中级网络工程师教程第三版

网络工程师教程(第三版)

第1章计算机网络概论

1、计算机网络是指由通信线路互相连接的许多自主工作的接收机构成的集合体。组成元素可分为网络节点和通信链路。接收机网络包括资源子网和通信子网。

2、常见的拓扑结构有全连接型(理想的)、树型、不规则型(广域网常见)、星型、环型、总线型(局域网常见)。网络可分为局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)。

3、OSI/RM协议包括:

(1)应用层:最高层,直接为端用户服务,提供分布式处理环境;

(2)表示层:提供一个可供应用层选择的服务的集合,使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的涵义;

(3)会话层:支持两个表示层实体之间的交互作用;

(4)传输层:在低层服务的基础上提供一种通用的传输服务,以下功能层协议属于通信子网协议;

(5)网络层:通过网络连接交换传输层实体发出的数据;

(6)数据链路层:建立、维持和释放网络实体之间的数据链路,这种数据链路对网络层表现为一条无差错的信道;

(7)物理层:规定通信设备机械的、电气的、功能的和过程的特性,用以建立、维持和释放数据链路实体间的连接。

第2章数据通信基础

1、产生和发送信息的一端叫做信源,接收信息的一端叫做信宿,信源和信宿之间的通信线路叫信道。

2、模拟通信:信源是模拟数据,并以模拟信道传输。

数字通信:信源是模拟数据,并以数字信道传输。

数据通信:信源是数字数据。

根据通信信号的传输方式可分为模拟传输和数字传输。

3、信道带宽:W=f2-f1。

码元:一个数字脉冲;

码元速率B(波特率):单位时间内通过信道传输的码元个数。

尼奎斯特定理:B=2W,波特率是信道带宽的2倍。

数据速率R(比特率):R=Blog2N=2Wlog2N,W为信道带宽,N为码元种类。

香农定理(有噪声的传输信道极限数据速率):C=Wlog2(1+S/N)=

Wlog2(1+10db/10),S/N称为信噪比。

4、光纤分为单模光纤和多模光纤。

单模光纤采用LD为光源,波长分为1310nm和1550nm,纤芯直径8.3纳米,适用于远程通信。

多模光纤采用LED为光源,波长分为850nm和1300nm,纤芯直径50纳米和62.5纳米,适

用于近程通信。

5、常用数据编码

(1)单极性码:用正(负)电平(0)和零电平(1)表示(一极和零电平,看中间);

(2)极性码:用正电平(0)和负电平(1)表示(两极,没有零电平,看中间);

(3)双极性码:用正、负、零电平表示(1正负翻转,0零电平,看边界);

(4)归零码:码元中间回归零电平,正电平到零电平(0),负电平到零电平(1)(每个中间都回到零电平,看中间);

(5)不归零码:电平翻转表示1,不翻转表示0(只看是否翻转,看边界);

(6)双相码:码元必定电平翻转,负电平到正电平(0),正电平到负电平(1)(每个中间都翻转,看中间);

(7)曼彻斯特编码:一种双相码,负电平到正电平(1),正电平到负电平(0)(每个中间都翻转,看中间),波特率是数据速率的2倍;

(8)差分曼彻斯特编码:一种双相码,电平翻转表示0,不翻转表示(每个中间都翻转,看边界)。

(9)4B/5B编码是在NRZ-I编码基础上实现,效率为80%。

6、数字调制指用模拟信号表示数字数据,主要有调幅(ASK)、调频(FSK)、调相(PSK)、4相PSK(QPSK)。

7、脉冲编码调制(PCM)指用数字信号表示模拟数据,分为三个步骤采样、量化和编码。

8、多路复用技术主要分为:频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)、码分多路复用(CDM)、波分多路复用(WDM)。

9、并行传输指字符编码的各位同时传输;串行传输指将字符的各位逐位地发送。

10、异步传输有三种通信方式:单工、半双工、全双工。

11、通信网络交换方式有:电路交换、报文交换、分组交换;分组交换又有数据报交换和虚电路交换。

12、检错方法常见的有:奇偶校验、海明码、循环冗余校验码(CRC)

(1)海明码中数据有m位,冗余位有k位,则有m+k-1<2k。

(2)CRC中校验和生成步骤:

1)约定生成多项式为r阶函数G(x);

2)在对应多项式M(x)后添加r个0;

3)使用mod2除法计算x r M(x)/G(x),得到余数Y(x),即校验码,也为r阶;

4)M(x)后面添加Y(x),得到校验和。

第3章

1、广域网(通信子网):公共交换电话网(PSTN)、分组交换网X.25、帧中继网、电信数字

通信系统、综合业务数字网(ISDN)、异步传输模式(ATM)、数字用户线路技术(xDSL)、混合光纤同轴电缆网(HFC)、CDMA、固定无线接入、微波接入、卫星通信等。

2、流量控制和差错控制

流量控制的目的是避免发送速度过快,使得接收站来不及处理而丢失数据。

差错控制是检测和纠正传输错误的机制。

(1)流量控制主要有停等协议(等待回应信号ACK),滑动窗口协议。

(2)差错控制主要采用ARQ技术,自动对丢失帧和错误帧请求重发。

A、停等ARQ协议(超时重发):停等流控技术和自动请求重发技术的结合;

B、选择重发ARQ协议(只重发错误帧):滑动窗口技术和自动请求重发技术的结合,W发= W收≤2k-1;

C、后退N帧ARQ协议(重发错误帧之后的所有帧):滑动窗口技术和自动请求重发技术的结合,W≤2k-1。

3、HDLC(高级数据链路控制)协议:面向位的数据链路控制协议。

(1)主站、从站、复合站;

(2)不平衡配置(主站到从站)、平衡配置(复合站到复合站);

(3)正常响应方式(主站到从站)、异步平衡方式(复合站到复合站)、异步响应方式(从站自主)。

(4)控制字段:信息帧(I帧)、管理帧(S帧)、无编号帧(U帧)

4、X.25公用数据网中通信设备分为:数据终端设备(DTE,一般指主机)和数据电路端

接设备(DCE,一般指Modem、网桥等网络互连设备),采用分组交换,有数据报方式(无连接的)和虚电路方式(面向连接的)。采用后退N帧ARQ协议进行差错控制。X.25物理层协议是X.21,数据链路层协议是HDLC(其中的LAPB),网络层协议是X.25 PLP(分组级协议)

5、帧中继技术是由X.25演变而来,同样采用分组交换技术,提供永久虚电路服务和

交换虚电路服务。帧中继协议叫做LAPD(D信道链路接入规程)。

6、ISDN(综合业务数字网):分为窄带N-ISDN和宽带B-ISDN。

N-ISDN提供两种用户接口:基本速率接口2B+D,其中B信道是64Kbps的语音或数

据通道, D信道是16Kbps的信令信道;基群速率接口30B+D,其中B信道和D信道

都是64Kbps。

7、ATM(异步传输模式)中分组定义为53字节,称为信元。ATM网络主要包括物理

层和数据链路层,数据链路层又分为ATM适配子层(AAL)和ATM子层。

6、电信数字通信系统:DDN(数字数据网)、T载波、E载波、SONET(同步光纤网络),频率都是每秒8000帧。

(1)T1由24个信道组成,每秒8000帧,一个帧中为每个信道分配8位,每个帧还需要1位用于分帧控制。因此T1的帧大小为193位,速率为1.544Mbps。每个信道的8

位中7位为数据位,1位为控制位,每个信道的数据传输速率为56Kbps。T4=6T3、

T3=7T2、T2=4T1 (2)E1由32个信道组成,每秒8000帧,一个帧中为每个信道分配

8位,CH0和CH16用于传送控制指令。因此E1的速率为 2.048Mbps,每个信道的数据传输速率为64Kbps。E5=4E4=16E3=64E2=256E1。

(3)SONET(美国标准)和SDH(国际标准)是一组有关光纤通道上同步数据传输的标准协议。SONET/SDH是物理层的标准,处理数据位的传输,包括了4个协议层:光子层、分段层、线路层和路径层。OC-1速率为51.84Mbps,以此类推。

7、xDSL技术(数字用户线路技术)包括:ADSL、IDSL、HDSL、SDSL、VDSL等,是以

电话线作为传输介质的告诉数字传输技术。主要包括对称和非对称两大类。

(1)对称xDSL技术主要有IDSL、HDSL、SDSL,主要用于替代T1/E1接入技术;

非对称xDSL技术主要有ADSL、VDSL、RADSL,适用于对双向带宽要求不一样的应用,如Internet 接入、VOD系统等。

(2)ADSL(非对称数字用户线路):上行640Kbps、下行6Mbps;

IDSL(ISDN数字用户线路):128Kbps;

HDSL(高数据速率数字用户线路):1.5~2Mbps;

SDSL(单线对数字用户线路):1.5~2Mbps;

VDSL(甚高数据速率数字用户线路):上行1.5~2.3 Mbps、下行13~52 Mbps。

8、HFC(混合光纤-同轴电缆网)主干线部分采用光纤,在光节点处完成光电转换,再用有线电视同轴电缆将信号分送到各用户家中。支持传统业务(广播电视、调频广播等)、高速数据业务(Internet接入)、IP语音和视频业务、其他增值业务等。将逐渐被FTTH(光纤到户)替代。