到达目的地。

具体步骤：

源主机将报文分成若干个分组，发送给干脆相连的处理机，收到的处理机存储分组；

每个收到分组的处理机都进行差错检验，然后收到分组的处理机向发送处理机返还确认信息。

假如分组发送正确，源处理机丢弃副本然后进行路径选择发送给下一个处理机。

假如分组发送错误，则要求重发；

直到到达目的地。

数据报的特点:各分组可按不同路径发送；到达目的地的分组可能有乱序、丢失等现象；每个分组要包含目

的和源地址；传输延迟较大。

(2)虚电路方式

虚电路方式将数据报与电路交换结合起来,分组发送前须要在发送方和接收方建立逻辑连接，所以虚电路的

工作过程分为三个阶段：虚电路建立、数据传输、虚电路拆除。

虚电路的特点：

每次分组传输前，须要在源和目的之间建立逻辑连接；

全部分组按统一建立的虚电路传输，不会出现乱序和丢失现象；

分组通过的每一个结点时，结点只要差错检查，不须要路径选择；

通信子网中的每一个结点可以与任何结点建立多条虚电路。

虚电路与线路交换的区分:虚电路在传输分组时建立虚连接，这种电路不是专用的；而电路交换的连接是物

理连接，是独占的。

四、网络体系结构与网络协议的基本概念

1.网络体系结构的基本概念

网络协议：为网络数据交换而制定的规则，约定与标准。

主要有三要素：

语法:规定用户数据与限制信息的结构和格式；

语义:规定须要发出何种限制信息以及完成的动作与作出的响应；

时序:对事务实现依次的具体说明。

计算机网络体系结构:计算机网络层次结构模型和各层协议的集合。

体系结构是抽象的，而实现是具体的，足能够运行的些硬件和软件。体系结构采纳是次结构，

采纳层次结构的好处：

a）各层之间相互独立

b）敏捷性好

c）各层都可以采纳最合适的技术实现，各层实现技术部影响其它层

d）易于实现和维护

。）有利于促进标准化

2.ISO/OSI参考模型

（1）OSI参考模型的概念

OSI中采纳二级抽象:体系结构、服务定义和协议规格说明。

体系结构：定义了层次结构、层次之间的相互关系以及各层所包括的可能的服务，是对网络内部结构最精炼

的概括与描述。

服务定义：具体说明白各层所供应的服务。通过接口供应应更高•层。同时还定义了层与层之间接口和各层

所运用的原语，但不涉及接口的实现。

协议规格说明：精确定义了应当发送什么限制信息，以及应当用什么样的过程说明这个限制唁息。协议的规

程说明具有最严格的约束。

OSI参考模型仅仅是抽象描述，或者说是一个制定标准时所运用的框架。

（2）OSI参考模型的结构以及各层的主要功能

OSI分7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层.

物理层:利用物理传输介质为数据链路层供应物理连接，以便透亮传输比特流。

数据链路层:在物理供应比特流传输服务的基础上，在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位

的数据，并具有差错限制和流量限制功能。

网络层:通过路由选择算法,为分组的通过选择最适当路径。须要实现路径选择、拥塞限制与网络互联功能。

传输层:向用户供应牢靠的端到端服务,透亮传输报文，它向岛层屏蔽「下层功能,是体系结构中最关键的

一层。

会话层:组织两个会话进程之间的通信，并管理数据交换。

表示层:处理两个通信系统中交换信息的表示方式。包括格式转换、数据加密解密、数据压缩与数据复原等

功能。

应用层:确定进程之间通信的性质，以满意用户的须要。

3.TCP/IP参考模型与协议

TCP/IP的协议特点：

开放的协议标准，独立于特定的计算机硬件和操作系统

独立于特定的网络硬件，可以在局域网、广域网和互联网中

统一的地址安排方案，使得每台网络中计算机具有唯一的地址

标准化的高层协议，可供应多种牢靠的用户服务。

TCP/IP参考模型与层次

主机-网络层、互联层（IP〉、传输层（TCP/UDP）和应用层。

与OSI模型对应：

TCP/IP的主机-网络层实现了OSI模型中物理层和链路层的功能。

TCP/IP的互联层实现了OSI模型中网络层的功能。

TCP/IP的传输层实现了OSI模型中网传输层的功能。

TCP/IP的应用层实现了OSI模型中网应用层的功能。

TCP/IP的主机一网络层负责通过网络发送和接收IP数据报。

TCP/IP的互联层功能主要体现在3个方面：（1）处理来自传输层的分组发送恳求（2）处理接收的数据报（3）处

理互联的路径、流控与拥塞问题

TCP/IP的传输层实现应用进程间的端到端通信，具有两个协议：TCP和UDP协议。

TCP:是一种牢靠面对连接的协议，允许将一台主机的字节流无差错地传送到目的主机。

UDP：不行靠的无连接协议。不要求分组依次到达目的地。

TCP/IP的应用层的主要协议有：远程登录协议（Telnet）,文件传输协议（FTP）,简洁邮件传输协议（SMTP）,

域名服务（DNS），路由信息协议（R1P）,网络文件协议（NFS）,超文本传输协议（HTTP）等。

五、互联网应用的发展

1.基于WEB应用的发展

WEB技术的出现使互联网从最初的主要由计算机专家和高校生运用，变为一种被广泛运用的信息沟通工具：

同时使得网站的数量和网路的通信量呈指数增长，已经广泛应用了电子政务、电子商务、远程教化与信息服务等

领域，并有接着扩大的趋势。

2.搜寻引擎技术的发展

搜寻引擎是运行化WEB上的应用系统软件，是对网络上大量资源建立索引并供应检索服务的应用软件。

3.播技术的应用

播客（Podcast）是基于互联网的数字广播技术之一。

依据节日类型的不同分为：传统节目的播客、专业播客供应商与个人播客。

4.博客技术的应用

博客（blog）指以文章的形式在互联网上实现信息共享。在技术上属于网络共享空间，在形式上属于个人互

联网出版类的应用。

5.网络电视的应用

网络电视（IPTV）通过宽带IP网络传输，可以实现与用户的互动点播，同时能够便利地将传统电视与WWW、

E-MAIL等互联网结合起来。

6.P2P技术的应用

P2P网络中的每一台计算机既可以作为网络服务的运用者，又可以作为网络服务的供应者。

六、无线网络的探讨与应用

1.宽带无线接入技术与IEEE802.16标准

IEEE802.16无线城域网标准，可供应2-155Mbps的带宽，宽带无线接入分为移动接入和固定接入。

2.无线局域网与IEEE802.11标准

IEEE802.11标准以微波、激光与红外线等作为传输介质，实现移动计算机网络中的移动结点的物理层与数

据链路层的功能。

3.蓝牙技术与IEEE802.15标准

蓝牙技术是无线自组网的应用，IEEE802.15是以蓝牙规范为基础，制定的短距离、低功耗的无线通信标准。

4、无线自组网，又称移动Adhoc网络,它是在分组无线网基础上发展的。

5、无线传感器网络，将Adhoc技术与传感器技术相结合。由部署在监测区内大量的澈型传感器节点组成，通过

无线通讯方式形成多跳的Adhoc网络，目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息并发送

给视察者。传感器网络三要素为：传感器、感知对象、视察者。

6、无线网格网。推动其发展的干脆动力是互联网接入的应用需求,假如将Adhoc技术作为WLAN-与WiMAX等无

线接入技术的补充，应用到互联网无线接入网中。

第三章局域网基础

本单元概览

一、局域网与城域网的基本概念

二、以太网

三、高速局域网的工作原理

四、交换式局域网与虚拟局域网

五、无线局域网

六、局域网互联与网桥的工作原理

一、局域网与城域网的基本概念

1.确定局域网与城域网的三要素

确定局域网与城域网特点的三要数：网络拓扑、传输介质、介质访问限制方法。

2.局域网拓扑结构的类型与特点

局域网与广域网的重要区分是覆盖的地理范围不同，因此其基本通信机制与广域网完全不同:局域网采纳共

享介质与交换方式（分为共享介质局域网与交换式局域网），广域网采纳存储转发。

局域网在传输介质、介质访问限制方法上形成了自己的特点。其主要的网络拓扑结构分为：总线型、环型与

星型。网络介质主要采纳双绞线、同轴电缆与光纤等。

A.总线拓扑：

介质访问限制方法：共享介质方式。

优点：结构简洁、简洁实现、易于扩展、牢靠性好。

特点：全部结点都通过网卡连接到公共传愉介质总线上，总线通常采纳双纹线或同轴电缆，全部结点通过总线发

送或接收数据，由于多个结点共享介质，因此会有冲突出现，导致传输失败，必需解决介质访问限制问题

B.环型网络拓扑结构

环型网络拓扑是结点间通过网主利用点到点线路连接形成闭合的环型。环中的数据沿着同•个方向逐站传

输。环型结构中，多个站点共享一条环通路，为了确定哪个结点可以发送数据，同样须要进行介质访问限制。如

型结构通常采纳分布式限制方法，环中每个结点都要执行发送和接收的限制逻辑。

C星型网络拓扑结构

星型拓扑结构存在中心节点，每个节点通过点-点线路与中心节点连接，任何两节点之间的通信都要通过中

心节点转接。优点是：结构简洁。

3.传输介质类型和介质访问限制方法：

局域网介质类型：同轴电缆、双绞线、光纤和无线通道。

局域网介质访问限制方法：

IEEE802.2标准定义了共享介质局域网有以下3类:

带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）一—总线网

令牌总线（tokenbus）-------总线网

令牌环（tokenring）----------环型网

4.1EEE802参考模型

IEEE802（局域网标准委员会），特地从事局域网标准化工作。重点是解决局部范围内的计算机组网问题。援

讨者只须要面对0SI模型中数据链路层和物理层，网络层及以上高层不属于局域网协议的探讨范围。

局域网领域中有典型的三种技术：以太网、令牌总线和令牌环。

数据链路层的功能困难，设计者将链路层分为两部分：LLC（逻辑链路限制子层）和MAC（介质访问限制

子层）。不同的局域网在LLC中必需运用相同的协议。LLC子层与传输介质和介质访问限制方法无关。在MAC子

层和物理层中不同局域网可以采纳不同协议。

5.IEEE802标准

IEEE802标准规定了局域网中不同层次（数据链路层和物理层）中的标准。

可简洁分为3类：

IEEE802.1定义局域网的体系结构、网络互连。

IEEE802.2定义逻辑链路限制(LLC)的功能与服务。

IEEE802.3定义CSMA/C2总线访问方法与物理层技术规范。

IEEE802.4定义令牌总线(TokenPassingBus)访问方法与物理层技术规范”

IEEE802.3定义令牌环(TokenPassingRing)访问方法与物理层技术规范。

IEEE802.11定义无线局域网技术(MAC层采纳CSMA/CD)

IEEE802.15定义近距离无线个人局域网访问限制子层与物理层标准

IEEE802.16定义宽带无线局域⑼访问限制子层与物理层标准

二、以太网

1.以太网的发展

1976年7月，Bob在ALOHA网络的基础上，提出总线型局域网的设计思想，并提出冲突检测、载波侦听与随

机后退延迟算法,将这种局域网命名为以太网(Ethernet)。

以太网的核心技术是：

介质访问限制方法CDMA/CD.这种方法解决了多结点共享公用总线的问题。

早期以太网的传输介质是同轴电缆，后用双绞线，再后用光纤。

2.以太网的帧结构与工作流程

(1)以太网数据发送流程

冲突：多个站点同时利用总线发送数据，导致数据接收不正确。

总线网没有限制中心，假如一个站点发送数据帧，以广播方式通过总线发送，每一个站点都能收到数据帧，

其它咕点也可以同时发送，因此冲突不行避开。

CSMA/CD发送流程可简洁概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。

实现公共传输介质的限制策略，须要解决的问题是：载波侦听，冲突检测，冲突后的处理方法。

(a)载波侦听

结点利用总线发送数据时.，首先侦听总线是否空闲，以太网规定发送数据采纳曼彻斯特编码,推断总线是否

空闲可以推断总线上是否有电平跳变。不发生跳变总线空闲。此时假如有结点已打算好发送数据，可以启动发送。

(b)冲突检测方法

载波侦听不能完全消退冲突，缘由是数字信号是以确定的速率传输的。例如：结点A发送数据帧时，离他1000m

距离的结点在确定的时间延迟后才能收到数据帧，此时间段内假如B也发送数据，造成冲突。从物理层上看，冲

突时多个信号叠加，导致波形不同于任何结点的波形信号。

解决方案：结点A发送数据前，先发送侦听信号，假如侦听信号在最大距离传输时间2倍时，没有冲突信号

出现，结点A确定取得总线的访问权。

冲突信号的延迟时间=2*D/V。其中：D是结点到最远结点的距离，V表示信号传输速度，信号来回的时间为延迟

时间。

进行冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例法。

比较法：将发送信号波形与从总线上接收的信号比较，假如不同说明有冲突。

违例编码法：检查总线上的波形是否符合曼彻斯特编码规则，不符合说明有冲突。

(c)冲突解决方案

发觉冲突，停止发送假如发送数据的过程中检测出冲突，为解决信道争用冲突，发送结点停止发送，随机延

迟后重发的流程。

随机延迟后重发的第一步：发送冲突加强信号，目的是持续冲突的持续时间，使得网络中的全部结点都能检

测出冲突的存在，并马上丢弃冲突帧，提高信道利用率。

随机延迟重发。以太网协议规定每帧的最大重发次数不得超过16次，若超过则认为线路故障。为公允解决信

道争月问题，须要确定后退延迟算法。典型的CSMA/CD采纳二进制指数退避算法，退避延迟时间计算为：t=2k

XRXa°其中：a是冲突窗口大小，R是随机数，k为冲突次数，定义k的最大值，一旦k是最大值时是最终一

次发送。每次的延迟时间都会依据公式求出。

以太网中任何结点都须要通过CSMA/CD方法争取总线运用权，从打算发送到胜利发送时间不确定。因此又称

为随机争用介质访问限制方法。简洁易实现。

(2)以太网帧结构

前导码（7B）与帧前定界符字段：用于接收同步阶段。

目的地址与源地址（6B）：分别表示帧的接收节点地址与发送节点的硬件地址。

类型字段：表示网络层运用的协议类型。

数据字段（46B-15000B）：是高层待发送的数据部分。

帧校验字段：采纳32位的循环冗余校验。校验范围：目的地址、源地址、长度、LLC数据。

（3）以太网接收流程

假如一个结点利用总线胜利发送数据，其它结点都应当处于接收状态。全部结点只要不发送数据，就应当处

于接收状态。一个结点接收帧，首先推断帧的长度。（规定了最小长度，若小与最小长度，冲突，丢弃该帧，结

点重新进入接收状态）。假如没有冲突，结点接收帧后首先检杳帧的目的地址。（目的地址单一地址或组地址或广

播地址，属于自己则保留，否则丢弃）。地址匹配后确认是自己应当接收的帧，进一步进行CRC校验。假如校验

正确，则进一步检测LLC数据长度是否正确。出错则报告”帧长度错“，否则报告“胜利接收”，进入结束状态。

假如检验出错，首先推断该帧是否是8为的整数倍，足，表示没有丢失位，则记录”帧检验错“，否则报告”帧

位错"，进入结束状态。

以太网协议将接收出错分为3类：帧检验错、帧长度借与帧位借。

3.以太网的实现方法

每个站点都可以接收到全部来自其他站点的数据

为确定那个站点接收，须要寻址机制来标识目的站点

目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该帧

4.以网的物理地址

IEEE802标准为每个DTE规定了一个48位的全局地址，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。

即MAC地址（物埋地址），MACJ地址为6批节（48位）。MAC地址的前3个字•节（高24位）由1臼土统一安排

给厂商，低24位由厂商安排给每一块网卡。网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址。

三、高速局域网工作原理

1.高速局域网的探讨方法

传统局域网技术建立在"共享介质”的基础上,网中全部结点共享一条公共传输介质，典型的限制方法有：

CSMA/CD,令牌环和令牌总线。

介质访问限制方法使得每个节点都能够”公允“运用公共传输介质，假如网络中结点数目增多，每个结点安

排的带宽将越来越少，冲突和重发觉象将大量增加，网络效率急剧下降，数据传输的延迟增长，网络服务质量下

降。

解决方案：

（1）增加公共线路的带宽。优点：仍旧是局域网爱护用户已有的投资。

（2）将大型局域网划分成若干个用网桥或路由连接的子网。优点：每个子网作为小型局域网，隔离子网间

的通信量，提高网络的平安性。

（3）将共享介质改为交换介质。优点：交换式局域网的设备是交换机，可以在多个端口之间建立多个并发

连接。交换方式出现后，局域网分为：共享式和交换式局域网。

2.快速以太网（标准IEEE802.3u）

以太网采纳相同的帧格式，同样的介质访问限制与组网方法，将速率从10Mbps提高10倍到100Mbps。解决

方法只要在MAC子层运用CSMA/CD,在物理层进行必要调整，定义新的物理层标准。形成快速以太网标准

IEEE802.3uo

lOObase-T标准定义了介质独立接口，它将MAC子层与物理层隔开，传输介质和信号编码方式的变更不会影

响MAC子层。

100BASE-T的有关传输介质标准主要有3种：

（1）100base-TX：支持2对5类非屏蔽双绞线或2对1类屏蔽双绞线；其中1对用来发送，1对用来接收，是

全双工系统，每个结点可同时以lOCMbps发送和接收数据。

（2）100base-T4：支持4对3类非屏蔽双绞线，其中3对用于数据传输，1对用于冲突检测。

（3）lOObase-FX：支持2芯的单模或多模光纤，主要用于高速主干网，从结点到集线器的距离可达2km。是全

双工系统。

3.千兆以太网（标准IEEE802.3z）

在电视会议、三维图形与高清楚图像应用中，须要运用更高带宽的局域网。

设想方案：

（1）桌面10M,部门采纳快速以太网100M,企业级采纳1G的千兆以太网。

（2）将现有网络连入到ATM网上，异构网络连接。

IEEE802.3z标准定义了千兆网标准。

方法：

在物理层做一些必要调整，定义了1000BASE-T标准。支持多种传输介质。

4种标准：

（1）1000base-T:5类非屏蔽双绞线,距离100m。

（2）lOOObase-CX：屏蔽双绞线，长可到25m。

（3）lOOObase-LX：运用波K1300nm的单模光纤，K可3000m。

（4）1000base-SX：波长850nm的多模光纤，长可300〜550m。

3.万兆以太网

万兆以太网，运用比红做传输介质。不存在争用问题，不再运压CSMA/CD协议。

四、交换式局域网与虚拟局域网

1.交换式局域网的基本结构（交换式局域网的核心设备是局域网交换机。交换机须要建立“端口号/MAC地址映

射表”，利用“地质学习”的方法来动态建立和维护“端口号/MAC地址映射表”。）

（1）交换机的基本概念。交换机可以有多个端口，每个端口可以连接一个结点，也可连接共享介质的集线器（HUB）；

实现多个端II的并发连接和多个节点的并发传输。交换机通常针对某种局域网设计，交换式局域网的核心设备是

局域网交换机。

（2）交换机的特点：低交换延迟,支持不同传输速率和工作模式（交换机端II支持不同的传输速率一半双工和全

双工模式，交换机可完成不同端口速率之间转换），支持虚拟局域网服务（交换式局域网是虚拟局域网的基础）。

2.局域网交换机的工作原理

交换机须要建立“端口号/MAC地址映射表”，利用“地质学习”的方法来动态建立和维护“端口号/MAC地

址映射表”。

3.交换机的帧转发方式

以太网交换机的帧转发方式包含3类：干脆交换方式、存储转发交换方式、改进的干脆交换方式

•干脆交换方式

交换机只要接收帧并检测目的地址，就马上将该帧转发出去，不用推断是否出错。帧出错检测由结点完成。

优点：交换延迟短；缺点：缺乏检错，不支持不同速率端口之间的帧转发。

・存储转发交换方式

交换机须要完整接收帧并进行差错检测。优点：具有差错检测实力，并支持不同速率端口间的帧转发；缺点：

交换延迟将会延长。

•改进的干脆交换方式

结合上述两种方式，接收到前64B后，推断帧头是否正确，正确转发。对短帧而言，交换延迟同直通交换延

迟；对长帧而言，因为只对帧头（地址和限制字段）检测，交换延迟将会削减。

4.虚拟局域网的工作原理

（1）虚拟网络概念：建立在交换机技术基础上,将局域网上的结点按工作性质与须要划分成若干个“逻辑

工作组”，一个逻辑工作组就是一个虚拟网络。

虚拟网络以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理,工作组的结点不受物理位置的限制（相同工作组的结

点不确定在相同的物理网段上，只要能够通过交换机.互联）。从一个工作组到另一个工作组时，只要通过软件设

定，无需变更结点在网络中的物理位置

（2）组网方法：（4种）

A.利用交换机端口号定义虚拟局域网:逻辑上将交换机端口划分为不同的虚拟子网，当某一端口属于一个虚拟

网时，就不能属于另外一个虚拟子网。缺点：当将结点从一个端口转移到另一个端口时，管理者须要重新配置虚

拟网成员。

B.用MAC地址定义虚拟网络:利用MAC地址定义虚拟局域网，因为MAC地址是与物理相关的地址，因此称为基

于用尸的虚拟网；缺点：全部用户初始时必需配置到至少一个虚拟网，初始配置人工完成，随后可自动跟踪用户。

C.用网络层地址定义虚拟网络:利用IP地址定义虚拟网"优点：用户可按协议类型组成虚拟网，可随意移动不

须要重新配置。缺点：性能比较差，缘由是检查网络层地址比检查MAC地址更费时。

I）.用IP广播组的虚拟网络:基于IP广播组动态建立虚拟网。广播包发送时，动态建立虚拟网，广播组中的全

部成员属于一个虚拟网。它们只是特定时间内特定广播组成员。优点：可依据服务敏捷建立，可跨越路由器与广

域网。

5.虚拟局域网优点

（1）便利网络用户管理，削减网络管理开销。通过虚拟局域网的设置可以在调整用户涉及结点位置变更时，

不须要重新布线。

：2）供应更好的平安性。针对不同的用户可以设置不同的权限和要求，虚拟网是一种简洁、经济和平安的

方法。

（3）改善网络服务质量。虚拟网可以隔离不同的用户组，将同类的用户限制在一个虚拟局域网中，削减广

播风暴的危害，有利于改善网络服务质量。

五、无线局域网

1、无线局域网的应用

体现在4个方面：

•扩充传统局域网：某些特殊环境局域网起不到作用，利用无线解决。

•建筑物之间的互联：邻近的建筑物之间可采纳点到点的无线链路。

•漫游方问：移动设备与无线集线器之间实现漫游访问。

•特殊网络Adhoc：无线自组网采纳一种不须要基站的“对等结构”移动通信模式，网络中的全部用户都可能移

动，每个系统都具备动态搜寻、定位和复原连接的实力。

2、红外无线局域网

技视距方式传播，发送点必需能干脆看到接收点，中间没有阻挡。数据传输技术主要有三种：定向光束红外

传输、全方位红外传输与漫反射红外传输。

3、扩频无线局域网

扩频通信是将数据基带信号频谱扩展几倍或几十倍，以牺牲通唁宽度为代价达到提高无线通信系统的抗干扰

性与平安性。

扩频技术主要有2种：跳频扩频、干脆序列扩频。

・跳频扩频通信

特点：将利用的频带分为多个子频带，子频带称为信道。

每个信道带宽相同，中心频率有伪随机数发生器的随机数确定，变更频率叫跳动系列。

发送端和接收端采纳相同的跳动系列。

•干脆序列扩频通信

特点：将发送数据经过伪随机数发生器产生的伪随机码进行异或操作，再将异或操作的结果调制后发送，全

部接收结点运用相同频段,发送端与接收端运用相同的伪随机码

4、无线局域网标准IEEE802.11

标准规定物理层定义红外、跳频扩频与干脆序列扩频的数据传输。

MAC层分为：分布式协调功能（DCF）和点协调功能子层（PCF）o

MAC层的主要功能是对无线环境的访问限制、供应多个接入点的漫游支持，同时供应数据验正与保密服务。

MAC层支持两种访问方式：无争用服务和争用服务。

无争用服务：系统中存在中心限制结点。中心限制结点的具有点协调功能。

争用服务：类似以太网的随机争用访问限制方式，称为分布协调功能。

六、局域网互联与网桥的工作原理

物理层互连用中继器，数据链路层互连用网桥，网络层互连用路Ft器，高层互连用网关。

1、网桥的工作原理（透亮网桥与源路由网桥）

当多个局域网互联时须要数据链路层的设备--------网桥。

作用是：数据接收、地址过滤与数据转发的作用。

网桥的特点：

A.互联两个采纳不同链路层协议、传输介质与传输速率的网络

B.接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互联网络的通信

C.须要在链路层以上采纳相同协议

D.分隔两个网络之间的广播通信，有利于改善网络的性能与平安性

常见的状况下是网桥连接两个局域网。

留意：

A网桥不更改接收帧的内容与格式，要求在MAC子层以上运用相同协议。

B.网桥连接的两个局域网的数据链路层和物理层的协议可不相同

C.衡量网桥性能指标是每秒钟接收与转发的帧数

D.网桥必需具有寻址实力和路由选择实力

2、网桥的路由选择策略

网桥通过路由表来实现不同网段之间的帧转发。网桥的中工作是构建和维护路由表。路由表是用于记录不同

结点的物理地址与网桥转发端口的关系。

按路由表建立方法分为两类：透亮网桥与源路由网桥。

透亮网桥：透亮网桥的路由表记录3个信息：站地址、端口与时间。

路由表建立过程：网桥初始连入局域网时，路由表为空；当透亮网桥收到一个帧时，它将记录源MAC地址、

帧进入网桥的端口号和时间，然后将帧向全部其它端口转发，网桥在转发的过程中，渐渐建立路由表。

源路由网桥：源路由网桥由发送帧的源结点负责路由选择。

路由表过程：为发觉合适的路庄，源结点以广播方式向目的结点发送一个用于探测的发觉帧，发觉帧在通过

网桥连接的各个局域网中沿着全部可能的路由传送。传送过程中每个发觉帧记录路由，到达目的地后，沿着各自

的路由返回源结点。源结点从全部路由中选择一个最佳路由。

3、网桥与广播风暴

厂播风暴:当网桥的端口一结点地址表中没有结点地址信息时，网桥无法确定从哪个端口转发数据，简洁方

法是厂播传输，但“盲目”广播使无用的通信量剧增，造成“广播风暴”。

网桥工作在链路层，网桥依据源地址与目的地址确定是否将接收和转发数据帧。网桥假如要转发必需存储一

张端口一结点地址表。

当结点在表中不存在时，简洁形成广播风暴。

4、多端口网桥与其次层交换

以太网交换机通过供应在多个端口之间的并发连接提高局域网性能。

从工作角度看，以太网网桥与以太网交换机都工作在链路层,交换机可以看作是一个多端口的网桥。

网桥一般采纳接收、存储、地上过滤与帧转发

交换机完成帧的转发

交换机可以干脆与计算机连接

网桥不是干脆连接计算机而是连接局域网

由于交换机负责完成帧一级的交换，并工作在链路层，因此又被称为其次层交换机。

目前很多交换机具有网桥和路由器的基本功能。

第四章服务器操作系统

本单元概览

一、网络操作系统的特点。

二、网络操作系统的类型与功能。

三、windows网络操作系统。

四、unix网络操作系统。

五、linux网络操作系统。

一、网络操作系统的特点

1、操作系统定义

最靠近硬件的一层系统软件，是计算机与用户之间的接口3

分为单机操作系统和网络操作系统。

从两个方面说明操作系统：

为应用程序供应运行环境，为用户供应简洁便利的工作界面。

管理计算机资源，使资源利用率更高，使上层的应用程序可以获得比硬件供应的功能更多的支持。

操作系统的管理功能：进程管理、内存管理、文件系统、设备I/O。

进程管理：进程是指将执行的程序。操作系统供应了一种启动进程的机制。在DOS中在幽函数.在

Windows和OS/2中用Createprocess,该代码存储在操作系统的内核KERNEL32.DLL文件中。

内存管理：为每一个应用程序安排所必需的内存空间，而不占用其他应用程序的内存。）0S运行于实模

式下。只有1MB的内存编址。Windows运行丁爱护模式下，可以运用扩展内存，假照实内存不够，还要供应虚拟

内存。并能实行某些步骤阻挡应用程序访问不属于它的内存。

文件系统：在DOS中，称作文件表（FAT牛在Windows里，称作虚拟文件表（VFAT）；在OS/2中称作

高性能文件系统（HPFS）。

设备I/O

操作系统的组件：

•驱动程序：是最底层的，干脆限制和监视各类硬件的部分

•内核：核心部分，负责供应基础性、结构性功能

•接口库：一系列特殊程序库，职责是将系统供应的服务包装成应用程序能够运用的应用编程接口（API）

•外围组件：以上3类外的其他部分，用于供应特定高级服务的组件。

这些组件在操作系统中的不同布局形成了操作系统的几种结构。

•简洁结构：如MS-DOS

•内核结构：分为单内核、微内核、外核等。如：unix、linux、windows等为单内核。

网络操作系统除具有单机操作系统功能（进程、文件、内存、I/O设备）外，还具有网络通信，并供应网络

服务功能的操作系统。

二、网络操作系统的类型与功能

1、网络操作系统的基本任务：屏蔽本地资源与网络资源的差异，为用户供应各种基本的网络服务功能，完成网

络共享系统资源的管理，并供应网络系统的平安性服务。

2、典型的网络操作系统具有硬件独立的特征，为此，Microsoft公司提出了HAL（硬件抽象层）的概念。

3、网络操作系统的分类：专用型NCS,通用型NOS。通用型NOS分为变形级系统、基础级系统。

专用的NOS:为某种特定网络应用要求而设计的

通用NOS：供应基本的网络服务功能，满意用户各个领域的须要。

通用型NOS分为：

•变形级系统：在单机OS基础上，通过增加网络功能构成的

•基础级系统：以硬件为基础的，依据网络服务的要求，特地设计的网络OS。

4、NOS结构的发展：对等结构网络操作系统、非对等结构网络操作系统、文件服务器。

5、网络操作系统的基本服务、功能

・文件服务:以集中方式管理共享文件

・打印服务:网络打印服务，本着“先到先服务”的原则。

•数据库服务:依照C/S工作模式，客户端通过SQL语言向数据库服务器发送查找恳求。

•通信服务:客户机与客户机之间的对等通信、客户机与服务器之间的通信服务。

•信息服务:局域网可以通过存储转发或对等方式完成电子邮件服务。

•分布式服务:将分布在不同地理位置的网络中的资源，组织在全局性的、可复制的分布数据库中。

•网络管理服务:供应网络性能分析、网络状态监控、存储管理等。

•Internet/Intranet服务:企业内部网与Internet之间的访问。

三、Windows网络操作系统

1、Windows发展：1985年Windows1.0〜2.0、3.0、NT、95、98、2000、XP、vista

2^WindowsNT：

WindowsNT4〉为两部4）：Windows\TServer服务器端，WindowsNTWorkstation客户J需0

WindowsNT从应用角度的两个概念：域模型和工作组模型。

WindowsNT中域的概念：WindowsNTServer以域为单位实现网络资源的集中管理。在NT域中，只能有一

个主域限制器（运行WindowsNTserver的计算机），还有.备份域限制器与一般限制器,都是运行NTSERVER的计

算机。

3、WindowsNT的特点：

•内存与任务管理:采纳32位体系结构,内存空间可达4G,线程管理，应用程序更有效运行。

・开放体系结构:允许运用不同网络协议。NT内置4种标准网络协议：TCP/IP、WVlink

协议、NetBIOS的扩展用户接口（NetBEUI）,数据链路限制协议。

・内置管理:可以为每个文件规定