網(wǎng)絡工程復習資料(04749)要點

1、自考網(wǎng)絡工程串講筆記（04749）前言：在各位同學的共同努力下，網(wǎng)絡工程復習資料順利岀來，鳴謝：徐寶杰、吳宇斌、吳丘峰、趙王王、俞浩同學犧牲自己休息時間，才能如此順利完成復習資料書寫工作。此資料只作課本參考復習之用。網(wǎng)絡工程課程老師： 邱桂華，好好理解背誦，70分一般不是問題的。第一章概述1.2計算機網(wǎng)絡介紹1.2.1計算機網(wǎng)絡定義1、計算機網(wǎng)絡是：（1）計算機技術與通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物（2）由自主計算機互連起來的集合體（3）將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理軟件及網(wǎng)絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)（

2、目的）。2、計算機網(wǎng)絡包括硬件和軟件：硬件：通信設備為主機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，接口設備是網(wǎng)絡和計算機之間的接口。主機（端系統(tǒng)）：個人計算機、大型計算機、客戶機（client）或工作站（workstation ）、服務器（sever）通信設備（中間系統(tǒng)）：交換機和路由器接口設備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光釬、無線電和衛(wèi)星鏈路。軟件：通信協(xié)議和應用軟件通信協(xié)議（計算機之間的信息傳輸規(guī)則）：TCP/IP等應用軟件（網(wǎng)絡上的各種應用）：WWW、E-mail、FTP等1.2.2計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)1、廣域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)：廣域網(wǎng)是將多個子網(wǎng)或多個局域網(wǎng)互接起來的網(wǎng)絡。集線器、中繼器、交換機將多個設備連

3、接起來 形成局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。廣域網(wǎng)特點：點到點、存儲轉(zhuǎn)發(fā)、工作在底層（1）網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點： 系統(tǒng)可靠性高，比較容易擴展 可以改善通信路徑上的信息流量分配 可以在多條路徑中選擇最佳路徑，以減小傳輸延遲 網(wǎng)絡可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率，適合廣域網(wǎng)復雜的 網(wǎng)絡環(huán)境缺點： 線路和結(jié)點成本高 結(jié)構(gòu)復雜，難于管理和維護，每一結(jié)點都與多點進行連接，必須采用路由算法和 流量控制方法（2）環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)采用光纖做主干線。可靠性好，不存在單點失效問題，可以靈活地建立各種鏈路備份策略2、局部網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)特點：廣播式，工作再物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)際層（1）星形拓撲結(jié)構(gòu)星形拓撲結(jié)構(gòu)以中央結(jié)點

4、為中心，用單獨的線路使中央結(jié)點與其他站點相連，各站點間的 通信都要通過中央結(jié)點。優(yōu)點： 增加站點容易 成本低 容易確定網(wǎng)絡故障點 通道分離 網(wǎng)絡結(jié)點增刪方便、快捷缺點：可靠性差（2）環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)中計算機相互連接而形成一個環(huán)。優(yōu)點： 控制簡單 不存在數(shù)據(jù)沖突 信道利用率高缺點： 任意結(jié)點故障都會造成網(wǎng)絡癱瘓 故障診斷也較困難 容量有限 難以增加新的站點 對結(jié)點要求高（3）總線形拓撲結(jié)構(gòu)（如服務器、工作站等）用一根總線（如同軸纜、雙絞線、總線形拓撲結(jié)構(gòu)就是將各個結(jié)點 光纖等）連接起來。優(yōu)點： 可靠性高 成本低 擴充性好缺點： 安全性低 監(jiān)控比較困難 通信效率低下 增加結(jié)點困難（4）樹形

5、拓撲結(jié)構(gòu)樹形拓撲結(jié)構(gòu)中，計算機都是既連接它的父結(jié)點（除根結(jié)點外）又連接它的子結(jié)點（除葉 結(jié)點外），連接關系呈樹狀。優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)連接簡單 維護方便 適用于匯集信息的應用要求缺點： 資源共享能力較差 可靠性不高1.2.3計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)1、計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡的層次結(jié)構(gòu)和協(xié)議。協(xié)議（Protocol）是計算機網(wǎng)絡協(xié)議的簡稱，是指網(wǎng)絡中計算機與計算機之間、網(wǎng)絡設備與網(wǎng)絡設備之間、計算機與網(wǎng)絡設備之間進行信息交換的規(guī)則。2、 計算機網(wǎng)絡技術體系結(jié)構(gòu)分層的好處是：各層之間是獨立的，每層只關注實現(xiàn)本層的功能即可； 靈活性好，每一層次可以靈活地采用不同的方法來實現(xiàn)本層的功能，增加和刪減功能也較為容易

6、; 結(jié)構(gòu)上可以分隔開，層次之間的相互影響小，降低了實現(xiàn)和維護的難度，同時能夠促進標準化的 工作。分層注意：若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復雜；若層數(shù)太多，又會在描述和綜合各層功能 的系統(tǒng)工程任務時遇到較多的困難。3、兩大網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)：OSI/RM七層理論模型TCP/IP概念層（TCP/IP也已經(jīng)成為目前最重要的互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議）應用層應用層表示層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)際層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡接口層物理層4、TCP/IP網(wǎng)絡模型TCP :有連接，可靠性高；IP :無連接，不可靠，速度快。（1）網(wǎng)絡接口層定義了 IP數(shù)據(jù)報載擁有不同數(shù)據(jù)鏈路層和物理層網(wǎng)絡中的傳輸方法，使得TCP/IP網(wǎng)絡模型具有很強的

7、兼容性與適應性。應用于：以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、X.25網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、 ATM網(wǎng)、HDLC （高級數(shù)據(jù)控制）和 PPP（廣域網(wǎng)，點到點鏈接）（2）網(wǎng)際層是TCP/IP網(wǎng)絡模型最核心的層次，負責網(wǎng)絡間的路由選擇、流量控制和阻塞控制；核心協(xié)議是IP,是一種無連接的網(wǎng)絡層協(xié)議，只能提供“盡力而為”的服務，傳送的數(shù)據(jù)單位是報文分組或數(shù)據(jù)包。（3）傳輸層在網(wǎng)絡中源主機與目的主機之間建立端到端的連接；傳輸層包括傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP ），TCP是一種可靠的面向連接的協(xié)議，UDP是一種不可靠的無連接協(xié)議。（4）應用層網(wǎng)絡終端協(xié)議（Telnet）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、簡單郵件傳輸協(xié)議（SM

8、TP）、簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP ）、超文本傳輸協(xié)議（HTTP ）等。1.3計算機網(wǎng)絡技術1.3.1計算機網(wǎng)絡技術簡介1、計算機網(wǎng)絡組網(wǎng)技術（1 ）傳輸技術WLAN、紅外、藍牙、有線傳輸技術： ADSL、E1、DDN、SDH等無線傳輸技術：蜂窩移動通信、微波通信、衛(wèi)星通信和小范圍的UWB 等。無線技術比較UWB藍牙802.11gHomeRF速度1Gbps1Mbps54Mbps1-2Mbps距離10m10m10100M50m適用范圍豕庭或辦公豕庭或辦公電腦電話移動設 備（2 ）承載技術主要介紹各種能夠承載 IP報文的網(wǎng)絡。局域網(wǎng)：以太網(wǎng)、 WLAN ；廣域網(wǎng)：HDLC、PPP等網(wǎng)絡。（3）IP

9、路由技術 域內(nèi)采用網(wǎng)關協(xié)議，例如 RIP （路由信息協(xié)議）、OSPF （開放最短路徑協(xié)議）；域間采用外 部網(wǎng)關協(xié)議，常用 BGP （邊界網(wǎng)關協(xié)議） 一個網(wǎng)絡內(nèi)采用了多個路由協(xié)議時，為了實現(xiàn)路由協(xié)議之間的互通，就需要路由重發(fā)布技術 為了能夠?qū)⒏嗟乃接芯W(wǎng)絡實現(xiàn)與因特網(wǎng)的互連，需要采用NAT （網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換）技術。2、計算機網(wǎng)絡管理技術（1 ）網(wǎng)絡安全網(wǎng)絡安全負責網(wǎng)絡中信息傳遞和交換的安全性；網(wǎng)絡安全是指網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護，不因偶然的或者惡意的原因而遭受到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連接、可靠、正常地運行，網(wǎng)絡服務不中斷。VPN技術利用接入服務器、路由器以及VPN專用設備，在共

10、用的廣域網(wǎng)上實現(xiàn)專用網(wǎng)的技術。 重疊模型VPN需要用戶自己建立端結(jié)點之間的VPN鏈路，主要包括：GBE、L2TP、IPSec等眾多技 術。 對等模型VPN由網(wǎng)絡運營商在主干網(wǎng)上完成 VPN通道的建立，主要包括 MPLS VPN技術。防火墻將內(nèi)部網(wǎng)和公眾訪問網(wǎng)（如因特網(wǎng)）分開的方法。（2 ）網(wǎng)絡管理和維護 網(wǎng)絡管理有5大功能：故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和計費管理。 網(wǎng)絡管理主要方式：SNMP （簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）和 RMON標準的網(wǎng)絡管理 RMON標準：為提高傳送管理報文的有效性、減少網(wǎng)管控制臺系統(tǒng)的負載、滿足網(wǎng)絡管理員監(jiān)控網(wǎng)段性能的需求。 HSRP （熱備份路由協(xié)議）：一臺路由器出

11、現(xiàn)了不能工作的情況，它的全部功能必須被另一臺備份路由器完全接管。 VRRP （虛擬路由器冗余協(xié)議）：網(wǎng)絡容錯協(xié)議3、計算機網(wǎng)絡應用技術 網(wǎng)絡服務分為基礎網(wǎng)絡服務和網(wǎng)絡應用服務 主機之間的協(xié)作方式經(jīng)歷了文件服務器模式、C/S模式、B/S模式和對等網(wǎng)模式1.3.2計算機網(wǎng)絡常用設備簡介網(wǎng)絡設備： 物理層：中繼器、集線器 數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋、以太網(wǎng)交換機 網(wǎng)絡層：路由器、三層以太網(wǎng)交換機1、局域網(wǎng)：網(wǎng)絡設備：以太網(wǎng)中繼器、集線器、網(wǎng)橋和以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)中繼器和集線器工作在物理層，以太網(wǎng)中繼器只能對傳輸距離進行延長，擴展能力較弱；集線器可以方便地擴展網(wǎng)絡規(guī)模，但是由于沖突域的限制，規(guī)模不能太大。（1）

12、以太網(wǎng)中繼器擴大局域網(wǎng)的覆蓋范圍，允許使用四個中繼器，從500m擴展到2500m。500m網(wǎng)段500m網(wǎng)段50m中繼器50m種類接口距離統(tǒng)分10Base-2BNC185-925m細纜10Base-5AUI500-2500m粗纜10Base-TRJ45100-500m粗纜10Base-FSC/ST/FC500-2500m粗纜Q/ *fl（2）集線器被稱為“多端口中繼器”（3）網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層（二層網(wǎng)絡設備），可以隔離沖突域（4）以太網(wǎng)交換機實質(zhì)上就是一個多端口的網(wǎng)橋，交換機不隔絕廣播，易產(chǎn)生廣播風暴，這使得交換機的擴展網(wǎng)絡的能力也受到了一定的限制2、局部多網(wǎng)絡互連局部區(qū)域的多個局域網(wǎng)之間可以

13、采用三層交換機和路由器進行互連。三層交換機在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始 階段工作在以太網(wǎng)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及網(wǎng)路錯哦恩。當進入流交換階段，則只工作在以太網(wǎng) 的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。三層交換機只能用于局部以太網(wǎng)的互連，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡間的高速信息交換。3、廣域網(wǎng)不僅包含了路由器設備，還包含了遠距離的傳輸設備。路由器工作在不同網(wǎng)絡的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及網(wǎng)絡層；傳輸設備只工作在物理層、包括中繼器、光傳輸設備等。（1）中繼器通過對數(shù)據(jù)信號的重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，來擴大網(wǎng)絡傳輸?shù)木嚯x。中繼器主要有無線信號中繼器、雙絞線中繼器、視頻中繼器、隔離防雷中繼器、光纖中繼器、串口中繼器、網(wǎng)橋中繼器等O（2）光傳輸設備光傳輸設備有

14、光端機、光 Modem、光纖收發(fā)器、光交換機、PDH （準同步數(shù)字系列）、SDH （數(shù)字同步系列）等類型的設備。（3）路由器隔絕廣播，劃分廣播域。38網(wǎng)絡工程串講筆記第二章傳輸技術將數(shù)字信號與語音信號分離分離器分離器ADSL ModemATU-RATU-R2.1 ADSL2.1.1 ADSL 簡介1、XDSL（1）非對稱 ADSL :非對稱數(shù)字用戶線路（a）上行：512kbps-1Mbps（b）下行：1Mbps-8Mbps（c）FDM （頻分多路復用技術）帶寬 數(shù)據(jù)1信令位同步位幀結(jié)構(gòu)花125ms。 E1共多少位：30*8+8+8=256位 E1 速率：256bit/125ms=2.048 E

15、1 編碼效率：（30*8/30*8+8+8）*100%=94% 開銷率：1-94%=6%T1幀的結(jié)構(gòu)8位8位1位C1C24| |7位-用于傳輸數(shù)據(jù)-| |7 位第193位幀編號位1位-傳輸數(shù)字信號-1 位幀結(jié)構(gòu)花125ms 有效數(shù)據(jù)位：7*24=168位 速率：（7+1）*24+1/125ms=1.544Mbit/s 編碼效率：（7*24）/193*100%=87% 開銷率：1-87%=13%（現(xiàn)教材）E1分為成幀和不成幀兩種方式，成幀時TSO時時隙用于傳輸幀同步數(shù)據(jù)，TS16用于傳送信令，TS1TS15，TS17TS31共30個時隙用于傳輸有效數(shù)據(jù)。不成幀的E1中，所有32個時隙都可用于傳輸

16、有效數(shù)據(jù)。2.2.2 E1的應用1、傳輸語言（E1成幀方式）（1）ISDN （綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)） 寬帶業(yè)務B-ISDN 窄帶業(yè)務 N-ISDN 1-64kbit/s（2）ISDN 接口 基本速率接口 BRI : 2B （傳輸數(shù)據(jù)與語音：64kbps）+D （信令：16kbps） 一次基群速率接口（a）E1: 30B（ 64kbps） +D（ 16kbps）2.048Mbps（b）T1 : 23B（ 64kbps）+D（ 16kbps）1.544Mbps2、傳輸數(shù)據(jù)成幀的E1連接數(shù)據(jù)分組交換設備時，還可以作為CE1接口（信道化E1），將TS1TS31時隙任意分成若干組，支持 PPP、幀中繼和X.2

17、5等數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，支持 IP和IPX等網(wǎng)絡協(xié)議。不成幀的E1連接數(shù)據(jù)分組交換設備時，其邏輯特性與同步串口相同，可以支持PPP、幀中繼和X.25等數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，支持 IP和IPX等網(wǎng)絡協(xié)議。2.3 DDNDDN是數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)，其單位是結(jié)點，結(jié)點之間通過光纖連接，構(gòu)成網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，用戶的終端設備 通過數(shù)據(jù)單元（DTU ）與DDN結(jié)點相連，DDN為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸通道。DDN的特點：（1）傳輸質(zhì)量高、時延小、通信速率可以自主變化。（2）路由自動迂回，保證鏈路高可用率。（3）全透明傳輸，可支持數(shù)據(jù)、圖像、話音等多媒體業(yè)務。（4）方便地組建虛擬網(wǎng)（VPN ）建立自己的網(wǎng)管中心。（5）DDN的主

18、干傳輸為光纖傳輸，高速安全。（6）采用點對點或點對多點的專用數(shù)據(jù)線路。中國的DDN技術體制將DDN結(jié)點分成3類（1）2兆結(jié)點：2兆結(jié)點是DDN網(wǎng)絡的骨干結(jié)點。（2） 接入結(jié)點：接入結(jié)點主要為DDN各類業(yè)務提供接入功能。（3） 用戶結(jié)點：用戶結(jié)點主要為DDN用戶入網(wǎng)提供接口，并且進行必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換。DDN 一般有兩種承載IP的方式。一種是 DDN提供透明通信，裝 HDLC、PPP等串行通信協(xié)議，提 供X.25、Frame-relay等協(xié)議的接口，路由器可以在這些協(xié)議之上承載IP。2.4 SDH1310nm,1550nm，損耗比較低，當波長是1310nm時，光纖損耗是0.30.4db/km，當波長

19、是1550nm 波長時，光纖損耗是 0.20.3db/km。光纖由3個部分組成，最中心是最高折射率玻璃芯（芯徑為 10卩m、50卩m或62.5卩m）,中間 部分為低折射率硅玻璃包層（直徑為125卩m）,最外層為加強用的樹脂涂覆層。2.4.1 SDH 標準SDH （同步數(shù)字系列）是由 CCITT （現(xiàn)ITU-T，電話電報咨詢委員會）指定的傳輸體系標準， 它得益于SONET （同步光網(wǎng)絡）這套傳送標準適用于光釬、微波、衛(wèi)星傳送的通用技術體制，SONET 主要用于北美國家和日本，SDH主要用于中國和歐洲國家。SDH標準定義了一套可進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的標準化數(shù)字信息的結(jié)構(gòu)等 級，實

20、現(xiàn)了數(shù)字傳輸體質(zhì)上的世界性標準，同時還可容納各種新的數(shù)字業(yè)務信號（如ATM信元、FDDI信號等）。全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡結(jié)點接口（NNI ）,并對個網(wǎng)絡單元的光接口有嚴格的規(guī)范要求，從而使得任何網(wǎng)絡單元在光路上得以互通，實現(xiàn)了橫向兼容性。SDH具有統(tǒng)一的速率標準，SDH上的數(shù)據(jù)是以同步傳送模塊（STM-N ）, N值為0、1、4、16、64、256, STM-1 的速率為 155.520Mbit/sPDH （準同步數(shù)字系列）：SDH技術具有良好的網(wǎng)絡自愈功能。2.4.2 SDH的組成設備（1） 終端復用器（TM ）：分插復用器（ADM ）,再生中繼器（REG）和數(shù)字交叉連接（DXC ）（2） REG

21、 : 一種是純光的 REG，第二種是用于脈沖再生整形的電RGE。（3）DEX （等ATM同用）：主要完成STM-N信號的交叉連接功能。243 SDH的幀結(jié)構(gòu)SDH的幀結(jié)構(gòu)是塊狀幀，以字節(jié)為單位，由縱向9字節(jié)和橫向270*N字節(jié)組成，125卩m每幀，幀信息凈何速率共2349字節(jié)270*N速率為8000f/s，幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特（不傳數(shù)據(jù)）。1RSOH3注:4AU PTRPOHSTM-N凈負荷 （含 POH）信息凈占 率：MSOH=261*9*8*8OOO=190336Mbps速率：=270*9*8000*8=155.520Mbps261*NSTM-1荷速段開銷字節(jié)：8*9=72STM-

22、1 一塊幀共用（9+261）*9=2430 字節(jié)SDH的幀包括 （1）段開銷段開銷是傳輸 STM幀時為保證信息正常靈活傳送所必需的附加字節(jié)。9*8=72字節(jié)段開銷由再生段開銷（RSOH , 3個開銷）和復用段開銷（MSOH , 5個開銷，對STM-16 任 意通道進行監(jiān)控）。（2 ）信息凈荷用于通道性能監(jiān)視，管理和控制的通道開銷（POH）, STM-1的凈荷共有261*9=2349 字節(jié)（3）單元管理指針單元管理指針（AU PTR ）用來指示凈荷的第一字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準確位置。1、SDH的開銷字段分為 RSOH、MSOH 和 POH 3 種。2、SDH的虛容器分為低階VC和高階VC3、S

23、DH的復用原理在SDH網(wǎng)絡邊界處要通過映射把支路信號適配裝入響應的VC。映射可以使信號與響應的VC容器同步，映射后的 VC成為能獨立進行傳送、復用和交叉連接的實體。對于高次群信號，經(jīng)過異 步映射可裝入響應的 VC中。異步映射不要求信號與網(wǎng)絡同步，只需通過各級TU指針和AU指針的處理就能將PDH信號裝入SDH中。對于基群信號可采用異步映射和同步映射兩種方式，同步映射 要求信號先經(jīng)過一個一幀長度的滑動緩沖器，使信號和網(wǎng)絡同步。同步映射的好處是信號在VC凈負荷中的位置是固定的，不需要TU指針，減少了處理過程，提高了傳輸效率，代價是假如時延和滑動損傷。SDH采用同步復用方式和靈活的復用映射結(jié)構(gòu)，使低階

24、信號和高階信號的復用/解復用一次到尾，簡化了設備的處理過程，省去了大量的有關電路單元、跳線電纜和點接口數(shù)量，增強了運營和 維護能力。2.5蜂窩移動通信技術第三代移動通信技術，第四代是TD-LTE （中第一代模擬移動通信技術，第二代數(shù)字移動通信技術, 國自主研發(fā)） 第一代：以模擬“大哥大”為代表第二代：GSM 和 TS-95 CDMA 第三代：3G是CDMA 2000 （中國電信）、WCDMA （中國聯(lián)通）和 TD-SCDMA （中國移動）GSM （全球移動通信系統(tǒng)）起源于歐洲的移動通信技術標準，屬于第二代通信技術，GSM可以提供語音服務和 SMS短信服務。GPRS（通用分組無線用戶） 是在GS

25、M基礎上發(fā)展起來的分組交換 的數(shù)據(jù)承載和傳輸業(yè)務。、第3章承載技術3.1承載技術簡介最早的承載網(wǎng)絡主要是電話網(wǎng)，通過調(diào)制解調(diào)器傳輸數(shù)據(jù)。 在廣域網(wǎng)中大量采用光纖上使用PPP承載IP。承載網(wǎng)絡不管它采用何種網(wǎng)絡體系，在拓撲結(jié)構(gòu)上可以分成 3大類，即點到點，廣播網(wǎng)絡，多點非廣播多路訪問網(wǎng)絡。1、點到點網(wǎng)絡點到點網(wǎng)絡是最簡單的網(wǎng)絡拓撲，它實際上就是一根通信電纜連接兩臺網(wǎng)絡設備構(gòu)成的網(wǎng)絡。2、廣播網(wǎng)絡廣播網(wǎng)絡也是一種簡單的網(wǎng)絡，雖然比點到點網(wǎng)絡復雜一點，即任何一個設備發(fā)送報文在網(wǎng)絡中的其他設備都能收到。廣播網(wǎng)絡中的報文發(fā)送方式有兩種：廣播和單播。廣播是網(wǎng)絡本身的特點，即一個設備發(fā)送報文大家都能收到；單

26、播是靠地址機制和接收設備實現(xiàn)的。3、非廣播多路訪問網(wǎng)絡非廣播多路訪問網(wǎng)絡簡稱非廣播網(wǎng)絡，實際上，除廣播網(wǎng)絡和點到點網(wǎng)絡之外的其他網(wǎng)絡都可以被看成是 NBMA網(wǎng)絡的。3.2 Cisco公司的HDLC封裝Cisco的HDLC封裝實際上只是利用 HDLC的幀格式封裝IP報文，由于沒有使用鏈路狀態(tài)幀， 因此無法知道鏈路的通斷狀態(tài)。鏈路管理接口的工作原理是定時向?qū)Ψ桨l(fā)送LMI報文，報文中含有序號，如果接受方在規(guī)定的時間內(nèi)收到LMI報文并且序號是連續(xù)增長的，就說明鏈路是好的。3.3以太網(wǎng)3.3.1以太網(wǎng)的工作原理以太網(wǎng)開始使用通州電纜作為網(wǎng)絡媒體，數(shù)據(jù)傳輸速率達到10Mbps。IEEE802.3規(guī)范是基于

27、最初的以太網(wǎng)技術于1980年制定的。工作原理：以太網(wǎng)采用CSMA/CD媒體訪問控制機制，任何工作站都可以在任何時間向網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù) 報文。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，工作站首先需要偵聽網(wǎng)絡是否空閑，如果網(wǎng)絡上沒有任何數(shù)據(jù)傳送，工作 站就會把所要發(fā)送的信息投放到到網(wǎng)絡當中；否則，工作站只能等待網(wǎng)絡下一次出現(xiàn)空閑時再進行 數(shù)據(jù)的發(fā)送。以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)大小：最小64字節(jié)，最大1518字節(jié)。3.3.2交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)采用逆用學習，擴散和轉(zhuǎn)發(fā)的策略，實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡連接。所謂擴散算法， 就是把每個到來的、目的地不明的幀輸出到所有端口，并在地址表中記錄該幀的源地址與端口的對 應關系。而逆向?qū)W習法，則是一旦知道目的地

28、的端口，發(fā)往該處的幀就只發(fā)到該端口上，不再廣播。 為了處理動態(tài)拓撲問題，要對地址表中的地址項進行“老化”操作，即當收到幀時要對源地址對應 對表項的生命計時器進行刷新，然后開始遞減。當生命計時器減到0,就說明對應的主機長時間沒有發(fā)送幀了，可能已經(jīng)關機或者網(wǎng)絡已中斷，就將該地址從地址表中刪除。網(wǎng)絡中由于互連可能會 出現(xiàn)環(huán)路，環(huán)路將導致廣播風暴，因此網(wǎng)絡中不能有環(huán)路存在，但是由于需要或者無法控制的原因， 網(wǎng)絡的物理結(jié)構(gòu)中通常會出現(xiàn)環(huán)路，因此在透明網(wǎng)橋中使用生成樹算法解決這個問題。生成樹通過 阻塞某個端口，切斷網(wǎng)絡中的環(huán)路，使網(wǎng)絡在邏輯上是一棵樹。這個時候交換機不能轉(zhuǎn)發(fā)報文，只 能收發(fā)生成樹的算法發(fā)送

29、的BPDU報文，通過交換BPDU報文，生成樹算法找到網(wǎng)絡中的環(huán)路，并計算出需要阻塞的端口以打破環(huán)路，這個過程被稱為生成樹的收斂。生成樹算法的收斂時間大約為15s。3.3.3虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)是一種將局域網(wǎng)設備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的數(shù)據(jù)交換技術。劃分 VLAN所依據(jù)的標準是多種多樣的，主要有按端口、MAC地址、協(xié)議、用戶、IP地址劃分策略。VLAN交換機的鏈路分為接入鏈路、中繼鏈路、混合鏈路3中。接入鏈路就是將普通以太網(wǎng)設備接入 VLAN交換機， 中繼鏈路通常的用途就是連接兩個VLAN交換機，混合鏈路可以同時承載標記數(shù)據(jù)和非標記數(shù)據(jù)。3.4 PPPPPP是為點對點之間的

30、數(shù)據(jù)傳輸提供一種封裝方法，可以支持IP、IPX和AppleTalk多種網(wǎng)絡層協(xié)議，替代原來非標準的鏈路層協(xié)議。 它即支持異步的物理線路傳輸， 也支持同步的HDLC和SONET 的物理線路傳輸，支持鏈路的配置，質(zhì)量檢測和網(wǎng)絡層協(xié)議的復用。3.4.1 PPP的封裝幀格式PPP工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它的數(shù)據(jù)封裝幀格式提供幀定界、檢錯和協(xié)議標識，使得不同網(wǎng) 絡層協(xié)議可以同時在同一鏈路上傳輸。PPP可以工作在不同的物理層，同步線路，異步線路和以太網(wǎng)等，這樣就形成了 PPP的多種封裝幀格式。1、同步線路上的 PPP封裝PPP工作在同步線路時，使用HDLC的UI幀。HDLC的UI幀的INFO部分擴展“協(xié)議字段”

31、包括 Flag、Address、Control、Protocol、In formation、FCS 幾個部分。Flag :標志字段，表示幀的開始或者結(jié)束，由二進制序列01111110構(gòu)成，即0x7E，Address :地址字段，由二進制序列11111111構(gòu)成，是標準的廣播地址，Control :控制字段，由二進制序列00000011構(gòu)成，要求用戶數(shù)據(jù)傳輸采用UI無編號幀，地址字段和控制字段所填內(nèi)容為固定值，通過PPP的LCP協(xié)商，可以節(jié)省2字節(jié)的傳輸。由于沒有字段來傳送數(shù)據(jù)幀的序號，PPP默認情況下不提供基于序號和應答機制的可靠傳輸。Protocol :協(xié)議字段，用來識別PPP幀的Infor

32、mation字段所封裝的協(xié)議。Protocol 協(xié)議取值有 0xc021、0xc023、0xc223、0xc8021、0xc0021 五種。LCP的數(shù)據(jù)報文，PAP的認證報文，CHAP的認證報文,0xc021 :信息域中承載的是0xc023 :信息域中承載的是0xc223 :信息域中承載的是0xc8021 :信息域中承載的是 NCP的數(shù)據(jù)報文,0xc0021 :信息域中承載的是IP數(shù)據(jù)報文。In formation :包含Protocol字段中指定的協(xié)議數(shù)據(jù)報。FCS:幀校驗序列字段，用于PPP數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)恼_性進行CRC檢測。因PPP是面向字符型的，所以 UI幀的長度是整數(shù)字節(jié)。在同步線路上

33、，PPP直接使用HDLC的UI幀，也使用HDLC的透明傳輸方式“ 0比特插入和刪除算法”。2、異步上的PPP封裝PPP在異步線路上傳輸時使用的幀與同步傳輸是一樣的，差別在于成幀和透明傳輸使用的方 法。因為起止式異步傳輸是面向字符的，PPP在異步線路上不能采用 HDLC所使用面向比特的首位標志成幀算法，即使用 0x7E作為幀的首位標志，也不能使用“0比特插入和刪除算法”實現(xiàn)透明傳輸。3、以太網(wǎng)上的 PPP封裝隨著xDSL技術、寬帶接入技術的廣泛應用，PPP又被廣泛用于以太網(wǎng)上，這就是PPPoE。PPPoE在兩個階段以太網(wǎng)幀的類型域的值是不同的，在發(fā)展階段，以太網(wǎng)的類型域填充為0x8863，在會話

34、階段，以太網(wǎng)的類型與填充為0x8864。PPPoE數(shù)據(jù)報文最開始的4位為版本域，緊接在版本域后的4位是類型域。3.4.2 PPP的子層為了適應多重物理和網(wǎng)絡層，PPP劃分了相應的LCP子層和NCP子層以完成不同功能。PPP首先通過發(fā)送LCP報文來配置和測試鏈路， 建立起LCP連接。鏈路層激活后，需要的話可以進 行認證，最后要通過發(fā)送相應的NCP報文建立相應的網(wǎng)絡子層連接。1、LCPLCP位于物理層之上，負責設備之間鏈路的創(chuàng)建、維護和終止。2、NCPNCP主要完成點對點通信設備之間網(wǎng)絡子層所需參數(shù)的配置，功能是網(wǎng)絡層地址協(xié)商。3.4.3認證協(xié)議PPP另外一種常用到的功能是接入認證，即通過某種機制

35、保證許可用戶才能進入網(wǎng)絡，常 用的有PAP認證和CHAP認證兩種。1、PAP認證PAP是一種兩次握手的認證協(xié)議，它采用明文方式在網(wǎng)絡上傳輸用戶名和口令。2、CHAP認證CHAP是一種三次握手認證協(xié)議，呵在網(wǎng)絡上傳輸用戶名，但不傳輸口令。3.4.4 PPP鏈路的建立為了在線路上傳送 PPP數(shù)據(jù)報文，首先需要建立PPP的點到點鏈路。典型的PPP鏈路建立 過程，可以分為3個階段：鏈路建立階段、認證階段和網(wǎng)絡層協(xié)商階段。1、鏈路建立階段2、認證階段3、網(wǎng)絡層協(xié)商階段3.5 PPPoE與PPP鏈路的建立方式不同。PPPoE鏈路的建立要經(jīng)過 PPPoE的發(fā)展階段和 PPPoE的會話階段。 發(fā)展階段是PC主

36、機在廣播式的網(wǎng)絡上搜尋寬帶接入服務器BRAS，并在多個可能的寬帶接入服務器中確定其一，建立點到點關系的過程。會話階段則是PPP的LCP、認證、NCP的會話過程。與 PPP不同的是，PPPoE的數(shù)據(jù)報文被封裝成以太網(wǎng)的幀進行傳送。目前小區(qū)寬帶LAN接入、ADSL接入等技術都使用PPPoE技術。1、發(fā)現(xiàn)階段用戶主機首先主動發(fā)送廣播包PADI尋找接入服務器，接入服務器收到PADI報文后回應PADO，主機在回應PADO的接入服務器中選擇一個合適的，并發(fā)送PADR單播的請求報文告知接入服務器，接入服務器收到PADR包后開始為用戶發(fā)配一個唯一的會話標識符SessionID，啟動PPP狀態(tài)機以準備開始 PP

37、P會話，并發(fā)送一個攜帶該會話標識符Session ID的會話 確認包PADS。2、會話階段3.6WLAN3.6.1 WLAN 簡介無線局域網(wǎng)可以提供更好的解決方案，WLAN利用電磁波在空中收發(fā)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達到 354Mbps，且無需線纜介質(zhì)，是非常有效的用戶接入方式。WLAN的協(xié)議構(gòu)成，IEEE的802.11工作組制定了無限局域網(wǎng)的媒體訪問控制層和物理層規(guī)范。工作頻段是ISM2.4GHZ頻段，支持的數(shù)據(jù)傳輸速率是1Mbps和2Mbps。無線射頻傳輸方法采用跳頻擴頻和直接序列擴頻，采用載波偵聽多路訪問/沖突避免方式進行信道共享控制。IEEE802.11a擴充了 IEEE502.

38、11標準的物理層，規(guī)定該層使用ISM5GHZ的頻段，該標準采用正交頻分復用調(diào)制技術。3.6.2 WLAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)在IEEE802.11標準中，規(guī)定了兩種無線局域網(wǎng)設備：接入點和站點。AP通常作為網(wǎng)橋設備，帶有一個LAN接口和一個連接 WLAN的射頻收發(fā)信機，而 STA實際上是一個無線網(wǎng)絡接口設 備NIC，用于連接主機和 AP。在IEEE802.11標準定義了兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)：獨立基本服務組和擴張服 務組。獨立基本服務組IBSS是一種對等網(wǎng)絡形式， 所有站點在網(wǎng)絡中通信的地位是平等的。IEEE802.11定義了站點加入IBSS的過程，稱BSSID同步。擴張服務組ESS由多個基本服務組構(gòu)成，每個BSS

39、都有一個無線訪問點 AP提供通信服務，不同BSS 通過AP之間的分布系統(tǒng)互連，站點可以在多個BSS之間移動。ESS網(wǎng)絡站點間的通信關系、工作過程、幀格式與IBSS相比增加了關聯(lián)和重新關聯(lián)過程以支撐站點在不同AP下的移動，站點間不能直接通信，通過AP中繼轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)。1、BSSID的同步和關聯(lián)過程ESS網(wǎng)絡依靠網(wǎng)絡名和 BSSID來標識，SSID是ESS網(wǎng)絡的名稱，不同網(wǎng)絡的名稱不相 同，BSSID用于標識ESS網(wǎng)絡中的AP,當站點在移動時，可以通過BSSID來感知AP的變化信息。2、越區(qū)切換越區(qū)切換只能發(fā)生在具有相同SSID的AP之間。第4章IP路由4.1路由技術路由協(xié)議是通過執(zhí)行某種路由算法來完

40、成路由選擇的一個協(xié)議，分為靜態(tài)路由和動態(tài)路由。靜態(tài)路由是在路由器中事先設置固定的路由表，優(yōu)先級最高，優(yōu)點是簡單、高 效、可靠，適用于規(guī)模較小、拓撲結(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡。動態(tài)路由會自動更新自身的路由表，適用于規(guī)模大、拓撲結(jié)構(gòu)復雜和易變的網(wǎng) 絡缺點為占用網(wǎng)絡寬帶和CPU資源。根據(jù)是否在同一個自治域內(nèi)部使用可將動態(tài)路由協(xié)議分為內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議（IGP）和外部網(wǎng)關協(xié)議（EGP）自治域是指一個具有統(tǒng)一管理機構(gòu)、統(tǒng)一路由策略的網(wǎng)絡。自治域內(nèi)部采用的路 由協(xié)議稱為內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議，常見的有RIP,OSPF協(xié)議等；外部網(wǎng)關協(xié)議主要用于多個自治域之間的路由選擇，常見的有BGP。由于網(wǎng)絡中連接大量網(wǎng)絡設備和主機，完全用人工的方

41、法不合理因而設計了一套機制來完成報文轉(zhuǎn)發(fā)機制有編址、尋址、轉(zhuǎn)發(fā)、路由表4部分組成。4.1.1 IP的協(xié)議中的地址結(jié)構(gòu)IP地址由二部分組成，一部分為網(wǎng)絡地址，另一部分為主機地址。 根據(jù)網(wǎng)絡地址和主機地址的不同分配，可將IP地址分為A,B,C,D,E五類網(wǎng)絡號的位數(shù)直接決定了可分配的網(wǎng)絡數(shù)，主機號的位數(shù)決定了可分配的最大主機數(shù)。 通過IP地址的二進制值與子網(wǎng)掩碼的二進制進行“與”運算，可以確定某個設備的網(wǎng) 絡地址和主機號，即子網(wǎng)掩碼中1對應的網(wǎng)絡地址，0對應的是主機地址4.1.2 IP網(wǎng)絡中報文的轉(zhuǎn)發(fā)機制TCP/IP網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)分為二種：一種是直接交付，另一種是間接交付。 TCP/IP子網(wǎng)間的

42、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是由路由器完成的，路由器從功能上分為路由選擇部分和分組 轉(zhuǎn)發(fā)部分。路由選擇部分的任務是根據(jù)路由協(xié)議構(gòu)造路由表，并定期更新和維護路由表 分組轉(zhuǎn)發(fā)部分由三部分組成：交換機構(gòu)、輸入端口、輸出端口。1. 路由表在路由表中采用所謂下一跳的方法來表示路由，路由的代價用管理距離和費用來表 示：管理距離是根據(jù)路由的來源來確定路由的優(yōu)先級；花費是在相同的管理距離下進一步區(qū)分路由的優(yōu)先級舉例：C /160/1 is directly conn ected fastethernet3/0.1 * activeC表示是直連路由/16表示目的網(wǎng)絡地址0/1表示管理距離是0 （直連

43、路由），花費（Cost）是1is directly connected fastethernet3/0.俵示是直連路由經(jīng) fastethernet3/0.1 轉(zhuǎn)發(fā) active表示路由狀態(tài)是可用的舉例：O IA 6/30 110/21785 via . fastethernet3/0 * active O IA表示OSPF的域內(nèi)的路由6/30表示目的網(wǎng)絡地址via 113.1.2542 fastethernet3/（表示此路由的下一跳的 IP 地址是 其余：D表示為EIGRP用 show ip r

44、oute 顯示 luyoubiaoxinxi路由表結(jié)構(gòu)！R /8 yL類型A_目的網(wǎng)塔120/1 via 200.1.1,2, 00:00:10, Serial 0/0下一跳地址已荻得餉時間轉(zhuǎn)發(fā)出口類型：世C直連路由、S靜態(tài)路由，S*默認路由，RRIP協(xié)議* OOSPF協(xié)議,2 .路由選擇路由器在選路時先按目的網(wǎng)段地址選擇路由，如果有多個路由滿足條件則按路由的精度再進行篩選，如果結(jié)果還是不唯一的，則用Cost選擇最好的路由，最后可能出現(xiàn)多個路由，這時路由器不再選擇。4.2 RIPRIP（路由信息協(xié)議）是使用最廣泛的距離矢量路由協(xié)議4.2.1 RIP工作原理RIP是基于V-D算法

45、的內(nèi)部動態(tài)路由協(xié)議因此 V-D算法又稱為距離矢量算法 基本工作原理：每一個路由器維護一張路由表，該路由表以子網(wǎng)中每一個目標為索引， 記錄到達該目標的時間估計或距離估計，以及對應的首選輸出線路，所有使用RIP的路由器周期性的向外廣播路由刷新報文，在接受到來自各個鄰居路由表的路由表后，根據(jù) 這些路由表來重新計算自己到達各個網(wǎng)絡的最佳路由RIP主要包括以下方面：一、計算距離矢量距離矢量路由協(xié)議利用度量來跟蹤它和所有已知目的地間的距離二、更新路由表RIP依賴三個計時器來維護路由表：更新路計時器、路由暫休計時器、路由清除計時器三、激活路由更新每30S激活一次四、識別無效路由每180S識別一次五、清除無效

46、路由每240S清除一次4.2.2最佳路由的計算1. 路由表的建立 路由表的初始方式有三種（1）路由器系統(tǒng)啟動時，從外存讀入一個完整的路由表，常駐系統(tǒng)內(nèi)存以供使用；系 統(tǒng)關閉時再將當前系統(tǒng)內(nèi)存中的路由表寫回外存下次再使用（2）系統(tǒng)啟動時，只構(gòu)造一個空表，通過執(zhí)行一個空表，通過執(zhí)行顯示命令來填充（3）系統(tǒng)啟動時，從與本地路由器直接相連的各網(wǎng)絡地址中，推導出一組初始路由當 然初始路由只能訪問相連網(wǎng)上的主機。初始化的V-D路由表中各路由的距離均為0.2. 路由表的更新與維護路由項主要包括目的地址、下一條地址和路由開銷423 RIP的缺陷RIP在使用中存在以下缺點（1）RIP的可靠性和安全性無法得到保證

47、（2）RIP沒有選擇最優(yōu)路徑（3）RIP浪費帶寬（4）RIP會產(chǎn)生環(huán)形路由（5）RIP不適合大型網(wǎng)絡 RIP規(guī)定跳數(shù)超過16為不可到達面對以上的缺陷 做出了一下4中常用優(yōu)化措施抑制計時（可以減少路由的浮動）水平分割（緩解路由循環(huán)）路由毒化（解決路由循環(huán)）觸發(fā)更新（緩解路由循環(huán)）RIP工作在UDP上端口是5204.2.6 RIP v1 的缺陷（1）過于簡單，以跳數(shù)為依據(jù)計算度量值，經(jīng)常得出非最優(yōu)路由（2）度量值以16為限，不適合大的網(wǎng)絡（3）安全性差，接受來自任何設備的路由更新（4）不支持無類IP地址和VLSM（5）收斂緩慢，時間經(jīng)常大于5分（6）消耗帶寬很大4.2.7 RIP v2 的改進（1

48、）每個路由條目都攜帶自己的子網(wǎng)掩碼（2）路由選擇更新具有認證功能（3）每個路由條目都攜帶下一跳地址和外部路由標志（4）組播路由更新（5）支持可變長子網(wǎng)掩碼4.2.8路由器設置R1（config）# router rip啟動 rip 協(xié)議R1（config-router）# network 通告直連網(wǎng)段R1（config-router）# network 通告直連網(wǎng)段4.3 OSPFOSPF（開放最短路徑優(yōu)先）是一種基于鏈路狀態(tài)算法的分層次的路由協(xié)議，層次中最 大的實體是AS（自治系統(tǒng)）。因而把AS劃分為多個區(qū)域。OSPF由二個互相關聯(lián)的主要部分組成：Hello協(xié)議和“可靠泛洪”機制Hello協(xié)議檢測鄰居并維護鄰接關系，可靠泛洪算法可以確保同一個城中的所有OSPF路由器始終具有一致的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，而該數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了對域的網(wǎng)絡拓撲和鏈路狀態(tài)的映射4.3.1 OSPF基本概念1. 鏈路狀態(tài)OSPF使用的鏈路狀態(tài)路由與 RIP所使用的距離矢量路由的本質(zhì)區(qū)別在于，鏈路狀態(tài) 路由中，每一個路由器所獲得的信息不僅僅局限于鄰居路由器的路由表信息