软考-网络工程师复习资料

网络工程师复习资料

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视频课及真题精讲
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前言

视频课及真题精讲
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第一章：数据通信基础

码元速率：单位时间内通过信道传送的码元个数，如果信道带宽为T秒，则码元速率 。
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 ，则极限数据速率为

有噪声的极限数据速率为

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
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 (f1 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。

第二章：局域网技术

一、预备知识

10BaseT含义：10表示传输速率为10M（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1310nm或1550nm，传输距离长（20千米），容量大，带宽宽。
多模光纤：纤芯直径为 和 ，包层125um，采用LED光源，工作波长为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/s
RS232C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1，3v～15v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
IEEE802.3z 千兆以太网
IEEE802.3ae 万兆以太网
IEEE802.4 令牌总线标准 taken bus
IEEE802.5 令牌环标准 taken ring
IEEE802.10 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） DATA
DSAP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，减少信道空闲时间，但增加了冲突概率
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）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：
其中
a（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；
传输时延，数据帧加载到线路上所需时间；
d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 1 2/6 2/6 2 46-1500 0-46 4
P SPD DA SA L DATA PAD FCS
P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，v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。
100BaseFX：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。
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。

第三章:广域网和接入网技术

一、广域网技术

1、公共交换电话网

Internet在网络层采用数据包服务，数据链路层采用协议SLIP协议（串行链路网际协议，主要用于低速交互型业务，仅支持IP协议，无差错控制）和PPP协议,PPPOA和PPPOE均属于PPP协议的子集，PPPOA应用于ATM专用网络，PPPOE应用于以太网，目前大多采用PPPOE模式
DTE：用户的数据终端或计算机叫做数据终端设备DTE
DCE：在通信网络的一边有个设备管理网络的接口，这个设备叫做DCE，DCE通常指调制解调器，主要提供建立、维持和拆除电路以及波形变化和编码等功能。

1.1调制解调器

CCITT V.29建议的modem以9600b/s的速率进行全双工或半双工传输，它采用正交调幅（QAM）由4种幅度8种相位结合产生16种码元，因而在2400的波特率下可得到9600b/s（2400× ）的数据速率。
CCITT V.32建议的modem采用网格编码调制TCM技术，这种modem的数据速率为9600b/s。
CCITT V.33建议的modem对6比特组进行幅度相位编码，增加1个冗余位，形成7比特的网格编码，因而在2400的波特率下可得到14400b/s（2400× ）的数据速率。
ITU的V.90建议的modem下行数据速率为56KB/s，上行速率33.6 KB/s。这种modem采用非对称工作方式。

1.2公共数据网X.25（也称分组交换网）

X.25采用的是面向连接的虚电路服务
X.25物理层采用X.21协议，主要定义物理网络之间的物理、电器、功能和过程特性。
X.25的数据链路层（链路访问层）采用LAPB协议，该协议是HDLC协议的一部分，主要描述用户主机和分组交换机之间的数据可靠传输，包括帧格式定义和差错控制。
X.25的网络层（分组层）采用PLP协议，该层主要定义分组、寻址、流量控制和拥塞控制等问题。其主要功能是允许用户建立虚电路（支持交换虚电路SVC和永久虚电路PVC）和在已建的虚电路上传输最大长度为128字节的数据报文。
一个DTE设备最多建立4095条虚电路。
两个X.25网络互连使用X.75协议。
X.25的流量和差错控制机制与HDLC相似。其默认窗口大小为2。差错控制采用后退N帧ARQ协议。
X.25由于复杂的差错校验机制，导致传输效率受到限制，同时传输速率不快，一般为64kb/s，但主要优点有：
A、可以在一条物理链路上开放多条虚电路供多个用户使用；
B、具有动态路由功能和复杂完备的误码纠错功能；
C、可以满足不同速率和不同型号的终端与计算机间、计算机与计算机间以及局域网和局域网间的数据通信。
HDLC协议时一种面向比特的同步数据链路控制协议，由6个字段组成。其用一种特殊的位模式01111110作为帧的边界标志。
01111110 地址8位 控制8位 信息 FCS（16或者32为） 01111110
HDLC定义了三种帧：信息帧（I帧）、管理帧(S帧)、无编号帧（U帧），其中控制字段第一位或者前两位用于区别三种不同的帧（I帧控制字段第一位为0，S帧前两位为01，U帧前两位为11）

1.3 流量控制与差错控制

1.3.1、停等协议：

发送站发送一帧，然后等待应答信号后再发送下一帧；接收站每收到一帧都回一个应答信号ACK，表示愿意接受下一帧，如果接受站不送信号则发送站必须等待。
线路利用率 其中
传播时延，信号在线路上传播的时间；
传输时延，数据帧加载到线路上所需时间；
d为线缆长度v为信号传播速率；L为帧长R为数据速率

1.3.2、滑动窗口协议：

如果接收端维持能容纳W个帧的缓冲区（即窗口大小为W）,那么发送端可以连续发送W个帧而不必等待应答信号，但在收到接收端的应答信号前，则滑动窗口不滑动。接收端收到一个帧时，就发送一个应答信号，并把滑动窗口滑动到i=W-i+1的位置，表明i之前的已正确接收，期待接收后续W个帧。
则线路利用率

1.3.3、差错控制

ARQ技术：利用差错检测技术自动的对丢失帧和错误帧请求重发的技术

1.3.3.1、停等ARQ协议

发送站发送一帧必须等待应答信号ACK，收到信号后才能发送下一帧；如果收到否定应答信号NAK后重发该帧；如果在一定时间内未收到应答信号必须重发。

1.3.3.2、连续ARQ协议

分为选择重发ARQ和后退N帧ARQ两种。其中选择重发ARQ只重发出错的帧，后面的帧被缓存。这种协议窗口大小的最大值应为帧编号数的一半，即 ；
后退N帧ARQ是从出错处重发已发过的N个帧其窗口大小为

1.4帧中继frame-relay（也称快速分组交换网）

帧中继工作在物理层和数据链路层，其在数据链路层建立虚电路，用帧方式承载数据业务。帧中继的帧只进行检错和拥塞控制。
帧中继支持交换虚电路SVC和永久虚电路PVC，但相对来说永久虚电路PVC用的较多。
帧中继协议为LAP-D（D信道链路规程），LAP-D帧头和帧尾都是一个字节的帧标志字段01111110，信息字段可变，默认最大长度为1600字节，该协议增加了拥塞控制。
01111110 地址 信息 FCS（2） 01111110

DLCI高位 C/R EA=0
DLCI低位 FECN BECN DE EA=1
帧头中2字节地址中包含DLCI字段，DLCI不同代表不同的虚电路，DLCI0用于信令传输，其中FECN位为1表示向前拥塞控制；BECN位为1表示与传送方向相反的方向上出现拥塞；DE（优先丢弃比特位）位为1表示该帧被优先丢弃。
帧中继主要优点：
A、基于分组交换的透明传输，可提供面向连接的服务
B、帧长可变，长度1600-4096字节，可承载各种局域网的数据帧
C、速率可达2-45Mb/s
D、既可按需提供带宽，也可应付突发数据传输
E、没有流控和重传机制，仅进行拥塞控制，开销少，效率高
缺点：不适于对延迟敏感的应用（音频、视频），无法保证可靠提交。

1.5 ATM（异步传输）

ATM以异步时分复用为基础，每个时间片没有固定的占有者，各子信道的信息按照优先级和排队规则按需分配时间片。为区分信息所属，在信息头部增加报头。报头和信息构成ATM的信元，信元大小为53字节，其中信头5字节，数据域48字节。差错控制和流量控制放在高层处理。
ATM网络工作在物理层和数据链路层，其中数据链路层被分为ATM适配子层（AAL）和ATM子层。
物理层分为物理介质相关子层PMD和传输汇集子层TC。PMD负责正确的传输和接受比特流；TC负责信元流和比特流的转换。
ATM适配子层由CS子层和SAR子层组成。CS子层提供接口，SAR子层负责对数据进行分段和重装配。
ATM子层主要定义信元头的结构，VPI用于标识不同的虚路径；VCI用于标识虚路径中的虚通道（每个VPI可复用65535个VCI）。该层的主要功能：
A、信元汇聚和分拣；
B、VPI/VCI的管理；
C、信元头的拆装和信元速率调整。
AAL主要定义高层PDU和信元中数据域的拆装方法。主要目的是将高层数据转换为适合ATM网络传输的格式
CCITT通信业务分类
A级 支持有实时性要求的恒定位速率业务CBR，采用面向连接的工作方式，比特率恒定，要求同步；AAL1支持此类业务，常用业务为64KB/s的话音、固定码率的非压缩视频。
B级 支持有实时性要求的可变位速率业务VBR，采用面向连接的工作方式，比特率可变，要求同步。AAL2支持此类业务，常用业务为压缩的语音通信和压缩的视频通信。
C级 支持无实时性要求的可变速率业务ABR，采用面向连接工作方式，比特率可变，不要求同步。AAL3/4支持此类业务，适用于文件传递和数据网业务。
D级 支持面向无连接的数据传输业务UBR，采用无连接工作方式，比特流可变，不要求同步。AAL3/4和AAL5均支持此类业务，适用于数据报业务和数据网业务
ATM通信管理采取的主要措施
（1）连接准入控制是防止网络因超载而出现拥塞的第一道防线；
（2）参数控制来避免用户滥用资源而引起网络拥塞
（3）通信量整形用来平滑通信量、减小信元堆积、公平分配资源、减小延迟。

1.6 ISDN综合业务数据网

ISDN即支持线路交换也支持分组交换，其系统组成为：设备终端TE、网络终端NT、适配器TA。
TE（终端设备）分为TE1和TE2。TE1（标准ISDN设备）直接和NT相连；TE2（称为非ISDN设备）需经过TA（终端适配器）与NT相连。
NT分为NT1和NT2。NT1是第一网络终端，被放在用户设备和ISDN之间，起到插板作用，同时还具有管理和维护功能。NT2仅具有集线和交换功能。
ISDN分为窄带ISDN（N-ISDN）和宽带ISDN（B-ISDN，关键技术为ATM，采用五类双绞线和光纤传输，数据速率可达155Mb/s）。其中窄带ISDN是基于电路交换网的技术，采用时分多路复用技术，其提供两种速率接口：
基本速率接口（2B+D）:2条速率64kb/s的B信道（话音和数据信道）和1条速率16kb/s的D信道（信令信道）组成，合计144kb/s。允许用户使用模拟电话进行数据的存数字通信。
一次群速率接口（30B+2D）：B信道和D信道（信令信道）速率均为64kb/s，享有高达2.048Mb/s的速率
窄带ISDN分为三层，多路复用属于物理层功能，数据链路层采用LAPD协议，网络层支持电路交换和分组交换。
缺点：数据传输速率太低，不适合传输视频信息。

二、接入网技术

2.1 XDSL技术

基于普通电话线的宽带接入技术，其有以下几种模式： （ADSL采用频分多路复用技术，可同时存在3个信道）
ADSL：非对称DSL技术，下行速率1～8Mb/s，上行速率512 kb/s～1Mb/s，传输距离3-5千米。同时可传输4KHZ的语音数据。成熟的标准有G.DMT（全速率ADSL，速率为8 Mb/s，用户端需要安装POTS分离器将话音与数据分开，ISP端安装接入多路复用器DSLAM连接Internet，适用于小型办公网络SOHO。）和G.Lite（速率较低，仅为下行1.5 Mb/s，上行速率512Kb/s，不需安装分离器，适用于家庭）两种。
ADSL接入方式分为：虚拟拨号和专线
VDSL：采用非对称技术，是各种DSL中速率最快的（13-52Mb/s）。
RADSL：采用非对称技术，能在但对双绞线上以高速率下载数据，低速率上传数据，并保持原有语音通信（64Kb/s-12Mb/s）。
HDSL：采用对称技术，为企业用户提供2Mb/s的链路。
SDSL：采用对称技术，上行与下行速率均为1.5Mb/s，但技术不成熟。

2.2 HFC（hybird fiber-coax）

HFC网综合运用了模拟和数字传输技术、同轴和光纤技术的宽带接入网络，它由光纤干线网（星型）和同轴分配网（树型）组成。
对于HFC网络，用户需要安装电缆调制解调器（Cable Modem），该设备提供三种连接：
A、使用同轴电缆连接到机顶盒，在连接到用户电视机；
B、使用一对双绞线连接到用户的电话机；
C、通过四对双绞线连接到用户的计算机。
HFC利用电缆调制解调器（Cable Modem），在发送端对数据进行调制，在接收端进行解调。
Cable Modem采用频分复用技术，将信道分为上行信道（10Mb/s）和下行信道（30Mb/s），一般安装在用户端，不是成对的使用。采用MAC（媒体访问控制协议）协议。使用Cable Modem远程接入需要依赖于运营商一端的线缆调制解调器终结设备CMTS，该设备向Cable Modem提供高速连接。CMTS的以太网口可以直接与以太网相连，同时可以通过中继线路连接PSTN网络；在HFC区域中，可以借助光电收发器、光电转换器完成信号的中继和传递，连接至Cable Modem。
主要优势：
A、仅需要一个光纤节点进行信号转发、转换，节省器件；
B、具有1000MHZ的带宽，可传输电话语音业务、高速数据业务和个人通信业务。
C、比传统的CATV网络具有更高的资源利用率。

第四章 因特网

一、预备知识

网络地址：主机为全为0的地址
广播地址：主机位全为1的地址
狭义Internet 是指由上述网络中采用 IP 协议的网络互联而成的，狭义Intrenet 加上所有能通过路由选择至目的站的网络，便构成了广义Intrenet。
优点：Intrenet 体系结构具有良好扩充性，因为它基于树型结构，具有层次性和单向依赖性。
缺点：对核心网关结构依赖严重，一旦出现故障，整个Intenet 的工作将受到影响，这种结构将逐渐被对等主干结构所取代。

二、网络互连设备

2.1网络设备

中继器：主要是对接受信号进行再生和发送，其不解释也不改变接收到数字信号。工作在物理层。
集线器：是一个多端口的中继器。
网桥：通过分析帧地址字段，来决定是否将收到的帧发送到另一个网段上。其工作在数据链路层。
交换机：是一个多端口网桥。
路由器：工作在网络层，主要完成协议转换。
网关：对不同的传输层、会话层、表示层和应用层的协议进行翻译和转换。

2.2广播域与冲突域

冲突域：连接在同一导线上的所有工作站的集合。
中继器和集线器连接的所有节点处在同一冲突域中，网桥、交换机和路由器可以分割冲突域。
广播域：指接受同样广播消息的节点的集合。
网桥和交换机连接的所有节点处在同一广播域，路由器和三层交换设备可以分割广播域。

2.3 IP协议

IP协议时Internet中网络层协议，提供无连接的服务

2.3.1 IP协议提供的服务

IP协议控制传输的协议单元称为IP数据报。IP数据报中包括收/发双方的IP地址。IP协议提供不可靠、无连接的、尽力投递的数据报投递服务。

2.3.2 IP地址（IPV4）

一个IP地址由网络号和主机号组成，由4个字节共32位二进制数组成。一般用点分十进制表示。
IP地址
分类 第一字节
十进制范围 二进制固定高位 二进制网络位数 网络数 二进制主机数 主机数
A类 1-126 0 8 126 24

B类 128-191 10 16
16

C类 192-223 110 24
8

D类 224-239 1110 组播地址
E类 240-254 11110 留给实验用
IP地址配置原则：
（1）网络地址第一个数字不能为127，127的地址用于测试连接。
（2）网络地址不能全为0，也不能全为255。
（3）只有A、B、C类的IP地址可以分配给计算机或者网络设备。
私有地址（不允许出现在互联网上）
10.0.0.0-10.255.255.255 A类
172.16.0.0-172.31.255.255 B类
192.168.0.0-192.168.255.255 C类
特殊IP地址
0.0.0.0 严格讲这不是一个ip地址，在本网络上的本主机。可做源地址。
127.0.0.1本机地址，用于测试TCP/IP协议能否正常工作。
255.255.255.255限制广播地址。同一广播域的所有主机，这个地址不被路由转发。可以做目的地
169.254.X.X（自动专有地址）当DHCP服务器出现故障或者响应时间太长而超出系统规定时间，Windows会分配一个这样的地址。
224.0.0.0是一个组播地址。224.0.0.1指所有主机；224.0.0.2指所有路由器；224.0.0.5 OSPF路由协议专用。

2.3.3 子网划分与子网掩码

子网（subnet）：在TCP/IP网络上用路由器连接起来的网段。同一子网内的IP地址必须有相同的网络地址
无类别IP地址（classless）：引入子网划分后的IP地址
子网掩码：与IP地址成对出现，子网掩码中为1的部分表示网络号，为0的部分表示主机位。
可变长度子网掩码（VLSM）：允许一个网络使用不同的子网掩码适应不同规模的网络。
子网数= (k为子网借用位数)
可用子网数= (k为子网借用位数)
例：172.16.0.0/16规划为250个主机的网络172.16.0.0/24,则可用子网数= 个
可用主机数= (n为主机位数)
有效IP地址范围：在一个网段中除去前面一个网络地址和后面一个广播地址后剩余的地址范围
使用路由汇聚时，路由匹配结果应选择最长网络前缀的路由（即，子网掩码最长的作为路由）

2.3.4 IP协议

IP数据报由头部和数据部分组成，头部由两部分组成，其中头部固定部分为20字节，头部可变部分长度为4字节的整数倍。
ARP协议（报文封装在以太网帧中传送）网络层协议
如果主机A向主机B发送数据，主机A向自己的ARP缓存表中寻找主机B对应的MAC地址，如果有，直接发送；如果没有，主机A向网络中发送广播，主机B收到广播后，就会将主机A的MAC写入ARP缓存表并以单播方式发送ARP应答，（内容包括主机B的IP地址、MAC地址、主机A的IP地址、MAC地址，）主机A收到应答后会更新其ARP缓存表，并发送数据。
ICMP报文控制协议（报文封装在IP数据报中数据部分传送）ICMP报文控制协议属于网络层协议
差错控制报文：
目标不可达：不能把IP数据报送达目标主机，发送该报文
源抑制：网络出现拥塞，发送该报文
超时：IP数据报的生存期已超时（TTL=0），发出该报文
参数问题：当判断出IP数据报头部字段或语义出错，发送该报文
路由重定向：告诉主机一个更短的路由路径。
询问报文
回送请求：测试两点之间线路是否畅通（ping命令）
时间戳请求：测试两点之间通信延迟（traceroute命令Unix系统，tracert命令 windows系统）

2.4 IPV6协议

IPV6数据报包有一个40字节的基本首部，其后允许有0个或多个扩展首部，然后是数据部分。扩展首部和数据部分统称为有效载荷。IPV6使用了两种安全性扩展，即IP身份验证头和IP封装安全性净荷
IPV6地址空间采用128位地址长度。其表示方法有：
（1）IPV6地址长度128位，采用冒号分开十六进制表示。
（2）某些IPV6地址中有一长串0，此时可将连续的0压缩为一个0。也可以将连续多个0000用双冒号替代。
例：21DA：0000：0000：0000：00C2：0EF0：A57E：78EA
21DA：0：0：0：C2：EF0：A57E：78EA
21DA：：C2：EF0：A57E：78EA
（3）0压缩只能出现1次
特殊地址
全0的地址表示为（：：）表示为一个未指明的地址，不能将该地址分给一个接口或者目的地址。
回环地址：（：：1）用于标识一个回环接口，相当于IPV4中的127.0.0.1。ping：：1可以测试本地IPV6协议栈是否正常。
兼用IPV4地址（：：192.168.0.1）用于使用公共IPV4地址的IPV6网络。
IPV4地址映射
0000：0000：0000：0000：0000：FFFF：（192.168.0.1）
表示为 ：：FFFF：（192.168.0.1）
用于仅支持IPV4的节点表示IPV6地址

总结

上午考试是客观题，其特点就是知识面广，内空细致，不过通常难度都不太大，因此只要有针对性地加强复习，通过的机率是很大的。

下午考试是问答题，主要会考华为命令、配置题、填空题等等，需要多做题，多练习。
考试整体难度不大。考高分很难（因为知识面广），低分飘过还是很容易的，只要认真看学习、记笔记，多做几套历年真题，通过软考还是比较容易的。