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网络规划设计师教程
网规教材大纲，笔记，包含计算机网络的概念、 计算机网络体系结构、 数据通信基础等。持续更新……
编辑于2024-02-29 11:15:28- 相似推荐
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第1章计算机网络基础
1.1计算机网络的概念
1.1.1计算机网络的形成与发展
1969年美国ARPANET实验网
20世纪70年代中后期广域通信网大发展，网络技术标准开始制定
1977年制定开放系统互联参考模型OSI/RM
1985年美国国家科学基金会建立骨干网络NSFNET，1990年成为美国国家骨干网，并进入社会。
1992年Internet学会成立
1993年美国伊利诺伊大学开发了网上浏览工具
1.1.2我国互联网的发展
始于20世纪80年代末，1987年9月20日钱天白
1990年10月注册我国顶级域名CN
1994年4月20日64k国际专线开通，我国正式成为有Internet的国家
1997年成立CNNIC中国互联网信息中心
1.3计算机网络的分类
组成元素
网络节点
端节点
转发节点
通信链路
校园网，企业网，内联网，外联网
公用网，专用网
通信网，信息网
1.2计算机网络体系结构
osi模型
TCPIP模型
1.3数据通信基础
1.3.1数据通信的基本概念
信道带宽
模拟信道，数字信道，
奈奎斯特定理B=2W
香浓定理
信噪比
误码率
信道延迟
1.3.2数据编码
二进制数字传输过程中采用不同的代码
单极性码，极性码，双极性码，归零码，双相码，不归零码，曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码，多电平编码
4b5b编码 以太网100base-fx
5b6t编码 以太网100base-t4
4D-PAM5编码 1000BASE-T
1.3.3数字调制技术
用数字数据调制模拟信号
幅度键控ASK，频移键控FSK，相移键控PSK，正交幅度调制QAM
1.3.4脉冲编码调制
把模拟数据变换为数字信号
采样，量化，编码，
1.3.5通信方式和交换方式
同步传输和异步传输
交换方式
子主题
1.3.6多路复用技术
频分多路复用FDM，时分多路复用TDM（同步时分，统计时分），波分复用WDM
1.3.7扩频技术
提高系统的抗干扰性
直接序列扩频，跳频，跳时，线性调频扩频
1.3.8差错控制
检错与纠错
海明码，循环冗余校验码
1.4局域网
1.4.1HDLC协议
HDLC协议
SDLC—》HDLC（国际标准化组织）
SDLC—》ADCCP（美国国家标准学会）
.HDLC的基本配置
3种类型：主站，从站，复合站
两种链路配置：平衡和不平衡
3种数据传输方式：正常响应方式，异步平衡方式，异步响应方式
DHDLC的帧结构
标志帧F：在首尾作为帧的边界
地址字段A
控制字段C
信息帧，管理帧，无编号帧
信息字段INFO
帧校验序列FCS
HDLC的帧类型
信息帧I
用户数据捎带应答序列N（R）
管理帧S
流量控制和差错控制
接收就绪RR、接收未就绪RNR、拒绝接收REJ、选择性接收SREG
无编号帧U
用于链路控制
设置数据传输方式的命令帧和响应帧
SNRM,SARM,SABM
传输信息的命令帧和响应帧
链路恢复的命令帧和响应帧
其他的命令帧和响应帧
HDLC的操作
1.4.2.IEEE 802.3标准
CSMA/CD
载波侦听和冲突监测
二进制指数后退算法
局域网互联
生成树网桥
完全透明
易安装，无需人工输入路由信息
源路由网桥
发送者指出路由信息
1.4.3高速以太网
快速以太网
1995，IEEE802.3U，100Mbps
千兆以太网
1998，1999 -IEEE802.3z 802.3ab，1000Mbps
万兆以太网
2002-IEEE802.3ae，10Gbps
1.4.4虚拟局域网
静态分配VLAN
基于端口
动态分配VLA
基于MAC地址、网络层协议、网络地址、IP广播域或管理策略
4字节Tag
TPID、priority、CFI、VID
1.4.5冗余网关技术
心跳机制
VRRP
IETF提出，1998年RFC2338
VRRP路由器（物理实体）和虚拟路由器（逻辑概念）
一组VRRP路由器协同工作共同构成一台虚拟路由器
主控路由器和备份路由器
一个VRRP组，主控负责ARP解析和转发IP数据包，其他备份路由器待命
HSRP
热备份路由协议
GLBP
还提供网关之间的负载均衡
VRRP实例
1.4.6以太环网保护技术
STP解决二层网络环路问题，但收敛时间长（秒级）
RPR弹性分组环
RPR采用了双环结构，支持255个工作站，最大周长2000km
帧结构
逻辑链路控制子层LLC，MAC控制子层、MAC数据通路层
PRPMAC对数据帧的处理方式
上环、下环、过环、剥离
公平算法原理
保证环上所有站点公平性， 通过对阻塞的检测来触发带宽调整
拓扑发现原理
使每个站都能了解完整环结构、各点跳数、各站点能力等。为环选择、公平算法、保护等提供决策依据。
保护原理
steering保护或wrapping保护
保护时间：拖延时间和等待恢复时间两种
以太环网保护交换ERPS
链路正常
链路故障
链路恢复
保护倒换
强制倒换
清除
手工切换
14.7城域网
以太网专线
以太网虚拟专线
以太局域网服务
运营商建立城域以太网
802.1q的VLAN帧标记技术，在802.1ad中定义的称为QinQ
把用户VLAN嵌套在城域以太网的VLAN中传送
用户MAC暴露在整个城域以太网中，安全受到威胁
为了解决上述问题，IEEE802.1ah提出了运营商主干网桥PBB技术。也称为MAC-in-MAC技术
1.5无线通信网络
1.5.1无线局域网
WLAN的基本概念
两大阵营：IEEEE802.11标准和HIPERLAN标准体系
802.11定义两种无线网络拓扑结构：基础设施网络和特殊网络Ad Hoc
3种通信技术：红外线、扩展频谱、窄带微波技术
IEEE802.11的体系结构
物理层
802.11定义了3种PLCP帧格式
FHSS跳频技术
DSSS直接序列扩频技术
DFIR漫反射红外线
MAC子层
3种访问控制机制
CSMA/CA
支持竞争访问
类似802.3的CSMA/CD，叫做载波监听多路访问/冲突避免协议
分布式协调功能DCF
利用了CSMA/CA，又定义了点协调功能
3种帧间隔
DIFS分布式协调IFS
优先级最低
PIFS点协调IFS
优先级居中
SIFS段IFS
优先级最高
点协调功能PCF
支持无竞争访问
在DCF之上实现的一个可选功能，由AP集中轮询所有终端，提供无竞争的服务，用于时间敏感的操作
MAC管理
登记过程
信标
主动扫描和被动扫描
移动方式
无转移方式，固定的或同一个BSA内部移动
BSS转移，在多个BSS之间移动
ESS转移，从一个ESS移动到另一个ESS
安全管理
认证和加密措施
有线等效保密WEP技术
电源管理
空闲站休眠，周期性的唤醒。
移动Ad Hoc网络
无线移动节点组成的对等网络
1.5.2无线个人网
802.15工作组负责制定无线个人网的技术规范。
蓝牙技术
蓝牙1.1版本（IEEE802.15.1）
核心体系结构
提供同步参照点的设备叫主设备，其他设备是从设备
RF模块采用2.4GHz实现跳频通信（FHSS），79个频率
物理信道被划分为时槽，可连续分配。一对设备之间可用时分方式实现全双工通信。
核心功能模块
信道管理器
生成、管理和释放用于传输数据流的L2CAP信道
L2CAP资源管理器
把L2CAP协议数据单元分段，按照一定的顺序提交给基带层。另一个功能是实现通信策略控制，避免域邻居的QoS设置发生冲突。
设备管理器
负责控制设备的一般行为。
链路管理器（LM）
负责生成、修改和释放逻辑链路及其相关的逻辑传输，并修改设备之间的物理链路参数。
基带资源管理器
负责对物理层的访问
一是调度功能，对放出访问请求的各方实体分配物理信道的访问时段
二是与这些实体协商QoS承诺
链路控制器
根据u数据负载和物理信道、逻辑传输和逻辑链路的参数对分组进行编码和译码，执行LCP信令（实现流量控制、应答、重传功能）
RF
发送和接受物理信道上的分组
数据传输结构
Zigbee技术
基于IEEE802.15.4开发
IEEE802.15.4定义MAC和PHY层，ZigBee联盟定义网络层、应用层。
安全机制分散在MAC、NWK、APS层
网络层和MAC层都使用高级加密标准AES
路由算法是按需分配的距离矢量协议AODV。
1.5.3WiMAX网络
WiMAX技术
基于802.16标准
工作于2-66GHz无线频带的空中接口规范，覆盖范围达50km，主要应用于城域网。
根据频带高低可分为
视距
10GHz-66GHz的用于视距范围
非视距
2-11GHz频带的系统用于非视距范围
是否支持移动特性
固定宽带无线接入空中接口标准
移动宽带无线接入空中接口标准
802.16标准的网络结构
核心网、基站BS、用户基站SS、接力站RS、终端设备TE
WiMAX系统不包括核心网
MAC层支持两种网络模式：点到多点PMP模式和Mesh模式
WiMAX网络带宽请求原理
PMP模式带宽请求原理
Mesh模式带宽请求原理
WiMAX应用场景
固定接入、游牧式、便携式、全移动
1.5.4移动通信网络
蜂窝通信系统
1978年，贝尔实验室。频分双工，基站切换（移动电话交换局MTSO进行）
第二代移动通信系统
GSM
900-1800MHz,无线接口采用TDMA技术
GSM由124个200kHz的单工信道，每个信道采用时分多址方式支持8个用户会话。
CDMA
不同用户传输的信号用不同的码片序列区分。
第二代移动通信升级版2.5G
GPRS，重叠在GSM之上，利用GSM种未使用的TDMA信道提供中等速率的数据业务。
EDGE2.75G
第三代移动通信系统
ITU批准了5个IMT-2000的无线电接口
IMT-DS
即W-CDMA，频分双工，日本和欧洲
IMT-MC
即CDMA-2000，频分双工
IMT-TC
TD-SCDMA，时分双工，中国提出
IMT-SC
DEGE，2.75G
IMT-FT
EDCT
IMT-2000 OFDMATDDWMAN
WiMAX
4GLTE技术
802.16e
WiMAX 2
5G关键技术
超密集异构无线网络
大规模多输入多输出
毫米波通信
软件定义网络
网络功能虚拟化
1.6网络管理
1.6.1网络管理功能域
5大功能域
故障管理
故障检测和报警
故障预测
故障诊断和定位
配置管理
计费管理
跟踪和控制用户对网络资源的使用，存储日志数据库
性能管理
面向服务的性能指标
可用性、响应时间、正确性
面向效率的性能指标
吞吐率、利用率
安全管理
1.6.2简单网络管理协议
简单网关协议SGMP
改进后形成简单网络管理协议SVMPv1
SNMPv2和v3
远程网络监控RMON
IEEE 802.1b
管理物理层和数据链路层的OSI设备
电信网络管理标准 M.30建议
第2章 网络互联于互联网
2.1网络互联设备
中继器
网桥
路由器
网关
无线接入点
2.2接入网技术
2.2.1xDSL接入
数字用户线路xDSL，共7种不同的DSL，常用两种
ADSL接入
非对称数字用户环路，上下行速率不对等
ADSL收发信机从一对用户线中辟出三个通道
普通电话业务POTS
中速双工信道
高速下行数据信道
VDSL接入
传输距离300-1000m
下行13Mbps-52Mbps，上行1.5Mbps-2Mbps
2.2.2Cable Modem接入
电缆调制解调器，基于有线电视网络，使用电缆带宽的一部分传送数据。
速度快、成本低、非对称、不受距离限制
2.2.3局域网接入
以太网交换机接入
2.2.4无线接入
无线接入技术
三种
低速无线本地环
宽带无线接入
卫星接入
宽带无线接入·
LMDS
MMDS
无线局域网WLAN
蓝牙
2.2.5光网络接入
光纤接入技术
FTTx
有源：PDH、SDH、ATM、GE/FE等
无源光网络
下行TDM广播，上行TDMA方式
APON
二层采用ATM封装和传送
EPON
二层采用以太网技术，1.25G
GPON
1.25G、2.5G
采用不同的二层技术
2.3网络层协议
2.3.1IP协议
IP协议数据单元
IP地址于子网划分
IPv6协议
协议特点
更大地址空间、扩展的地址层次结构、灵活的首部格式、改进的选项、增强安全性、Qos支持
IPv6地址
128位地址空间，两大部分
类型前缀
可变长，定义了地址的目的
其他部分
可变长
每16个bit用16进制数表示，用冒号分隔
三种基本类型
单播
点对点通信
多播
一点对多点
任播
目的站是一组计算机，单数据报只交付给其中一个
前缀00000000是保留一小部分地址与IPv4兼容
三个等级
第一级顶级
指明全球都知道的公共拓扑
第二级地点级
指明单个的地点
第三级
指明单个的网络接口
Ipv6报文格式
基本首部
版本
4bit，IPv6值为6
流量类型
8bit，区分类别和优先级
流标签
20bit，用于表示路由器需要特殊处理的包序列
载荷长度
16bit，指明首部以外的字节数，最大64KB
下一个首部
8bit、
跳数限制
8bit，路由器转发时-1，为0时丢弃
源地址
128bit，生成数据报的主机IPv6地址
目的地址
128bit，数据包最终到达的主机的IPv6地址
扩展首部
两端的源站和目的站主机处理，中途路由器不处理扩展首部
六种扩展首部
逐跳选项
路由选择
分片
鉴别
封装安全有效载荷
目的站选项
IPv6地址自动配置
两种方式
有状态地址自动配置
站点严格控制地址分配
从服务器获得地址
无状态地址自动配置
不关心主机所使用的精确地址
将Mac地址链路本地地址之后产生一个本地单播地址，向本地路由器发送一个路由请求，路由器返回一个全球单播地址前缀和其他配置信息，主机用该地址前缀加上自己的接口ID，自动配置全球地址
若本地网络孤立，则节点必须侦听路由器宣告报文，
邻节点发现过程
2.3.2ICMP协议
用于传送有关通信问题的消息
11种
2.3.3ARP协议
逻辑地址在整个因特网中有限，物理地址只在子网内部有效，用地址分解协议来实现对应
ARP分组格式
子主题
代理ARP
2.4路由协议
2.4.1路由信息协议(RIP)
基于路由矢量选择路由，条数越短越优先
允许路径最多包含15个路由器，大于时不可达
RIP属于应用层协议，使用UDP进行传送
2.4.2开房最短路径优先协议（OSPF）
根据链路状态选择路由，
每10s向邻居发送hello分组，40s没收到就认为不联通，应该立即修改链路状态并重新计算路由表
四种分组：链路状态更新分组，链路状态确认分组，链路状态描述分组，链路状态请求分组
2.4.3IS-IS路由协议
基于链路状态并最短路径优先，
路由器类型3种
Level1
非骨干
只能转发区域内的报文，或将其他区域的报文给最近的L1/2
Level2
骨干路由
Level1-2
区域间的连接
网络分层路由域
骨干区域和非骨干区域两级
可以有多个骨干，非骨干必须和骨干连接，非骨干之间不能直接连接
2.4.4外部网关协议（BGP）
每个自治系统至少一个路由器作为该自治系统的BGP发言人，通常是边界路由器，但也可以不是。
四种报文
打开报文，更新报文，保活报文，通知报文。
2.4.5核心网关协议
主干网连接所有的自治系统
主干网的网关叫核心网关，使用核心网关协议GGP
自治系统内采用内部网关协议IGP，不同的自治系统之间采用外部网关协议EGP
2.5路由器技术
2.5.1NAT技术
2.5.IP组播技术
组播地址
两种组播地址
IP组播地址
以太网主播地址
把IP的低23位复制到MAC地址的低23位
D类地址范围
224.0.0.0～239.255.255.255
三类
224.0.0.0～224.0.0.255 保留地址
224.0.0.12～238.255.255.255 用于全球范围的组播地址，分配给一个组播组
239.0.0.0～239.255.255.255 管理权限内使用的组播地址，可以在本地子网内作为组播地址
保留一个MAC地址块用于映像IP组播地址
组管理协议
IGMP IPV4中管理组播成员信息
ICMP V6 IPV6中将组管理合并到此，不需要单独的组管理协议
2.5.3第三层交换
MPLS
介于2层和三层之间
2.5.4IP QOS技术
集成服务1994年
区分服务1998年
流量工程TE
2.6软件定义网络
2.6.1控制平面的方式
2.6.2SDN体系结构
2.6.3控制平面和数据平面交互
2.6.4广义转发
2.7传输层协议
2.7.1TCP协议
面向连接的，可靠的传输。
TCP协议数据单元
TCP连接建立与释放
TCP连接建立机制
TCP连接释放机制
.TCP拥塞控制机制
重传计时器管理
慢启动和拥塞控制
2.7.2UDP协议
只提供不可靠的数据交付
Udp协议的特点
Udp用户数据报的首部格式
2.8应用层协议
远程登录telnet
文件传输协议FTP
电子邮件email，SMTP
Www，Http，P，P2P
DNS
第三章网络规划与设计
3.1网络规划与设计基础
3.2需求分析
3.3通信规范分析
3.4逻辑网络设计
3.5物理网络设计
3.6网络测试运行和维护
3.7网络故障分析与处理
3.8网络性能管理