1、2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 1 -网络工程师笔记2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 2 -目 录网络基础 .- 3 -第一章 数据通信基础 .- 5 -第二章 局域网 技术 .- 9 -第三章 广域网 和接入网技术 .- 28 -第四章 因特 网 .- 39 -第五章 路由器与交换配置 .- 54 -第六章 网络 安全 .- 75 -第七章 网络管理 .- 85 -第八章 计算机基础知识 .- 102 -2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 3 -第一章 数据通信基础一、基本概念码元速率：单位时间内通过信
2、道传送的码元个数，如果信道带宽为 T 秒，则码元速率 。1BT若无噪声的信道带宽为 W，码元携带的信息量 n 与码元种类 N 关系为 ，则2logNn极限数据速率为 22loglNNR有噪声的极限数据速率为(1)2lSCW 10logSNdB其中 W 为带宽，S 为信号平均功率，N 为噪声平均功率， 为信噪比SN电波在电缆中的传播速度为真空中速率的 2/3 左右，即 20 万千米/秒编码：单极性码：只有一个极性，正电平为 0，零电平为 1；级性码：正电平为 0，负电平为 1；双极性码：零电平为 0，正负电平交替翻转表示 1。这种编码不能定时，需要引入时钟归零码：码元中间信号回归到零电平，正电平
3、到零电平转换边为 0，负电平到零电平的转换边为 1。这种码元自定时不归零码：码元中间信号不归零，1 表示电平翻转，0 不翻转。双相码：低到高表示 0，高到底表示 1。这种编码抗干扰性好，实现自同步。曼彻斯特码：低到高表示 0，高到底表示 1。相反亦可。码元中间电平转换既表示数据，又做定时信号。用于以太网编码，编码效率为 50%差分曼彻斯特码：每一位开始处是否有电平翻转，有电平翻转表示 0，无电平翻转表示 1。中间的电平转换作为定时信号。用于令牌环网，编码效率为 50%。ASK、FSK 和 PSK 码元种类为 2，比特位为 1。DPSK 和 QPSK 码元种类为 4，比特位为 2。QAM 码元种
4、类为 16。一路信号进行 FSK 调制时，若载波频率为 fc , 调制后的信号频率分别为 f1 和 f2 (f1f2)，三者具有关系 fc-f1=f2-fc。编码技术：常用编码技术为脉冲编码调制技术。需要经过取样、量化和编码 3 个步骤。在数字系统中，将数字信号转换成模拟信号成为调制；将模拟信号转换为数字信号成为解调。尼奎斯特采样定理：采样速率大于模拟信号最高频率的 2 倍。复用技术：例： 10 个 9.6Kbps 的信道按照统计时分多路复用在一条线路上传输，假定信道只有 30%时间忙，复用线路开销为 10%，则带宽为:2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 4 -9.
5、6103%9.6103%1032频分多路复用 FDM，时分多路复用 TDM，波分多路复用 WDM，码分多路复用（CDM）T1 采用时分复用技术，将 24 条话音数据复用在一条高速信道上，其速率为1.544Mbps，单个信道数据速率为 56KB/sT2=4T1 T3=7T2 T4=6T3E1 采用同步时分复用技术将 30 个语音信道，2 个控制信道（ch0 作为帧同步，ch16 传送信令）复合在一条高速信道上，其速率为 2.048Mbps，每条话音信道速率为64Kb/sOC-1 速率为 51.84Mb/s。第三代通信技术：TD-SCDMA（中国） ，WCDMA（欧洲） ，CDMA2000（美国）
6、 ，WiMAX，其中 TD-SCDMA 属于时分双工模式，WCDMA 和 CDMA2000 属于频分双工模式。奇偶校验码添加 1 位校验码，其码距变为 2。海明码：利用奇偶性来检错和校验的方法。假设有 m 位信息码，加入 k 位校验码，则满足 2km一个码组内有 e 个误码，则最小码距 1de一个码组能够纠正 n 个误码，则最小码距 2n例： 求信息 1011 的海明码解：由 求得 k=3，即校验码为 3 位12k校验码放在 位上na7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 位数1 0 1 1 信息位r3 r2 r1 校验位由上图得到监督关系式r3=a5+a6+a7r2=a3+a6+a7r1=a
7、3+a5+a7将表中数值带入经异或运算得：r3=a5+a6+a7=1+0+1=0r2=a3+a6+a7=1+0+1=0r1=a3+a5+a7=1+1+1=1由此求得校验码为 001，填入表中得到海明码为 1010101r3 r2 r10 0 0a1 0 0 1a2 0 1 0a3 0 1 1a4 1 0 0a5 1 0 1a6 1 1 0a7 1 1 1 异或预算1+1=0 1+0=10+0=0 0+1=1偶数个 1 异或为 0奇数个 1 异或为 12014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 5 -第二章 局域网技术一、预备知识10BaseT 含义：10 表示传输速率为 1
8、0M（100M、1000M、10G）Base 表示传输机制为基带（宽带 Broad）T：代表传输介质为非屏蔽双绞线C：为屏蔽双绞线数字：为同轴电缆及电缆长度（10base5，10base2）F 为光纤Lx 为长波长 （1300nm、1310nm、1550nm） Sx 为短波长（850nm）综合布线测试参数：双绞线：最大衰减值 回波耗损限值 近端串扰衰减值 开路/短路 是否错对光 纤：最大衰减值 回波耗损限值 波长窗口参数 时延 长度光纤分类：单模光纤：纤芯直径为 ，包层 125um，采用激光光源，工作波长为 1310nm810um:或 1550nm，传输距离长（20 千米） ，容量大，带宽宽。
9、多模光纤：纤芯直径为 和 ，包层 125um，采用 LED 光源，工作波长为562.850nm 或 1300nm，传输距离短（500 米） ，容量小，带宽窄。电磁波在铜缆中传输速率约为真空中的 ，即 200000Km/s3RS232C 用于连接 DTE 和 DCE 设备，采用 25 芯 D 型连接器，微型机上一般采用 9芯。-3v-15v 表示 1，3v15v 表示 0。采用 V.24 标准。电缆长度一般不超过 15m二、局域网2.1 拓扑结构总线拓扑：采用主线传输作为公共传输媒体，网络中所有设备通过相应接口和电缆连接到这根总线。可采用令牌传递和 CSMA/CD 介质访问控制方法。环形拓扑：由
10、一系列首尾相连的中继器组成。使用令牌传递来实现介质的访问。轻负载时效率低，重负载时利用率高星型拓扑：以中央节点为中心，把若干外围节点连接在一起的网络结构，2.2 IEEE802 标准IEEE802.1d 生成树协议IEEE802.1q 虚拟局域网IEEE802.1A 局域网体系结构IEEE802.2 逻辑链路控制协议IEEE802.3 CSMA/CD 与物理层规范IEEE802.3u 快速以太网2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 6 -IEEE802.3z 千兆以太网IEEE802.3ae 万兆以太网IEEE802.4 令牌总线标准 taken busIEEE802
11、.5 令牌环标准 taken ringIEEE802.10 局域网安全机制IEEE802.11 无线局域网标准2.3 数据链路层分为两个子层：目的是将与硬件相关和与硬件无关的部分分开。逻辑链路控制子层（LLC）：目的是屏蔽不同子层的访问控制方法，向高层提供统一的服务和接口。LLC 帧结构如下图：DSAP（8 位） SSAP（8 位） AC（8 位或 16 位） DATADSAP 第 1 位为地址标识，后 7 位表示端口号。SSAP 第 1 位为命令或响应标识。广播地址用 I/G=1 表示LLC 地址作为 LLC 层的服务访问点，一个上层协议进程可以有多个服务访问点。LLC 协议与 HDLC 协
12、议兼容。主要提供如下 3 种服务：A、无确认无连接的服务，不提供流控与差错控制，由高层软件完成。B、面向连接方式服务，提供流控和差错控制，需要建立连接。C、有确认无连接，提供有确认的数据报，但不建立连接。介质访问控制（MAC）：局域网中，所有设备共享传输介质，需要一种方法有效的分配传输介质使用权。根据控制方式不同分为同步和异步同步传输：顺序连续传输，在传输前进行同步，然后传输双方以相同频率工作，适用于短距离高速数据传输异步传输：各个字符分开传输，字符间插入起始位和终止位的同步信息，通常还需加入校验信息，适合长距离传输。异步分配方法分为循环（ 令牌、 FDDI） 、预约（IEEE802.6 定义
13、的 DQDB）和竞争（ CSMA/CD）2.4 IEEE802.3 标准（CSMA/CD 协议）CSMA/CD 协议在发送数据前，先监听信道上是否有载波信号，有则说明信道忙，否则信道空闲，按照预定策略决定：2.4.1 监听算法有 3 种：（ 轻负载时效率较高 ）A、非坚持型监听算法：当一个站准备好数据帧，发送前先监听信道，如果信道空闲则立即发送（1） ，否则后退一个随机时间，在重复（1） 。该方法信道利用率低，增加了发送时延，减小了冲突概率。B、1-坚持型监听算法：当一个站准备好数据帧，发送前先监听信道，如果信道空闲则立即发送，如果信道忙则继续监听，直到信道空闲后再发送。该方法有利于抢占信道，
14、减少信道空闲时间，但增加了冲突概率2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 7 -C、P-坚持型监听算法：如果信道空闲则以 P 概率发送，以（1-P）概率延迟一个时间单位（1） （一个时间单位等于网络传输时延） ，如果信道忙则继续监听，直到信道空闲转到（1） ，如果发送延迟一个时间单位，则重复（1） 。该方法吸取上述两种算法的优点。2.4.2 冲突检测载波监听只能减小冲突概率，不能完全避免冲突。为充分利用带宽应采取边发送边监听的冲突检测方法：（1）发送期间同时接收，并把数据与站中存储的数据进行比较；（2）如果结果一致，则说明没有冲突，重复（1）（3）如果结果不一致，则说明
15、发生冲突，此时立即停止发送，并发送一个干扰信号 Jamming，使所有站停止发送，并等待一个随机的时间，重新监听，并试着发送。2.4.3 二进制指数退避算法按照该算法，后退时延的取值范围与重发次数 n 形成二进制指数关系。随着 n 的增减后退时延取值按 2 的指数增大。为避免无限制的重发，对重传次数 n 进行限制。一般 n=16 时停止发送，丢弃该帧，并向上层报告。该算法把后退时延的平均值与负载大小联系起来，因此二进制指数退避算法能够解决在重负载下有效分解冲突的问题2.4.4 CSMA/CD 协议实现对于基带和宽带总线来说，CSMA/CD 协议的实现方法基本相同，但也有差别：差别一：（载波监听
16、）基带系统是通过检测电压序列来实现载波监听，而宽带系统是监听站接受 RF 载波（射频）来判断信道是否空闲。差别二：（冲突检测）基带系统是把直流电压加到信号上来检测冲突；宽带系统有两种方法来检测冲突：（1）把接收数据与发送数据逐位比对；（2）分裂配置，在端头检测是否有破坏的数据，这种数据的频率与正常的数据频率不同。CSMA/CD 协议的载波监听、冲突检测、冲突强化、二进制指数后退等功能均由硬件来实现，这些硬逻辑包含在网卡中。网卡中的主要器件是以太数据链路控制器。在 IEEE802.3 中使用 1-坚持型监听算法，这个算法有利于抢占信道，减少空闲，同时实现简单，在监听到网络空闲后，不立即发送而是等
17、待一个最小帧间间隔(规定为9.6us)时间，只有在这期间网络空闲才能开始发送。在发送过程中继续监听，如果冲突，则发送 55555555 这是规定的阻塞信号。接受站要对接受到的数据进进行校验，除了 CRC 校验，还要检查帧长度，如果小于最小帧长（64 字节）则认为是碎片。线路利用率：2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 8 -其中 11fppfLtREdavpfdtRvLa（Rd 乘积）越大，线路的利用率越低传播时延，信号在线路上传播的时间；pt传输时延，数据帧加载到线路上所需时间；fd 为线缆长度 v 为信号传播速率；L 为帧长 R 为数据速率2.5 以太网帧结构：7
18、 1 2/6 2/6 2 46-1500 0-46 4P SPD DA SA L DATA PAD FCSP 为前导码，长度 7 个字节，1010.1010，用于使接收端进入同步状态SPD 帧起始符，占 1 位，10101011，标识信息帧开始。DA/SA（目的/源地址）占 2 个或 6 个字节。L 数据字段长度，占 2 个字节，表示 DATA 字段长度及上层协议，OX0800 表示上层协议为 IP 协议；OX8137 表示上层协议为 IPX 协议。PAD 填充字段，不大于 46 字节，主要解决帧不足 64 字节时，要加入填充位，使其满足要求。DATA 数据字段，长度小于 1500 字节。用于
19、存放高层 LLC 信息。FCS 帧校验序列，占 4 字节，采用 CRC 字节。最小帧长为 64 字节，最大帧长 1518 字节。最短帧长计算： ,Lmin 为最小帧长，R 为数据速率，L 为两点间距离，min2LRvv 为信号在介质中传播速率。2.6 高速以太网：2.6.1、快速以太网（100Mb/s） ，标准为 IEEE802.3u与传统以太网采用相同的帧格式、相同的介质访问控制方法（CSMA/CD 协议） 、相同的接口和相同的组网方法。100BaseT4 ：使用 3 对 4 类 UTP，其中一对用于碰撞检测。100BaseTX：使用 2 对 5 类 UTP，一对用于接收，一对用于发送。10
20、0BaseFX：使用光纤为能够检测到冲突，采取保持最短帧长（64 字节）不变，将介质长度减少到 100 米，帧间间隔为 0.96us(传统以太网为 9.6us)，采用 4B/5B 编码传统（传统以太网采用曼彻斯特编码） 。2.6.2、千兆以太网（1000Mb/s） ，标准为 IEEE802.3z在 1000Mbps 的模式下，允许有全双工和半双工两种工作方式，与传统以太网采用2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 9 -的相同帧格式，在半双工模式下，采用 CSMA/CD 协议，在全双工不需要采用这种协议。IEEE802.3z，采用了帧突发方式，使一个站可以连续发送多个帧
21、。1000BaseTX：使用 4 对 5 类 UTP，最大段长 100 米1000BaseCX：使用 2 对 STP，传输长度 25 米1000BaseLX：使用多模光纤传输距离 550 米，使用单模光纤传输距离为 5 千米。1000BaseSX：使用多模光纤传输距离 550 米2.6.3、万兆以太网（10Gb/s） ，标准为 IEEE802.3ae与传统以太网采用的相同帧格式、最小和最大帧长。仅支持全双工模式，不采用CSMA/CD 协议，仅支持单模或多模光纤，不支持双绞线。定义了两种物理层：一种是局域网物理层，另一种是广域网的物理层。2.7 虚拟局域网：2.7.1、VLANVLAN（虚拟局域
22、网） ，是一种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新兴数据交换技术。VLAN 技术解决了局域网互联时无法限制广播的问题，每个 VLAN 一个广播域，同一VLAN 内的主机通信跟一个 LAN 内一样，不同 VLAN 之间不能通信，如果需要通信，需要增加路由设备（三层交换机或者路由器） 。划分方法：1、基于端口的划分 （ 属于静态划分 VLAN，其余属于动态划分 ）2、基于 MAC 地址的划分3、基于网络层的划分4、基于 IP 组播划分5、基于规则划分划分 VLAN 优点：（1）控制网络流量，有助于控制广播风暴，减小冲突域、提高带宽利用率（2）提高网络安全性。（3）灵活的管理
23、网络，可以突破地理位置限制而根据管理功能来划分网络。2.7.2、VLAN 的中继模式（Trunk）目前有两种通用标准，即 IEEE802.1Q 和 Cisco ISL，后者仅适用于 Cisco 设备。IEEE802.1Q 在原来的以太网帧中增加了 4 个字节的帧标记字段。交换机支持的封装协议有 dot1q 和 ISL 两种。ISL 最多支持 1024 个 vlan；而dot1q 支持 4096 个 vlan，其中两个保留，因此可用 4094 个在划分 VLAN 的交换机上，端口分为两种：接入链路模式（Access）和中继链路模式（Trunk） 。接入链路模式：只能传送属于单个 VLAN 的数据
24、包，所有端口均属于同一广播域。中继链路模式：在进入中继端口前，在交换机的数据包中增加 VLAN 标记，在中继链路另一端的交换机不仅要根据目标地址，还要根据数据包中的 VLAN 标记进行决策。2014年全国计算机技术与软件技术（水平）考试网络工程师笔记- 10 -2.7.3、VTP 协议与 VTP 修剪VLAN 中继协议 VTP 用于在交换网络中简化 VLAN 管理。VTP 协议在交换网络中建立多个管理域，同一管理域共享 VLAN 信息，一台交换机只能参加一个管理域，不同管理域的交换机不能共享 VLAN 信息。VTP 协议可以在一台交换机上配置所有 VLAN 信息，配置信息通过 VTP 报文发送
25、到管理域内的所有交换机上。VTP3 种模式：（ 新交换机出厂时默认配置为 VLAN1， VTP 为服务器模式 ）服务器模式（server）：服务器上可以创建、删除、修改 VLAN 信息，服务器会自动将这些信息广播到同一域内的其他交换机上。客户模式（client）：客户模式，不允许交换机上创建、删除、修改 VLAN 信息，只能被动接受服务器的 VLAN 信息。透明模式（transparent）：透明模式下可以创建、删除、修改 VLAN 信息，但不广播自己的 VLAN 信息，它可以接收服务器发来的 VLAN 信息，但不使用，而是直接转发给别的交换机。 VTP 修剪：静态修剪 动态修剪静态修剪：手工
26、剪除中继链路上不活动的 VLAN。动态修剪：允许交换机之间共享 VLAN 信息，也允许交换机从中继链路上动态的剪除不活动的 VLAN，使所得的所有 VLAN 都是活动的。当一台交换机端口加入新的 VLAN时，则立即向周边交换机发送 VTP 报文，通知其他交换机，有新的 VLAN 加入。2.8 生成树协议：IEEE802.1d，总延时为 50s根桥的确定：（1）交换机 ID 最小（2 字节的优先级和 6 字节 MAC 地址组成）（2）优先级值越小优先级越高，优先级高的的为根桥（3）优先级相同，MAC 地址最小的为根桥根端口确定：（1）最小路径开销的端口为根端口（2）如果路径开销相同，取端口标识最
27、小的为根端口。端口开销规定： 10G 端口开销为 2； 1000M 端口开销为 4； 100M 端口开销为 19； 10M 端口开销为 100端口状态：阻塞：仅监听 BPDU，不转发数据帧，也不学习接受帧的 MAC 地址，延时 20s,防止启动交换机过程中产生交换环路。监听：相互学习 BPDU 的信息，以便交换机可以学习网络中其他交换机的信息，延时 15s。此时不学习 MAC 帧的地址，不转发数据帧。学习：处理学习到的 BPDU 信息，开始计算生成树协议。学习 MAC 地址，建立地址表，但不转发数据帧，该状态维持 15s。转发：可以发送或监听 BPDU（用桥协议数据单元来传递交换机之间的生成树协议的信息） ，也可以转发数据帧
