软考中级网络工程师学习笔记(考点归纳总结全)(完整资料)

软考中级网络工程师学习笔记(考点归纳总结全)(完整资料)一、计算机网络基础1.计算机网络的定义与分类计算机网络是将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。按覆盖范围可分为广域网（WAN）、城域网（MAN）和局域网（LAN）。广域网覆盖范围大，通常跨城市、国家甚至全球，如因特网；城域网覆盖一个城市范围；局域网一般覆盖一个建筑物或一个校园等较小区域。按拓扑结构可分为总线型、星型、环型、树型和网状型。总线型网络中所有设备连接在一条总线上；星型网络以中央节点为中心，其他节点与之相连；环型网络中节点首尾相连形成一个环；树型网络是一种层次结构；网状型网络节点之间任意连接，可靠性高但成本也高。2.网络协议与体系结构网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。常见的网络协议有TCP/IP协议族、OSI参考模型等。OSI参考模型分为七层，从下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。物理层：负责传输比特流，规定了接口的机械、电气、功能和规程特性，如电缆、光纤、网卡等都属于物理层设备。数据链路层：将物理层的比特流封装成帧，实现差错控制和流量控制。常见的协议有以太网协议，数据链路层设备有网桥、交换机等。网络层：负责将数据包从源端传输到目的端，进行路由选择和寻址。IP协议是网络层的核心协议，网络层设备有路由器。传输层：提供端到端的可靠传输或不可靠传输。TCP（传输控制协议）提供可靠的面向连接的传输，UDP（用户数据报协议）提供不可靠的无连接传输。会话层：负责建立、管理和终止会话，例如在远程登录、文件传输等应用中进行会话控制。表示层：处理数据的表示和转换，如数据的加密、解密、压缩、解压缩等。应用层：为用户提供应用程序接口，常见的应用层协议有HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等。TCP/IP协议族是目前最广泛使用的网络协议，它分为四层，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层，与OSI参考模型有一定的对应关系。二、数据通信基础1.数据通信的基本概念数据通信是指在不同计算机之间传输数据的过程。涉及到的基本概念有：数据：是对客观事物的符号表示，如数字、文字、图像等。信号：是数据的电气或电磁表现，分为模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变化的信号，数字信号是离散的信号。信道：是信号传输的通道，分为物理信道和逻辑信道。物理信道是指传输信号的物理介质，如电缆、光纤等；逻辑信道是指在物理信道上通过复用等技术建立的虚拟信道。带宽：指信道能够传输的最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）。在计算机网络中，带宽也常用来表示数据传输速率，单位是比特每秒（bps）。2.数据编码与调制数据编码：将数据转换为适合在信道上传输的信号形式。常见的编码方式有：不归零码（NRZ）：用高电平表示1，低电平表示0。曼彻斯特编码：将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平表示1，反之表示0。曼彻斯特编码自带时钟信号，便于同步。差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终有跳变，位开始边界有跳变表示0，无跳变表示1。调制：将数字信号转换为模拟信号的过程。常见的调制方式有：幅度调制（AM）：通过改变载波信号的幅度来表示数字信号。频率调制（FM）：通过改变载波信号的频率来表示数字信号。相位调制（PM）：通过改变载波信号的相位来表示数字信号。3.多路复用技术多路复用技术是指在一条物理信道上同时传输多个信号的技术，目的是提高信道的利用率。常见的多路复用技术有：频分多路复用（FDM）：将信道的可用带宽划分为多个互不重叠的频段，每个频段分配给一个信号使用。例如，有线电视系统就是利用FDM技术在一根电缆上传输多个电视频道的信号。时分多路复用（TDM）：将时间划分为若干个时间片，每个时间片分配给一个信号使用。TDM又分为同步时分多路复用和异步时分多路复用。同步时分多路复用按照固定的顺序依次分配时间片，而异步时分多路复用根据用户的需求动态分配时间片。波分多路复用（WDM）：主要用于光纤通信，将不同波长的光信号复用在一根光纤中传输。三、局域网技术1.以太网以太网是目前应用最广泛的局域网技术。以太网采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议来解决多个节点同时访问共享介质的冲突问题。以太网的帧结构由前导码、帧起始定界符、目的地址、源地址、长度/类型、数据和帧校验序列等部分组成。以太网的传输速率不断提高，常见的有10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps等。快速以太网（100Mbps）采用星型拓扑结构，使用双绞线作为传输介质；千兆以太网（1Gbps）和万兆以太网（10Gbps）除了使用双绞线外，还可以使用光纤作为传输介质。2.无线局域网（WLAN）无线局域网使用无线通信技术来实现网络连接。常见的无线标准有IEEE802.11系列，包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等。802.11b工作在2.4GHz频段，最高传输速率为11Mbps；802.11a工作在5GHz频段，最高传输速率为54Mbps；802.11g工作在2.4GHz频段，最高传输速率为54Mbps；802.11n工作在2.4GHz和5GHz频段，最高传输速率可达600Mbps；802.11ac工作在5GHz频段，最高传输速率可达数Gbps。无线局域网的拓扑结构主要有基础结构型和自组织型。基础结构型需要一个接入点（AP）作为中心节点，移动设备通过AP接入网络；自组织型中节点之间直接通信，不需要AP。3.虚拟局域网（VLAN）虚拟局域网是将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的技术。VLAN可以不受物理位置的限制，将不同地理位置的设备划分到同一个逻辑子网中。VLAN的划分方式有多种，常见的有基于端口划分、基于MAC地址划分、基于网络层协议划分等。基于端口划分是最常用的方式，将交换机的某些端口划分为一个VLAN；基于MAC地址划分是根据设备的MAC地址来划分VLAN；基于网络层协议划分是根据网络层协议（如IP、IPX等）来划分VLAN。四、广域网技术1.广域网的接入技术公共交换电话网（PSTN）：是一种以模拟技术为基础的电话网络，通过调制解调器（Modem）将计算机的数字信号转换为模拟信号在PSTN上传输，最高传输速率一般为56Kbps。综合业务数字网（ISDN）：是一种数字通信网络，提供端到端的数字连接。ISDN分为窄带ISDN（NISDN）和宽带ISDN（BISDN）。NISDN提供两种接口，基本速率接口（BRI）由2个B信道和1个D信道组成，B信道用于传输数据，D信道用于传输控制信息，总速率为144Kbps；基群速率接口（PRI）在我国由30个B信道和1个D信道组成，总速率为2.048Mbps。非对称数字用户线（ADSL）：是一种利用现有电话线路进行高速数据传输的技术。ADSL的下行速率和上行速率不对称，下行速率最高可达8Mbps，上行速率最高可达1Mbps。光纤接入技术：包括光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）和光纤到户（FTTH）等。光纤具有带宽高、传输距离远、抗干扰能力强等优点，是未来宽带接入的发展方向。2.广域网协议PPP协议：是一种数据链路层协议，用于在不同网络设备之间建立、配置和测试数据链路连接。PPP协议支持多种网络层协议，如IP、IPX等，并且具有身份验证、压缩等功能。帧中继：是一种面向连接的分组交换技术，它简化了X.25协议的一些功能，提高了传输效率。帧中继主要用于广域网连接，提供虚电路服务，分为永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）。ATM（异步传输模式）：是一种高速分组交换技术，采用固定长度的信元（53字节）进行数据传输。ATM具有高速、低延迟、支持多种业务等优点，常用于骨干网络。五、网络设备与网络互连1.网络设备网卡：是计算机与网络连接的接口设备，负责将计算机的数据转换为适合在网络上传输的信号，以及将接收到的信号转换为计算机能够处理的数据。网卡的主要参数有传输速率、接口类型等。交换机：是一种数据链路层设备，根据MAC地址转发数据帧。交换机可以分割冲突域，提高网络的性能。交换机分为二层交换机、三层交换机等。二层交换机基于MAC地址进行转发，三层交换机除了具有二层交换功能外，还可以进行路由选择，实现不同子网之间的通信。路由器：是一种网络层设备，根据IP地址进行路由选择，将数据包从一个网络转发到另一个网络。路由器可以连接不同类型的网络，如局域网和广域网。路由器的主要功能包括路由选择、数据包转发、网络安全等。2.网络互连网络互连是指将不同的网络连接在一起，实现资源共享和信息传递。网络互连的方式有多种，常见的有局域网局域网互连、局域网广域网互连等。在网络互连中，需要解决的问题包括地址转换、协议转换、路由选择等。例如，在局域网广域网互连中，通常需要使用路由器进行连接，并进行网络地址转换（NAT），将局域网内部的私有IP地址转换为公网IP地址，以便与外部网络进行通信。六、网络安全1.网络安全概述网络安全是指保护网络系统中的硬件、软件和数据不受未经授权的访问、破坏、更改或泄露。网络安全的目标包括保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性。2.网络安全技术防火墙：是一种网络安全设备，用于控制网络之间的访问。防火墙可以根据预先设定的规则，对进出网络的数据包进行过滤，阻止非法的访问。防火墙分为包过滤防火墙、状态检测防火墙和应用层防火墙等。入侵检测系统（IDS）：是一种对网络中的异常行为进行检测和报警的系统。IDS可以实时监测网络流量，发现入侵行为并及时采取措施。IDS分为基于网络的入侵检测系统（NIDS）和基于主机的入侵检测系统（HIDS）。加密技术：是保护数据安全的重要手段。加密技术分为对称加密和非对称加密。对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，常见的对称加密算法有DES、AES等；非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥，公钥用于加密，私钥用于解密，常见的非对称加密算法有RSA等。虚拟专用网络（VPN）：是一种通过公共网络建立安全通道的技术。VPN可以在不安全的网络上建立安全的连接，实现远程访问和数据传输。VPN的实现方式有多种，常见的有基于IPsec的VPN和基于SSL/TLS的VPN。七、网络管理1.网络管理的概念与功能网络管理是指对网络中的设备、资源和用户进行管理和维护，以确保网络的正常运行和高效使用。网络管理的功能包括配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和计费管理等。配置管理：负责管理网络设备的配置信息，包括设备的参数设置、接口配置等。故障管理：及时发现和解决网络中的故障，确保网络的可靠性。性能管理：监测网络的性能指标，如带宽利用率、延迟等，以便进行优化和调整。安全管理：保护网络的安全，防止非法访问和攻击。计费管理：对网络用户的使用情况进行计费。2.网络管理协议简单网络管理协议（SNMP）：是一种广泛使用的网络管理协议，用于管理和监控网络设备。SNMP采用客户端服务器模型，管理站作为客户端，被管理设备作为服务器。SNMP定义了管理信息库（MIB），用于存储网络设备的管理信息。公共管理信息协议（CMIP）：是一种基于OSI参考模型的网络管理协议，具有较强的功能和扩展性，但由于其复杂性，应用不如SNMP广泛。八、网络规划与设计1.网络规划的步骤需求分析：了解用户对网络的功能、性能、可靠性等方面的需求。可行性研究：评估网络建设的技术可行性、经济可行性和操作可行性。网络拓扑设计：确定网络的拓扑结构，如星型、环型等。设备选型：选择合适的网络设备，如交换机、路由器等。网络安全设计：设计网络的安全策略，如防火墙、入侵检测等。网络实施与测试：按照设计方案进行网络建设，并进行测试和调试。2.网络设计的原则实用性原则：网络设计应满足用户的实际需求，避免过度设计。可靠性原则：确保网络的可靠性，采用冗余设计、备份等措施。可扩展性原则：网络应具有良好的扩展性，以便未来进行升级和扩展。安全性原则：保障网络的安全，防止非法访问和攻击。经济性原则：在满足需求的前提下，尽量降低网络建设和维护成本。九、计算题1.带宽与数据传输速率计算已知某信道的带宽为B（Hz），采用n进制编码，根据奈奎斯特定理，无噪声信道的最大数据传输速率R为：R如果考虑噪声的影响，根据香农定理，信道的最大数据传输速率R为：R其中S/N为信噪比，通常用分贝（dB）表示，S/例如，某信道带宽为4000Hz，采用4进制编码，无噪声时的最大数据传输速率为：R2.IP地址计算IP地址分为A、B、C、D、E五类。A类地址的范围是55，默认子网掩码为；B类地址的范围是55，默认子网掩码为；C类地址的范围是55，默认子网掩码为。计算子网划分时，需要根据给定的子网掩码来确定子网数量和每个子网的可用主机数。例如，将一个C类网络划分为4个子网，需要借用2位主机位作为子网位（因为=4），新的子网掩码为92。每个子网的可用主机数为−十、综合应用题1.网络故障排查当网络出现故障时，需要按照一定的步骤进行排查。首先，检查物理连接是否正常，包括网线是否插好、设备是否通电等；然后，检查网络配置是否正确，如IP地址、子网掩码、网关等；接着，使用网络诊断工具，如ping命令、tracert命令等，来确定故障的位置。例如，当无法访问某个网站时，可以先使用ping命令测试与该网站的连通性。如果ping不通，可能是网络连接问题或该网站服务器故障