网络工程师四级笔记
- 前言:
- 系列博文
- 计算机网络
- 第一章 网络技术基础
-
- 1. ARPANET
- 2. 无线自组网(Ad hoc)
- 3. Windows NT 操作系统
- 4. Microsoft Windows 操作系统
- 5. Unix 操作系统
- 6. Linux 操作系统
- 7. 计算机网络特征
- 8. 计算机网络分类
- 9. 无线传感器网(WSN)
- 10. 网络拓扑结构
- 11. 网络拓扑分类
- 12. 数据传输速率
- 13. 误码率
- 14. 数据报(DG)与虚电路(VC)
- 15. 网络协议的概念
- 16. 构成网络协议 3 要素
- 17. 网络系统结构
- 18. OSI 各层的主要功能
- 19. TCP/IP 协议
- 20. TCP/IP 应用层与 OSI 对应关系
- 21. TCP/IP 各层的主要功能
- 22. 发展计算机网络 4 个阶段
- 23. 总线局域网的特点
- 第二章 局域网基础
-
- 1. 局域网
- 2. 局域网的 3 种类型
- 3. CSMA/CD 与 Token Bus、Token Ring 的比较
- 4. 高速 Ethernet
- 5. IEEE 802 协议标准
- 6. IEEE 802 参考模型与 OSI 参考模型
- 7. CSMA/CD 的发送流程
- 8. Ethernet 帧结构
- 9. 交换式以太网
- 10. 交换机如下 4 个基本功能
- 11. 交换机的交换方式
- 12. 交换机交换带宽计算
- 13. 虚拟局域网
- 14. 快速以太网
- 15. 100ASE-T 的 3 物理层标准。
- 16. 千兆以太网
- 17. 局域网物理层(LAN PHY)标准
- 18. 无线局域网技术
- 19. 无线局域网 4 个应用领域
- 20. 扩频技术
- 21. AAA 服务器
- 22. .IEEE 802.1X
- 23. 无线接入技术
- 24. 万兆以太网
- 25. 物联网
- 26. IEEE 802.11g
- 27. 以太网地址
前言:
系列博文
1.四级网络工程师和四级信息安全工程师的考试说明和学习方法
2.四级网络工程师笔记-操作系统(上)
三、四级网络工程师笔记-操作系统(中)
4.四级网络工程师笔记-操作系统(下)
5.四级网络工程师笔记-计算机网络(上)
6.四级网络工程师笔记-计算机网络(中)
7.四级网络工程师笔记-计算机网络(下)
计算机网络
第一章 网络技术基础
1. ARPANET
? ARPANET 世界上第一个为美国国防高等研究计划署开发的封包交换网络,是全球互联网的始祖。
? ARPANET 它是计算机网络技术发展的里程碑,其研究在促进网络技术发展和理论体系形成方面发挥了重要作用 Internet 形成奠定了坚实的基础。
2. 无线自组网(Ad hoc)
? 无线自组网(Ad hoc)它是在无线分组网的基础上发展起来的;
? 是一种特殊的无线、自组织、对等、多跳、移动网络;
? 它采用一种不需要基站的“对等结构”移动通信网络;
? 它在军事和特殊应用领域具有重要的应用前景。
3. Windows NT 操作系统
? Windows NT 3.1 操作系统是微软开发的闭源系统 32 位操作系统,可提供全面的网络服务功能。
? Windows NT 4.0 是在 Windows NT 3.5 由于采用客户机/服务器的工作模式,改进版本,Windows NT 操作系统可分为两部分:Windows NT Server 与 Windows NT Workstation。
4. Microsoft Windows 操作系统
? Microsoft Windows是微软制作开发的桌面操作系统;
? Windows采用图形模式 GUI,比起之前的DOS使用指令的方式更加人性化;
? Windows 是闭源系统,不向用户开放源代码。
5. Unix 操作系统
? Unix 主要用于服务器端的典型操作系统;
? 1969年,AT&T公司的Kennethl.Thompson用汇编语言编写 Unix第一版V1.目的是为开发新软件的程序员提供工具。
? Unix 作为工业标准已经被很多计算机厂商接受,并广泛应用于大型机、中型机、小型机、工作站与微型机上,特别是工作站中几乎全部采用 Unix 系统。
? TCP/IP 作为 Unix 核心部分,使 Unix 与 TCP/IP 共同普及发展。
? Unix 是为小型机环境开发的操作系统,采用集中、分时、多用户的系统结构。
? 1993 年,Unix 国际和开放系统基金会(00SF)合作公共开放软件环境(C0SE)组织,为 Unix 为标准化奠定基础。
6. Linux 操作系统
? Linux 一套免费使用和自由传播的类别 Unix 操作系统。
? Linux 继承了 Unix 以网络为核心的设计理念是一种性能稳定的多用户网络操作系统,可作为服务器使用。
? Linux 是基于 GNU 开源操作系统。
? Linux 核心部分是其核心,提供 KDE 用户界面。
? 常见的 Linux 主要包括发行版 RedHat、Mandrake、Slackware、SUSE、TurboLinux、Debian、Caldera、Ubuntu,以及国内蓝点和红旗 Linux 等。
7. 计算机网络特征
? 建立计算机网络的主要目的是共享计算机资源。
? 互联计算机是一种独立的自主计算机,分布在不同的地理位置。互联网计算机之间没有明确的主从关系,每台计算机都可以上网或脱网。
? 联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。
8. 计算机网络分类
? 根据覆盖的地理范围,可分为以下几类 四类:广域网、城域网、局域网和个人区域网。
? 按覆盖距离从大到小排列:
① 广域网(Wide Area Network,WAN):覆盖100?1000km的网络。
② 城域网(Metropolitan Area Network,MAN):覆盖10?100km的网络;
③ 局域网(Local Area Network,LAN):覆盖 10m~10km的网络;
④ 个人区域网(Personal Area Network,PAN):连接用户计算机 10m计算机,打印机,PDA网络与智能手机等数字终端设备。
9. 无线传感器网(WSN)
⚫ 由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器结点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。
⚫ WSN 是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。
⚫ WSN 中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络。
⚫ 无线传感器网使用的无线通信技术主要包括 IEEE802.11 标准的 WLAN、IEEE 802.15.4 标准的无线个人区域网(6LoWPAN)技术、蓝牙(Bluetooth)技术、ZigBee 技术。
10. 网络拓扑结构
⚫ 拓扑学是将实体抽象成与其大小、形状无关的“点”,将连接实体的线路抽象成“线”,进而研究“点”“线”“面”之间的关系。
⚫ 计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构,反映网络中各实体之间的结构关系。
⚫ 计算机网络拓扑是指通信子网的拓扑结构。
11. 网络拓扑分类
基本的网络拓扑有五种:星形、环形、总线形、树形与网状。
⚫
星形拓扑结构的主要特点是:
① 节点通过点-点通信线路与中心节点连接。
② 中心节点控制全网的通信,任何两节点之间的通信都要通过中心节点。
③ 星形拓扑结构简单,易于实现,便于管理。
④ 网络的中心节点是全网性能与可靠性的瓶颈,中心节点的故障可能造成全网瘫痪。
⚫
环形拓扑结构的主要特点是:
① 节点通过点-点通信线路连接成闭合环路。
② 环中数据将沿一个方向逐站传送。
③ 环形拓扑结构简单,传输延时确定。
④ 环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何一个节点出现线路故障, 都可能造成网络瘫痪。
⑤ 为了方便节点的加入和撤出,控制节点数据传输顺序,保证环的正常工作,需要设计复杂的环维护协议。
⚫
总线形拓扑结构的主要特点是:
① 所有节点连接到一条作为公共传输介质的总线,以广播方式发送和接收数据。
② 当一个节点利用总线发送数据时,其他节点只能接收数据。
③ 如果有两个或两个以上的节点同时发送数据时,就会出现冲突,造成传输失败。
④ 总线形拓扑结构的优点是结构简单,缺点是必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。
⚫
树形拓扑结构的主要特点是:
① 节点按层次进行连接,信息交换主要在上、下节点之间进行,相邻及同层节点之间通常不进行数据交换, 或数据交换量比较小。
② 树形拓扑可以看成是星形拓扑的一种扩展,树形拓扑网络适用于汇集信息。
⚫
网状拓扑结构的主要特点是:
① 节点之间的连接是任意的,没有规律,故又被称为无规则型。
② 网状拓扑的优点是系统可靠性高,广域网一般都采用网状拓扑。
网状拓扑结构复杂,必须采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法。
12. 数据传输速率
⚫ 数据传输速率是每秒钟传输构成数据的二进制比特数;
⚫ 单位为比特/秒(bit/second)记作 bps。
⚫ 对于二进制数据,数据传输速率为:
S=1/T(bps)
其中,T 为发送 1 比特所需的时间。
1B=8b
1kbps=1103bps 1Mbps≈1103Kbps 1Gbps≈1103Mbps 1Tbps≈1103Gbps
⚫ 奈奎斯特准则指出:如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号,则前后码元之间不会产生相互窜扰。因此,对于二进制数据信号的最大数据传输速率 Rmax与通信信道带宽B(B=f,单位Hz)的关系可以写为:
Rmax=2*f(bps)
对于二进制数据,如果信道带宽 S=f=3000Hz,则最大数据传输速率为 6000bps。
13. 误码率
误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率,它在数值上近似等于:
Pe=Ne/N
其中 A 为传输的二进制码元总数,I 为被传错的码元数。
⚫ 误码率是衡量数据传输系统在正常工作状态下的传输可靠性的参数。
⚫ 对于实际的数据传输系统,需要根据实际情况提出误码率要求。在数据传输速率确定后,误码率越低,传输系统设备越复杂、造价越高。
⚫ 对于实际的数据传输系统,如果传输的不是二进制码元,需要折合成二进制码元来计算。
14. 数据报(DG)与虚电路(VC)
⚫ 分组交换技术可以分为两类:数据报(Datagram,DG)与虚电路(VirtualCircuit,VC)。
⚫ 数据报方式主要有以下几个特点:
① 同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。
② 同一报文的不同分组到达目的主机时可能出现乱序、重复与丢失现象。
③ 每个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址。
④ 数据报方式的传输延迟较大,适用于突发性通信,不适用于长报文、会话式通信。
⑤ 数据报是报文分组存储转发的一种形式,在数据报方式中,分组传输前不需要在源主机与目的主机之间预先建立“线路连接”。
⚫ 虚电路方式主要有以下几个特点:
① 在每次传输分组之前,在源主机与目的主机之间建立一条虚电路。
② 所有分组都通过虚电路顺序传输,分组中不必携带目的地址、源地址等信息。分组到达目的主机时不会出现乱序、重复与丢失现象。
③ 分组通过虚电路上的每个路由器时,路由器只需要进行差错检测,而不需要进行路由选择。
④ 路由器可以与多个主机之间通信建立多条虚电路。
15. 网络协议的概念
⚫ 计算机网络是由多个主机组成,主机之间需要不断地交换数据。
⚫ 为了在主机之间有条不紊地交换数据,每个主机都必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则精确地规定交换数据的格式和时序。
⚫ 这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议(Protocol)。
16. 网络协议组成 3 要素
① 语法:即用户数据与控制信息的结构和格式,以及数据出现的顺序。
② 语义:即解释控制信息每个部分的意义,它规定了需要发送何种控制信息,以及完成的动作与所作的响应。
③ 时序:即对事件发生顺序的详细说明。
17. 网络体系结构
⚫ 为了保证网络中大量计算机之间有条不紊地交换数据,入们必须制定大量的协议,构成一套完整的协议体系。
⚫ 对于结构复杂的网络协议体系来说,最好的组织方式是层次结构模型。
⚫ 计算机网络中引入了一个重要的概念——网络体系结构。
⚫ 网络体系结构釆用层次结构的方法具有以下优点:
① 各层之间相互独立。
② 灵活性好。
③ 易于实现和标准化。
18. OSI 各层的主要功能
⚫ 1974 年,ISO(国际标准化组织,主要从事网络协议标准化工作)发布著名的 ISO/IEC 7498 标准,它定义了网络互联的七层框架,即开放系统互联(Open System Internetwork,OSI)参考模型
⚫ OSI 参考模型结构包括以下 7 层:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表承层和应用层。
**)**
① 物理层是 OSI 参考模型的最底层。
② 物理层利用传输介质为通信的网络主机之间建立、管理和释放物理连接,实现比特流的透明传输,为数据链路层提供数据传输服务。
③ 物理层的数据传输单元是比特。
)
① 数据链路层的低层是物理层,相邻高层是网络层。
② 数据链路层在物理层提供比特流传输的基础上,通过建立数据链路连接,采用差错控制与流量控制方法, 使有差错的物理线路变成无差错的数据链路.
③ 数据链路层的数据传输单位是帧。
)
① 网络层相邻的底层是数据链路层,高层是传输层
② 网络层通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的传输路径,实现流量控制、拥塞控制与网络互联的功能。
③ 网络层的数据传输单元是分组(Packet)
)
① 传输层相邻的低层是网络层,高层是会话层。
② 传输层为分布在不同地理位置的计算机的进程通信提供可靠的端-端(end-to-end)连接与数据传输服务。
③ 传输层向高层屏蔽了低层数据通信的细节。
④ 传输层的数据传输单元是报文(Message)。
)
① 会话层相邻的低层是传输层,高层是表示层。
② 会话层负责维护两个会话主机之间连接的建立,管理和终止,以及数据的交换。
① 表示层相邻的低层是会话层,高层是应用层。
② 表示层负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。
)
① 应用层是参考模型的最高层。
② 应用层实现协同工作的应用程序之间的通信过程控制。
19. TCP/IP 协议
⚫ TCP/IP 协议参考模型是由美国国防部指定使用的协议。
⚫ TCP/IP 协议具有独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网。
20. TCP/IP 应用层与 OSI 对应关系
从功能的角度来看:
⚫ TCP/IP 参考模型的应用层与 OSI 参考模型的应用层、表示层、会话层对应;
⚫ TCP/IP 参考模型的传输层与 OSI 参考模型的传输层对应;
⚫ TCP/IP 参考模型的互联网络层与 OSI 参考模型的网络层对应;
⚫ TCP/IP 参考模型的主机-网络层与 OSI 参考模型的数据链路层和物理层对应。
21. TCP/IP 各层的主要功能
TCP/IP 参考模型从高到低可以分为 4 个层次:应用层(Application Layer)、传输层(Transport Layer)、互联网络层与主机-网络层。
主机-网络层是 TCP/IP 参考模型的最底层,它负责通过网络发送和接收 IP 分组。
⚫ TCP/IP 参考模型互联网络层的协议是 IP 协议。
⚫ IP 协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议,它提供的是一种“尽力而为(best-effort)”的服务。(ICMP 也在网络层)
⚫ 互联网络层的协议数据单元是 IP 分组。
⚫ 互联网络层的主要功能包括如下:
① 处理来自传输层的数据发送请求。
② 处理接收的分组。
③ 处理网络的路由选择、流量控制与拥塞控制。
⚫ 传输层是负责在会话进程之间建立和维护端-端连接,实现网络环境中分布式进程通信
⚫ 传输层定义两种不同的协议:
① 传输控制协议(Transport Control Protocol,TCP)
TCP 是一种可靠的、面向连接、面向字节流(Byte Stream)的传输层协议。TCP协议提供比较完善的流量控制与拥塞控制功能。
② 用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)。 UDP 是一种不可靠的、无连接的传输层协议。
⚫ 应用层是 TCP/IP 参考模型中的最高层。
⚫ TCP/IP 应用层主要有如下的基本协议。
① 远程登录协议(Telnet)。
② 文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP)。
③ 简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol,SMTP)。
④ 超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol,HTTP)。
⑤ 域名服务(Domain Name System,DNS)。
⑥ 简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol,SNMP)。
⑦ 动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)。
22. 计算机网络形成发展 4 个阶段
① 第一阶段是计算机网络技术与理论准备阶段;
② 第二阶段是计算机网络的形成阶段;
③ 第三阶段是网络体系结构的研究阶段;
④ 第四阶段是 Internet 应用、无线网与网络安全技术研究的发展阶段。
23. 总线型局域网的特点
⚫ 所有结点都通过网卡连接到作为公共传输介质的总线上。
⚫ 总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质。
⚫ 所有结点可以通过总线发送或接收数据,但是一段时间内只允许一个结点通过总线发送数据。结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其他结点均可“收听”到。
⚫ 由于总线作为公共传输介质为多个结点所共享,就可能出现同一时刻有两个或两个以上结点通过总线发送数据的情况,因此会出现冲突而造成传输失败。
⚫ 在总线型局域网的实现技术中,必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。
第二章 局域网基础
⚫ 早期的局域网主要是令牌环网。
l 20世纪80年代,局域网领域出现 Ethernet与Token Bus、Token Ring三足鼎立的局面,并且各自都形成了相应的国际标准。
⚫ 21 世纪,Ethernet 已成为局域网领域的主流技术。
l 介质访问控制(MAC)是所有“共享介质”类型的局域网都必须解决的共性问题。早期 Ethernet是用一条作为总线的同轴电缆连接多台计算机,对应的物理层协议是 10BASE-2与10BASE-5。
1. 局域网
⚫ 局域网设计目标是覆盖一个公司、一所大学、一幢办公楼的有限地理范围,它的基本通信机制与广域网是完全不同的。
⚫ 局域网拓扑结构主要分为总线形、环形与星形结构;传输介质主要采用双绞线、同轴电缆、光纤与无线介质。
⚫ 目前应用最广泛的局域网类型是 Ethernet,它已成为局域网领域占统治地位的技术。传统以太网是共享介质类型的局域网,其核心是随机争用共享介质的访问控制方法,即带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD 方法。
2. 局域网的 3 种类型
-
采用带有冲突检测的载波侦听多路访问(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,CSMA/CD) 访问控制方法的总线形 Ethernet,简称为“以太网”。
-
釆用令牌控制的令牌总线形(Token Bus)局域网,简称为“Token Bus”或“令牌总线网“。
-
采用令牌控制的令牌环形(Token Ring)局域网,简称为“Token Ring”或“令牌环网”
⚫ 3 种局域网的共同之处:
① 体系结构都遵循:IEEE 802 层次结构模型。
② 传输介质主要采用同轴电缆、双绞线与光纤。
③ 采用共享介质的方式发送和接收数据帧。
④ 介质访问控制都釆用分布式控制方法,局域网中没有集中控制的主机。
⚫ 3 种局域网的不同之处
从物理结构的角度来看,Ethernet 与 Token Bus 是针对总线形的局域网设计,而 Token Ring 是针对环形拓扑的局域网设计。
3. CSMA/CD 与 Token Bus、Token Ring 的比较
⚫ CSMA/CD 方法的主要特点
① CSMA/CD 介质访问控制方法算法简单,易于实现。
② CSMA/CD 是一种随机访问控制方法,适用于对传输实时性要求不高的办公环境。
③ CSMA/CD 在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性。但是,当网络通信负荷增大时,由于冲突增多,网络吞吐率下降、传输延迟增加。
⚫Token Bus、Token Ring 的主要特点:
① Token Bus 与 Token Ring 中主机适用于对数据传输实时性要求较高的应用环境,如生产过程控制领
域。
② Token Bus 与 Token Ring 在网络通信负荷较重时,表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟,因此适用于
通信负荷较重的应用环境。
③ Token Bus 与 Token Ring 环的维护过程复杂,实现起来困难。
4. 高速 Ethernet
⚫ 传统的局域网技术建立在共享介质的基础上,网中的所有主机共享一条共用的通信传输介质。
⚫ 介质访问控制方法用来保证每个主机都能“公平”地使用传输介质。
5. IEEE 802 协议标准
⚫ IEEE 802 协议标准的分类(3 类)
① IEEE 802.1 标准:定义局域网体系结构、网络互联,以及网络管理与性能测试;
② IEEE 802.2 标准:定义逻辑链路控制 LLC 子层的功能与服务;
③ 定义不同介质访问控制技术的相关标准。
⚫ 介质访问控制标准的发展
目前应用最多和正在发展的标准主要有 4 个,其中 3 个是无线局域网的标准。
⚫ 4 个主要的介质访问控制协议标准如下:
① IEEE 802.3 标准:定义 CSMA/CD 总线介质访问控制子层与物理层的标准。
② IEEE 802.11 标准:定义无线局域网访问控制子层与物理层的标准。
③ IEEE 802.15 标准:定义近距离个人区域无线网络访问控制子层与物理层的标准。
④ IEEE 802.16 标准:定义宽带无线城域网访问控制子层与物理层的标准。
6. IEEE 802 参考模型与 OSI 参考模型
⚫ IEEE 802 标准的设计者提出将数据链路层划分为两个子层:逻辑链路控制(Logical Link Control,LLC) 子层与介质访问控制(Media Access Control,MAC)子层。
⚫ 不同的局域网在 MAC 子层和物理层可以采用不同协议,而在 LLC 子层必须采用相同的协议。
⚫ 不管局域网的介质访问控制方法与帧结构,以及采用的物理传输介质有什么不同,LLC 子层统一将它们封装到固定结构的 LLC 帧中。
7. CSMA/CD 的发送流程
为了有效地实现多个主机访问公共传输介质的控制策略,CSMA/CD 的发送流程可以简单概括为 4 步:先听后发,边听边发,冲突停止,延迟重发。
8. Ethernet 帧结构
⚫ Ethernet 帧结构一般包含前导码、帧前定界符、目的地址、源地址、类型/长度、数据(从低层来的数据或者从高层来的数据)、帧校验字段。
⚫ 在 Ethernet 帧结构中,前导码由 64 位(8B)的 10101010…101010 比特序列组成。
⚫ 帧前定界符是 8 位(1 字节)的 10101011。
⚫ 目的地址与源地址均采用了 6 个字节 48 位,分别表示帧的接受结点与发送结点的硬件地址,硬件地址一般称为 MAC 地址、物理地址或Ethernet 地址。
⚫ 数据字段表示网络层使用的协议类型。数字字段的最小长度为 46B,最大长度 1500B。
⚫ Ethernet 帧的最小长度是 64B,最大长度是 1518B。
⚫ 其中前导码和帧前定界符是为了满足接收电路的要求,保证接收电路在目的地址字段到达之前进入稳定状态,二者在接收后不需要保留,也不计入帧头长度中。
9. 交换式以太网
⚫ 交换式以太网的核心设备是以太网交换机,它可以在多个端口之间建立多个并发连接,实现多结点之间数据的并发传输,从而可以增加网络带宽,改善局域网的性能与服务质量,避免数据传输冲突的发生。
10. 交换机具有如下 4 个基本功能
① 建立和维护一个表示 MAC 地址与交换机端口号对应关系的映射表。
② 在发送主机与接收主机端口之间建立虚连接。
③ 完成帧的过滤与转发。
④ 执行生成树协议,防止出现环路。
11. 交换机的交换方式
交换机的交换方式主要有 3 种类型:直接交换、存储转发交换与改进直接交换。
① 在直接交换( CutThrough)方式中,交换机只要接收并检测到目的地址宇段,立即将该帧转发出去,而不进行差错校验。帧出错检测任务由目的主机完成。
② 优点是:交换延迟吋间短。
③ 缺点是:缺乏差错检测能力。
① 在存储转发交换方式中,交换机首先要完整地接收帧,并进行差错检测。
② 如果接收帧正确,则根据帧目的地址选择对应的输出端口号,然后转发出去。
③ 优点是:具有帧差错检测能力,并支持不同输入速率与输出速率端口之间的帧转发。
④ 缺点是:交换延迟时间将会增长。
① 改进的直接交换方式则将前两者结合起来,在接收到 Ethernet 帧的前 64 宇节后,判断帧头字段是否正确,如果正确就转发出去。
② 对于短的 Ethernet 帧,交换延迟时间与直接交换方式比较接近;对于长的 Ethernet 帧,由于仅对帧的地址字段与控制字段进行差错检测,因此该方式的交换延迟时间将会减少。
12. 交换机交换带宽计算
⚫ 交换机交换带宽的计算方法是:
端口数 ×相应端口速率(全双工模式再乘以2)。
⚫ 例如,一台交换机有 24 个 100Mbps 全双工端口和 2 个 1000Mbps 全双工端口,如果所有的端口都工作在全双工状态,那么交换机的交换带宽为:
S=24×2×100Mbps+2×2×l000Mbps=4800Mbps+4000Mbps=8800Mbps=8.8Gbps
13. 虚拟局域网
⚫ IEEE 公布关于 VLAN 的 IEEE802.1Q 标准。虚拟局域网(Virtual LAN,VLAN)是建立在局域网的基础上, 以软件形式在局域网交换机上实现逻辑工作组的划分与管理,工作组中的结点不受物理位置的限制。
⚫ 虚拟局域网的组网方法包括:
① 用交换机端口定义虚拟局域网;
② 用 MAC 地址定义虚拟局域网;
③ 用网络层地址定义虚拟局域网;
④ 基于广播组的虚拟局域网。
⚫ 虚拟局域网的优点有:方便网络用户管理,减少网络管理开销、提供更好的安全性、改善网络服务质量。
14. 快速以太网
⚫ 快速以太网(Fast Ethernet)是一类新型的局域网,采用 IEEE 802.3u 标准;
⚫ 数据传输速率可以达到 100Mbps,是标准以太网的数据传输速率的 10 倍。
⚫ 具体包括两种技术:100BASE-T 和 100VG-AnyLAN。
⚫ 快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资,它支持 3、4、5 类双绞线以及光纤的连接, 能有效的利用现有的设施。
15. 100ASE-T 的 3 种物理层标准。
⚫ 100BASE-TX
① 100BASE-TX 使用两对 5 类非屏蔽双绞线 UTP 或 2 对 1 类屏蔽双绞线 STP。
② 1 对双绞线用于发送,而另一对双绞线用于接收。因此,100BASE-TX 是一个全双工系统,每个主机可以同时以 100Mbps 的速率发送与接收数据。
⚫ 100BASE-T4
① 100BASE-T4 使用 4 对 3 类非屏蔽双绞线 UTP,其中 3 对用于数据传输,1 对用于冲突检测,只能用于半双工。
⚫ 100BASE-FX
① 100BASE-FX 使用 2 芯的多模或单模光纤,是一种全双工系统。100BASE-FX 主要用作高速主干网,从主机到集线器的多模光纤的长度可以达到2km。
16. 千兆以太网
⚫ 千兆以太网又称为吉比特以太网。
⚫ GE标准——IEEE 802.3z。
① GE 的传输速率达到了 1000Mbps,但仍保留传统 Ethernet 的帧格式与最小、最大帧长度等特征。
② IEEE 802.3z 标准定义了千兆介质专用接口(Gigabit Media Indepandent Interface,GMII),将 MAC 子层与物理层分隔开。物理层实现 1000Mbps 速率时使用的传输介质和信号编码方式的变化,不会影响 MAC 子层。
⚫ 目前流行的 GE 物理层标准:
① 1000BASE-CX——使用两对屏蔽双绞线,双绞线最大长度为 25m。
② 1000BASE-T——使用 4 对 5 类非屏蔽双绞线,双绞线最大长度为 100m。
③ 1000BASE-SX——使用多模光纤,光纤最大长度为 550m。
④ 1000BASE-LX——使用单模光纤,光纤最大长度为 5km。
⑤ 1000BASE-LH——使用单模光纤,光纤最大长度为 10km。
⑥ 1000BASE-ZX——使用单模光纤,光纤最大长度为 70km。
17. 局域网物理层(LAN PHY)标准
LANPHY 标准根据所使用的传输介质分为两类:光纤与双绞线。
l 基于光纤的物理层协议
10GBASE-SR——多模光纤,最大长度为 300m
10GBASE-LRM——多模光纤,最大长度为 220m。
10GBASE-LX4——单模光纤,最大长度为 10km。
10GBASE-LR——单模光纤,最大长度为 25km。
10GBASE-ER——单模光纤,最大长度为 40km。
10GBASE-ZR——单模光纤,最大长度为 80km。
⚫ 基于双绞线的物理层协议
① 10GBASE-CX4:6 类 UTP 或STP 双绞线,双绞线最大长度为 15m。
② 10GBASE-T:6 类 UTP 或 STP 双绞线,双绞线最大长度为 100m。
18. 无线局域网技术
⚫ 无线局域网技术以微波、激光与红外线灯无线电报作为传输介质,部分或全部代替传统局域网中的同轴电缆、双绞线与光纤,是对有线局域网的补充和扩展;
⚫ 可以采用无基站的“对等结构”移动通信模式,如无线自组网(Ad hoc)。
⚫ 无线局域网采用冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)方法来解决介质访问控制问题。无线局域网采用的扩频技术有跳频扩频和直接序列扩频两种。
⚫ 目前,无线局域网标准是 IEEE 802.11 系列标准。
19. 无线局域网 4 个应用领域
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作为传统局域网的扩充。
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建筑物之间的互联。
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移动主机漫游访问。移动数据终端设备与无线局域网基站—— 接入点( Access Point,AP)设备之间可以实现漫游访问( Nomadic Access),也可以通过对等的 P2P 方式实现漫游。
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无线自组网。无线自组网络(Ad hoc)采用的是一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式。Ad hoc 中所有联网设备可以在移动过程中动态组网。
20. 扩频技术
⚫ 无线局域网使用的是无线传输介质,按采用的传输技术可以分为 3 类:红外线局域网、扩频局域网和窄带微波局域网。
⚫ 扩展频谱通信简称扩频通信,其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽。
⚫ 常用的扩频技术有跳频扩频和直接序列扩频。
⚫ IEEE 802.11 规定跳频通信使用 2.4GHZ 的工业、科学与医药专用的 ISM 频段。
⚫ 直接序列扩频的所有接收点使用相同的频段,发送端与接收端使用相同的伪随机码。
21. AAA 服务器
⚫ AAA 是验证、授权和记账(Authentication、Authorization、Accounting )3 个英文单词的简称, 是一个能够处理用户访问请求的服务器程序,提供验证授权以及帐户服务,主要目的是管理用户访问网络服务器,对具有访问权的用户提供服务。
⚫ AAA 服务器通常同网络访问控制、网关服务器、数据库以及用户信息目录等协同工作。
⚫ 同 AAA 服务器协作的网络连接服务器接口是 “远程身份验证拨入用户服务 (RADIUS)”。
22. .IEEE 802.1X
⚫ IEEE 802.11:
① 无线局域网(WLAN)的介质访问控制协议及物理层技术规范。
② IEEE 802.11 的 MAC 层协议定义了 14 种管理帧,例如信标帧、探测帧、关联帧、认证帧等,主要用于无线主机与 AP 之间建立关联。
⚫ IEEE 802.12 :需求优先的介质访问控制协议。
⚫ IEEE 802.15:采用蓝牙技术的无线个人网技术规范。
⚫ IEEE 802.16:宽带无线连接工作组,开发 2~66GHz 的无线接入系统空中接口。
23. 无线接入技术
⚫ 无线局域网(WLAN)接入:IEEE 802.11 标准;近距离。IEEE 802.11 标准重点在解决局域网范围的移动节点通信问题。
⚫ 无线城域网(WMAN):IEEE 802.16 标准;远距离;采用 WiMAX 技术,可以在 50km 范围内提供最高 70Mbit/s的传输速率。IEEE 802.16 标准的重点是解决建筑物之间的数据通信问题。
⚫ 无线网格网(Ad hoc)技术
⚫ Ad hoc 网是一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式。它的特征是“多跳的、无中心的、自组织无线网络”,又称为多跳网、无基础设施网或自组织网。
⚫ Ad hoc 技术有两个发展方向:一是在军事和特定行业发展和应用的基础上产生的无线传感器网络(WSN);另一个是向民用的接入网领域发展,出现了无线网格网(WMN)。
⚫ 无线接入技术主要有:
⚫ WLAN、WiMAX、Wi-Fi、WMAN 和 Ad hoc 等。
24. 万兆以太网
⚫ 万兆以太网采用的是双绞线和光纤传输介质,只采用全双工的传输方式。
⚫ 万兆以太网最长传输距离可达 80 公里,且可以配合 10G 传输通道使用,足够满足大多数城市城域网覆盖。
⚫ 2002 年,IEEE 802 委员会正式批准万兆以太网标准,即 IEEE 802.3ae。
25. 物联网
⚫ 物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。
⚫ 物联网顾名思义就是物物相连的互联网,其中包含两层意思:
① 物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;
② 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。
26. IEEE 802.11g
⚫ IEEE 802.11工作组近年来定义了新的物理层标准IEEE 802.11g。
⚫ 与以前的IEEE 802.11协议标准相比,IEEE 802.11g草案有以下两个特点:
① 在 2.4GHz 频段使用正交频分复用(OFDM)调制技术,使数据传输速率提高到 20Mbps 以上;
② 能够与 IEEE 802.11b 的 Wi-Fi 系统互联互通,可共存于同一 AP 的网络里,从而保障了后向兼容性。
27. 以太网地址
⚫ 以太网地址即物理地址、MAC 地址,它是 48 位的 Ethernet 物理地址编码方法。
⚫ 为了统一管理 Ethernet 的物理地址,保证每块 Ethernet 网卡的地址都是唯一的。IEEE 注册管理委员会
(RAC)为每个网卡生产商分配物理地址的前 3 个字节,后面的 3 个字节由生产网卡的厂商自行分配。