网络工程师5天修炼--学习笔记

5天修炼，5天是不可能的。哈哈哈
因为工作和网络密切,网络方面的知识需要拎起来。
打算考一下软考网络工程师，以考代学，重新学一下网络基础知识。
过一遍这本书，记录一下自己的学习心得。。。
理解不一定正确，欢迎指正！
持续更新中。。。

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第一天 理论篇（1）

第1学时 网络体系结构

网络体系结构

OSI参考模型

物理层

数据链路层

网络层

传输层

会话层

表示层

应用层

TCP/IP参考模型

网络接口层

网际层

传输层

应用层

1.1 OSI参考模型

1. 物理层

透明的比特传输流
传输单位：比特，一位二进制位
DTE & DCE
Data Terminal Equipment(数据终端设备)，一般是用户端的设备，例如路由器、PC、终端
Data Communications Equipment(数据通信设备)，数据终端设备和传输链路之间提供信号变换和编码功能，数据通信设备或者数据电路端接设备，一般是服务提供商的设备。
例如CSU/DSU、NT1、广域网交换机、MODEM

名词解释

• CSU 通道服务单元,把终端用户和本地数字电话环路相连的数字接口设备.
• DSU 数据业务单元，数字传输中的一种设备，它能够把DTE设备上的物理层接口适配到T1或者E1等通信设施上。数据业务单元也负责信号计时等功能。
• MODEM 调制解调器

2.数据链路层

数据单位：帧
流量控制

链路 & 数据链路
链路：物理线路
数据链路：逻辑链路=物理链路+协议

功能：

• 链路连接的建立、拆除、分离
• 帧定界 帧同步：帧大小不同，统一步伐
• 顺序控制：帧的收发顺序
• 差错检测、恢复：
  差错检测：方阵码校验 & 循环码校验---->误码
  顺序检测---->帧丢失
  反馈重发---->恢复
• 链路标识、流量控制

数据链路层

逻辑链路控制LLC

介质访问控制MAC

IEEE802.3

3.网络层

分组
选择到达目的主机的最有路径
路由选择与中继
激活和终止网络连接
链路复用
差错检验和恢复
流量控制

4. 传输层

段
可靠的端到端的数据传输
数据分段、传输、组装

5. 会话层

会话（服务）
对话控制
令牌控制
同步控制

6.表示层

数据语法转换
语法表示
数据加密与解密
数据压缩与解压

7.应用层

服务元素

公共应用服务元素

CASE.

特定应用服务元素

SASE.

8.重要考点

1. 封装：数据加上报头和报尾
2. 网络协议:简协议，水平对等实体 规则标准和约定
   语法：数据结构
   语义：数据内涵
   时序关系
3. 协议数据单元（Protocol Data Unit,PDU）：水平，数据单位
4. 实体（软硬件进程）
5. 服务：垂直，提供服务
6. 服务原语：提供服务执行的命令
7. 服务数据单元（SDU）垂直，数据单位
   

1.2 TCP/IP参考模型

OSI	TCP/IP
应用层	应
表示层	用
会话层	层
传输层	传输层
网络层	网际层
数据链路层	网络接口层
物理层	网络接口层

网络接口层（数据链路层）
ARP（地址解析协议）：IP–>物理地址
RARP（反向地址转换协议）：物理地址–>IP
和物理地址相关，物理地址存放在数据链路层的帧里面

网际层：
ICMP：ICM P，因特网控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）是一个差错报告机制
IP：Internet Protocol（网际互连协议）
IGMP：IGMP(Internet Group Management Protocol)

传输层：
TCP–可靠
UDP–不可靠

应用层：
可靠的（TCP）：
HTTP 80
Telnet–远程登陆 23
FTP–文件传输协议 21
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）即简单邮件传输协议 25
POP–接收邮件 110

不可靠的（UDP）:
DNS–域名解析协议 53
BOOTP–引导程序协议
TFTP–（Trivial File Transfer Protocol,简单文件传输协议） 69
SNMP 管理进程和代理进程之间的通信协议162

第2学时 物理层

物理层

数据通信理论知识

数字传输系统

接入技术

有线传输介质

其他知识点

2.1数据通信理论知识

模拟信号：连续
数字信号：离散

信源编码器：模/数转换（A/D转换），传输的是未经调制的信号，基带信号
信道编码器：数字信号转换为适合传输的数据
信道解码器：转换为接收信号
信源解码器：数/模转换（D/A转换），转换为用户可以理解的图片、文字等

1.传输速率

码元：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个 二进制数字 ，这样的时间间隔内的信号称为 (二进制）码元。同理，还有8进制、十进制、16进制码元
以16进制码元为例，(16)a–>1010(2) 一个码元四个比特

码元速率（波特率）：单位时间内传输码元数(Baud,简写B)
比特率：单位时间内传输比特数 （b/s）

比特率=波特率×单个调职状态对应的二进制位数=波特率×log₂^N
N：码元总数量

16进制码元：
比特率 = 波特率×4=波特率×log₂¹⁶

信道带宽W=最高频率-最低频率

信噪比与分贝：
比值转换成对数，why？
S/N=10^{(分贝值/10)}
分贝值=10lg（S/N）单位，dB
S：信号功率，N：噪声功率
这个公式不是很理解

比值转换成对数，原因：
S往往比N大很多，S/N往往后面有很多0，为了避免看花眼，用对数形式来表示，并取个名字——分贝
举个栗子，S/N比值假设等于10000000（7个0），
如果用分贝(SNR)来表示，
SNR=10lg(10000000)=70dB

数据速率

无噪声

尼奎斯特定理

最大数据速率

有噪声

香农公式

极限数据速率

最大数据速率=2Wlog₂^N =Blog₂^N
W带宽，B波特率，N码元总种类数
？？波特率 =2*带宽 ？？
极限数据速率 =带宽×log₂^(1+S/N)

误码率：码元、码元、码元
P_c =错误码元数/码元总数

2.调制和编码

编码：输出为数字信号
调制：输出为模拟信号

调制

基带调制

信号频率不变

带通调制

信号频率迁移到高频段

（1）模拟信号–>模拟信号
调幅：振幅
调频：频率
调相：初始相位

（2）模拟–>数字（脉冲编码调制Pulse Code Modulation，PCM）
采样：时间离散
（奈奎斯特采样定理）采样不能太少，采样频率>2f_max ，频率就是单位时间内周期的次数，
例如周期为0.5s，则频率为2，则采样最少4次，才能保证恢复出来模拟信号
量化：数值离散
编码

（3）数字–>模拟
ASK(幅移键控)
FSK(频移键控）
PSK(相移键控）
4PSK、8PSK、16PSK
例如16PSK16种输出相位，表示4个输入位
正交幅度调制（QAM）
4QAM、8QAM、16QAM ASK&PSK结合，振幅，相位
例如16QAM–16种符号，表示4个输入位

（4）数字–>数字这一块暂时没有捋清楚
极性编码–需要时钟信号定时

1. 极性码：正电平–>0，负电平–>1
2. 单极性码：正电平–>0，零电平–>1
3. 双极性码：信号交替反转编码（AMI，Alternate Mark Inverse），0–>零电平，1–>正负电平交替
   归零码：码元时间中点归零，正电平下降到0电平表示0，负电平上升到0电平表示1
   不归零码
   双相码
   曼彻斯特编码：电平中间发生变化，下降为0，上升为1；也可以反过来
   差分曼彻斯特编码：电平开始，有电平变化1，电平没有变化0

3.数据传输方式

分类：

1. 信号类型
   模拟通信 &数字通信
2. 一次传输的数据位数
   串行通信 ：USB串行总线
   并行通信：磁盘并口线和打印机并口
3. 信号传送的方向与时间的关系
   单工通信：无线电波、有线电视
   半双工通信：对讲机
   全双工通信：电话和手机通信
4. 数据同步方
   同步通信：全网同步 & 准同步
   同步通信传送信息帧：同步字符+数据字符+校验字符（CRC）
   异步通信
   异步通信传送字符或者字节为单位组成字符帧
   异步通信数据速率=每秒钟传输字符数×（起始位+终止位+校验位+数据位）
   异步通信有效数据速率=每秒钟传输字符数×数据位
   

4.数据交换方式

电路交换：
优：时延小
缺：利用率低，不能进行差错控制
报文交换
优：

• 无需建立连接。
• 动态分配线路。
• 线路利用率高。
  缺：
• 报文交换对报文大小没有限制，需要网络节点有足够的缓存空间。
• 报文交换在节点处要经历存储、转发等操作，从而存在一定时延。

分组交换：数据报 &虚电路
优：

• 无需建立连接。
• 线路利用率高。
• 相对报文交换，分组长度固定，缓冲区容易管理。
• 分组比报文小，因此传输时间更短。
  缺：
• 仍然存在时延。
• 需要传输包括源地址、目的地址、分组编号等额外信息。
• 分组可能遇到失序、丢失、重复等问题。
  信元交换

5.多路复用

时分复用（TDM,Time Division Multiplexing）

• 同步时分复用，PON下行
• 统计时分复用，ATM
  波分复用(Warelength,WDM)：光纤通信
  频分复用(Frequency,FDM)：宽带有线电视、无线广播、ADSL，无线局域网

2.2数字传输系统

1.脉冲编码调制PCM体制

国际标准：
北美 24路PCM（T1，1.544Mb/s）
欧洲 30路PCM（E1，2.048Mb/s）Europe
（1）E1:成帧，成复帧，不成帧

1. 成复帧：一个时分复用帧（T=125μs[微秒]1μs=10^-6 s,125μs=1/8 ms）包含32个相等的时隙，CH0-CH31
   CH0帧同步（百米赛跑，发令枪的作用，统一时间）
   0-15
   16-31
   CH16传送信令
   其余30个时隙语音话路
   E1载波控制开销=2/32=6.25%
   2:CH0,CH16
   32个时隙
   一个时隙传送一个字节（8bit,7位编码，1位信令）
   一帧：832=256bit
   每秒传输8000帧，
   每秒传输数据：8000256=2.048Mb
   32个时隙，一个话音通道时隙传输数据2.048Mb/32=64kb

2. 成帧
   第0时隙传输帧同步数据，其余31个时隙传输有效数据

3. 不成帧
   32个时隙都用做传输有效数据

（2）T1：24个语音话路，一个时隙一字节
824=192，还需要再加上1bit帧同步位，193位，每秒8000帧,
数据率=8000193=1.544Mb/s
每个话音信道数据速率64kb/s

E1/T1
E，3画写完；T，2画写完
E话路多30+2 T话路24
每个语音信道的数据速率相同都是64kb/s
总速率=每个语音信道的数据速率*话路总数

PCM存在T1,E1两种，速率不一致，因此属于准同步方式

2.同步光纤网

铯原子钟提供时间同步
每秒都是传输8000帧
STS-1帧长810字节，速率=80008108=51.84Mb/s
STS-N速率=STS-1速率*N

3.同步数字系列

同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）STM-1:155.520Mb/s,STM-N=STM-1*N

2.3接入技术

最后一公里

1.xDSL

x数字用户线路Digital Subscriber Line
ADSL VDSL 非对称
HDSL GSHDL 对称
ADSL（非对称数字用户线路）：

1. ADSL虚拟拨号 家庭
   PPPoE 用户名 密码 验证服务器验证
2. ADSL专线接入 单位
   IP 掩码 网关

2.HFC

混合光纤–同轴电缆（Hybird Fiber-Coaxial，HFC）hybird混合的
光纤干线、同轴电缆支线、用户配线网络
有线电视台发出的节目信号，先变成光信号，在光纤干线里面传输，
到用户区域吧光信号转换成电信号，经分配器分配通过同轴电缆传送给用户
光信号 长距离传输
电信号 方便调制解码

3.FTTx

局端设备OLT(光线路终端)
用户端设备ONU (光网络单元)或者ONT（光网络终端）
ONU?ONT?不是很理解区别

ONU下面还能下挂ONT

(1）分类
光纤到交换箱（Fiber To The Cabinet,FTTCab）
光纤到路边(Fiber To The Curb,FTTC)
光纤到大楼(Fiber To The Building,FTTB)
光纤到户(Fiber To The House,FTTH)

(2)PON技术
无源光纤网络（Passive Optical Network，PON）指
**ODN（光配线网）**中有任何电子器件和电子电源（除了光配线网，其他部分还是要用电的！）
光配线网：OLT和ONU之间的物理线路
通常由光纤光缆、光连接器、光分路器以及安装连接这些器件的配套设备组成，其中最重要的部件是分光器。
EPON（Ethernet 以太网无源光网络）
GPON（Gigabit-Capable PON,千兆以太网无源光网络），上下行1.25Gb/s

2.4 有线传输介质

1.同轴电缆

中心铜线、塑料绝缘体、网状导电层、电线外皮

分类：
用途
（50Ω）基带同轴电缆：网络同轴电缆，细同轴电缆和粗同轴电缆
（75Ω）宽带同轴电缆：视频同轴电缆

2.屏蔽双绞线（铝箔包裹）

STP 每条线各自屏蔽
FTP整体屏蔽
整个系统都是屏蔽器件
价格高，传输效果好

3. 非屏蔽双绞线

五类、超五类、六类
568B:橙白橙，绿白蓝，蓝白绿，棕白棕（电磁屏蔽效果好）
568A：绿白绿，橙白蓝，蓝白橙，棕白棕
交叉线：两头标准不同
直连线：两头标准一样

4.光纤

玻璃纤维或者透明塑料
全反射 直线传播

单模光纤，价格相对便宜
多模光纤

2.5其他知识点

1.RS-232-C

DCE DTE通信接口规范

2.帧中继

用户的数据速率可以在一定范围内变化，适应流式业务，也适应突发业务

3. ATM 异步传输模式

第3学时 数据链路层

3.1检错和纠错

1.汉明码

m+k+1<2^k

2.CRC

3.2点对点协议

3.3常见广播方式

第4学时 网络层

第5学时 传输层

第6学时 应用层

第二天 理论篇（2）

第1学时 网络安全

第2学时 无线基础知识

第3学时 存储技术基础

第4学时 网络规划与设计

第5学时 计算机硬件知识

第6学时 计算机软件知识

第三天 操作系统配置

第1学时 Windows管理

第2学时 Windows命令

第3学时 Windows配置

第4学时 Linux管理

第5学时 Linux命令

第6学时 Linux配置

第四天 硬件设备配置

第1学时 交换基础

第2学时 交换机配置

第3学时 路由基础

第4学时 路由配置

第5学时 防火墙配置

第6学时 VPN配置

第五天 刷题