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（软考）系统分析师——数据通信与计算机网络

ps:本博客内容仅针对博主复习期间对考点的一些总结，内容可能不全面，希望有海涵。也欢迎您补充和指导错误~~

基础数据通信知识

信道

  • 信源：通信中产生和发送信息的一端；
  • 信宿：接收信息的一端；
  • 信道：信源与信宿之间的通信线路；
  • 最重要的特点是信道容量，即信道上数据能达到的传输速率；
  • 带宽是影响信道传输速率的客观因素，是指受发送机和传输媒体特性限制的带宽，通常用赫兹或每秒周期表示；
  • 带宽模拟信道W=最高频率f2-最低频率f1.理想码元的传输速率N=2W，W是理想的低通道带宽，单位为赫兹；
  • 噪声：信息在传输过程中受到外界干扰，会降低信道传输速率；
  • 信道的极限信息传输速率C=Wlog2(1 S/N)bps，W信道带宽，S信道内传输的信号的平均功率，N高斯噪声功率在信道内；

数据调制和编码

模拟数据通道传模拟数据

  • 通过模拟通道传输模拟数据的调制方法主要包括：
    • 调幅(AM)
      • 最常见的应用是 收音机
      • AM载波频率固定，载波振幅随原始数据的幅度而变化；
    • 调频(FM)
      • 属于调度调制，是指载波频率随着基带数字信号而变化；
    • 调相(PM)
      • 属于调度调制，是指载波的初始相位随着基带数字信号的变化而变化

数字通道传输模拟数据

  • 在数字通道上传输模拟数据必须转换为数字信号，称为数字化；
  • 模拟数据数字化的主要方法是 脉码调制（PCM)，PCM三步
    • 采样
      • 取样率是模拟信号最高频率的两倍；
    • 量化
      • 将样本的连续值转换为离散值，类似于圆周长期使用的内切正多边形的方法。通常提到的8位和16位的声音是指2位8、216位量化；
    • 编码
      • 将量化样本值转换为相应的二进制代码

模拟通道传输数字数据

  • 计算机拨号上网，电话网络传输模拟数据，计算机只能发送数字数据，涉及模拟信道传输数字信号的转换，即数据调制和解调；
  • 数字数据调制为模拟信号，选择一定频率的正弦信号作为载波来运输要传输的数字数据，用带传输的数字数据改变载波的振幅值、频率或相位，然后在接收端恢复信号

数字数据通道传输数字数据

  • 在数据通信中，编码的作用是信号来表示数字信息，例如 单极性编码、极化编码、双极性编码
  • 非归零编码
  • 归零编码
  • 双相位编码
  • mBnX编码

网络系统结构

  • 网络系统结构设计的主要任务是确定各层网络的层次结构和协议；

网络分类

开放系统互联参考模型模型(OSI/RM)

层的名称 传送信息 主要功能 详细说明 网络设备
应用层 报文 处理网络应用 为终端用户提供各种应用程序接口和用户接口
表示层 报文 数据表示 应用层可以根据其服务解释数据的含义，通常包括数据编码协议和当地句法的转移
会话层 报文段 互联主机通信 负责远程用户或过程之间的通信管理，通常包括通信控制、检查点设置、重建中断传输链路、名称搜索和安全验证服务
传输层 报文段 端到端连接 发送端和接收端的端到端数据分组传输，负责确保数据包没有错误、顺序、丢失和冗余传输，其服务访问点为端口
网络层 IP数据报/分组 分组传输和路由选择 解决路由选择、网络拥塞、异构网络互联等问题，通过网络连接交换传输层实体发布的数据，服务访问点为逻辑地址(网络地址) 路由器
数据链路层 帧 以帧为单位的信息传输 建立维护和释放网络实体之间的数据链路，将流量控制和错误控制结合起来，包括MAC和LLC服务访问点是物理地址 网卡、网桥
物理层 比特流 二进制位传输 通信设备的机械、电气、功能和规程特征是通过一系列协议定义的 集线器、重发器、调制解调器
  • 物理故障：
    • 主要表现在设备的物理连接是否合适，连接电缆是否正确；
    • 最好的方法是确定路由器端口的物理连接是否完好show interface 命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，检查端口状态，协议建立状态和EIA状态

常用的网络协议(TCP/IP协议族）

  • TCP/IP协议族大致可分为四层：
    • 应用层(对应上述模型) 应用层和表示层)
    • 传输层(对应上述模型) 会话层和传输层li
    • 网络层（对应上述模型的 网络层）
    • 网络接口层（对应上述模型的 数据链路层和物理层）
TCP/IP协议族4层名称 对应于OSI/RM模型 协议名 作用
应用层 应用层和表示层 FTP 网络上两台计算机传送文件的协议，是通过Internet把文件从客户机复制到服务器上的一种途径
TFTP 用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务
HTTP 用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议
SMTP(简单邮件传输协议) 提供可靠且有效的电子邮件传输协议
DHCP(动态主机配置协议) 通过租约的概念，有效且动态的分配客户端的TCP/IP设定
NFS 是FreeBSD支持的文件系统中的一种，允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件，使用NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件
Telnet(远程登录协议) 基本功能是允许用户登录进入远程主机系统
DNS(域名系统) 用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务
SNMP(简单网络管理协议) 为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的，指一系列网络管理规范的集合，包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念
传输层 会话层和传输层 TCP 为应用程序提供一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务，一般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合
UDP 是一种不可靠的、无连接的协议，错误检测功能比TCP弱，但有助于提高传输速率，一般用户传输数据量大，对可靠性要求不是很高，但要求速度快的场合
网络层 网络层 IP 所提供的服务常被认为是无连接的和不可靠的，主要提供网际层功能，提供端到端的分组分发功能以及很多的扩充功能
ICMP(网际控制报文协议) 一个专门用于发送差错报文的协议，是IP协议中一种尽量避免差错并能在发生差错时报告的机制
IGMP(网际组管理协议) 允许Internet主机参加多播，也就是IP主机用做向相领多目路由器报告多目组成员的协议
ARP(地址解析协议) 用于动态完成IP地址向物理地址的转换
RARP(反向地址解析协议) 用于动态完成物理地址向IP地址的转换
网络接口层 数据链路层和物理层 IEEE 802.3的CSMA/CD 一种争用型的介质访问控制协议，工作在数据链路层；关键是载波监听和冲突检测，信道空闲，立即发送；信道忙，继续监听
IEEE 802.5的TokingRing
  • TCP/IP协议不包含具体的物理层和数据链路层，只定义了网络接口层作为物理层的接口规范
  • 网络接口层处在TCP/IP协议的最底层，主要负责管理为物理网络准备数据所需的全部服务程序和功能。
  • DHCP（动态主机配置协议）协议
    • 可以自动分配IP地址，便于网络管理员依据上网实际用户数合理、动态的分配地址资源，从而达到减轻工作量的目的。由于IP地址资源的分配是由服务器依据地址池进行分配的，减少了分配地址出错的可能，但地址的分配和域名解析不存在直接的联系，无法做到提高域名解析速度
    • Windows操作系统中，DHCP提供的IP地址默认租约期是8天；
    • 在有多个DHCP服务器响应时，客户机通常选择最先响应的DHCP服务器提供的地址
    • 客户机可以通过中继代理跨网段申请DHCP服务器提供的IP地址
    • 客户机一直使用DHCP服务器分配给它的IP地址，在租约期50%时开始请求更新租约

端口（0-65535）

  • 端口号可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议，使一个接收端计算机系统能够确定他所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件；
  • 任何TCP/IP实现所提供的服务都用知名的1-1023之间的端口号，这些知名的端口号由Internet号分配机构(IANA)来管理；
  • SMTP:25；POP3:110；DNS:53；WWW服务:80；FTP在客户与服务器的内部建立两条TCP连接，一条是控制连接，端口号为21，另一条是数据连接，端口号为20
  • 256-1023之间的端口号通常由UNIX系统占用，以提供一些特定的UNIX服务
  • 1024-49151叫已注册端口号，被一些公司用于自己的某些协议

网络地址与子网掩码

  • IP地址分类
类名 地址范围 网络号和主机号 可指派的网络数 最多可连接的主机数 使用场景
A类 0~127 7位网络号，24位主机号 27－2（126） 224－2 大型网络
B类 128~191 14位网络号，16位主机号 214－1 216－2 中等规模的网络
C类 192~223 21位网络号，8位主机号 221－1 28－2 校园网等小型网络
D类 224~239 不分网络地址和主机地址，是一个专门保留的地址，并不指向特定网络 多点广播
E类 240~255 不分网络地址和主机地址 为将来使用所保留
  • 特殊情况：
  • IP地址 = 网络号 + 主机号
    • 主机号全为1的地址用于广播，称为广播地址
    • 主机号全为0，网络号就是本网的地址
    • 网络号全为0，后面的主机号表示本网地址
    • 网络号全为1和32位全为0的地址为保留地址
    • 保留地址
      • 网络地址：主机号全0
      • 子网掩码：网络号全1，主机号为0，用于计算网络地址用

IPv6

  • IPv6地址分为3种类型：单播地址、组播地址、任意播地址
  • 与IPv4相比，IPv6的优势：
    • IPv6具有更大的地址空间
    • IPv6使用更小的路由表
    • IPv6增加了增强的组播支持及对流的支持，使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台；
    • IPv6加入了对自动配置的支持
    • IPv6具有更高的安全性
  • 从IPv4过渡到IPv6的技术
    • 双协议栈
    • 隧道技术

虚拟局域网(VLAN)

  • 实现VLAN的划分有多种方法：
    • 按交换机端口号划分
    • 按MAC地址划分
    • 按第三层协议划分
    • IP组播VLAN
    • 基于策略的VLAN
    • 按用户定义、非用户授权划分
    • 在无线局域网中，AP的作用是无线接入
    • IEEE 802.16工作组提出的无线接入系统空中接口标准是WiMAX，它比Wi-Fi的覆盖范围更广，数据速率更高

常见网络设备

网络接入技术：局域网连接广域网

  • 几种常见的接入网技术
    • 1.异步传输模式
      • 按照时分多路复用的原理将信息从一个节点送到另一个节点，可以分为同步传输和异步传输模式
    • 2.帧中继
      • 考高层协议进行差错矫正，从分利用光纤和数字网络技术，支持交换虚电路（SVC）、永久虚电路（PVC）
    • 3.综合业务数据网
    • 4.同步光网络
    • 5.Internet接入与接口层协议
      • 采用主机方式接入，根据通信线路的不同，可以分为SLIP(串行线路网际协议)/PPP/PPPoE(以太网上的PPP)方式和DDN(数字数据网)专线方式
    • 6.FTTx和LAN接入（光纤+局域网）
      • 根据光纤深入用户的程度分：
        • FTTC(光纤到路边)
        • FTTZ（光纤到小区）
        • FTTB（光纤到大楼）
        • FTTF（光纤到楼层）
        • FTTH （光纤到户）
      • 无源光纤网络(PON)是实现FTTB的关键性技术;
      • PON技术主要有
        • APON(基于ATM的无源光网络)
          • 分别选择ATM和PON作为网络协议和网络平台 ，传送的是53个字节的固定长度信元，采用无缘双星型拓扑，使用时分复用和时分多址技术，实现信源中继、局域网互联、电路仿真、普通电话业务等
        • EPON(基于以太网的无源光网络)
          • 是以太网技术的发展新趋势，传送的是可变长度的数据包
    • 7.电话线路接入
    • 8.同轴和光纤接入
    • 9.无线接入
      • 无线接入技术是指在终端用户和交换节点间的接入网全部或部分采用无线传输方式
      • 移动通信技术三个发展阶段
        • 第一代移动通信系统是模拟通信，采用FDMA调制技术，频谱利用率低
        • 第二代移动通信系统是数字通信系统，采用TDMA的数字调制方式，对系统容量限制较大；
        • 第三代移动通信系统是采用CDMA数字调制技术，大容量、高质量、综合业务、软切换
      • 无线网络技术从服务范围上可以分为
        • 无线局域网
          • 通过无线介质（微波、激光、红外线）发送和接收数据
        • 无线城域网（LMDS、MMDS）
        • 无线广域网（卫星通信技术）

综合布线系统

网络规划与设计

  • 需要规划的方面：
    • 网络的功能要求
    • 网络的性能要求
    • 网络运行环境的要求
    • 网络的可扩充性和可维护性要求
  • 网络设计方面主要采用的方式：层次式，引入3个关键层
    • 核心层
      • 主要目的在于通过高速转发通信，提供优化、可靠的骨干传输结构
      • 提供不同区域或者下层的高速连接和最优传送路径
    • 汇聚层
      • 不是必须的，是核心层和终端用户接入层的分界面，完成网络访问策略控制、数据包处理、过滤、寻址，以及其他数据处理的任务
      • 将网络业务连接到接入层，并实施与安全、流量负载和路由相关的策略，为了保证核心层连接运行不同协议的区域，各种协议的转换都应该在汇聚层完成
      • 一般汇聚层不需要设计冗余组件
    • 接入层（访问层）
      • 直接面向用户连接或访问网络的部分
      • 接入层为局域网接入广域网或终端用户访问网络提供接入，接入层负责一些用户管理功能，包括地址认证、用户认证和计费管理等内容

标签： 反极性系列射频同轴连接器

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