第1章网络及其系统设计
本章要点：
1.1 网络的基本概念
1.2 局域网、城域网与广域网
1.3 宽带城域网的设计与管理
1.4 接入网技术
1.1 网络的基本概念
1.1.1 网络的定义
计算机网络是指将地理位置不同的功能相对独立的多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。
重点：组建计算机网络的根本目的是为了实现资源共享。这里既包括计算机网络中的硬件资源，如磁盘空间、打印机、绘图仪等，也包括软件资源，如程序、数据等。
1.1.2 网络的发展过程
1．终端-通信线路-计算机阶段
人们通过通信线将计算机与终端（terminal）相连，通过终端进行数据的发送与接收。2．计算机-计算机网络阶段
以通信子网为中心，多主机多终端。1969年在美国建成的ARPAnet是这一阶段的代表。在ARPAnet上首先实现了以资源共享为目的的不同计算机互连的网络，它是今天因特网的前身。
3．计算机网络成熟阶段
国际标准化组织于1984年颁布了“开放系统互连基本参考模型”问题的研究，即为OSI参考模型。
4．高速的计算机网络阶段
光纤在各国的信息基础建设中被逐渐广泛使用，这为建立高速的网络辅垫了基础。千兆乃至万兆传输速率的Ethernet已经被越来越多地用于局域网和城域网中，而基于光纤的广域网链路的主干带宽也已达到10G 数量级。
1.1.3 计算机网络的分类
1．以通信所使用的介质分类
有线网络和无线网络
2．以使用网络的对象分类
公众网络和专用网络
3．以网络传输技术分类
广播式网络和点到点式网络
4．以网络传输速度的高低分类
低速网络和高速网络
5．按互连规模与通信方式分类
局域网、城域网与广域网
重点：最常用的两种计算机分类方法为：（1）按传输技术将其分为广播式网络与点-点式网络；（2）按覆盖范围与规模将其分为局域网、城域网与广域网。
1.1.4 计算机网络的应用
1．办公自动化
计算机网络能过将一个企业或机关的办公电脑及其外部设备联成网络，可以实现在信息共享和公文流传。
2．企业的信息化
通过在企业中实施基于网络的管理信息系统（MIS）和资源制造计划（ERP），可以实现企业的生产、销售、管理和服务的全面信息化，从而有效提高生产率。
4．远程教育
远程教育是利用internet技术，与教育资源相结合，在计算机网络上进行的教学方式。E-Learning即是指通过internet或其他数字化内容进行学习与教学的活动。
5．娱乐与消遣
网络给我们带了新的丰富多彩的娱乐和消遣方式，如网上聊天、在线点播、新闻浏览以及现在最流行的网络在线游戏等。
1.1.5 计算机网络的结构及其特点
计算机网络首先是一个通信网络，早期的计算机网络主要是广域网，它的结构是由负责数据处理的主计算机与终端以及负责数据通信处理的通信控制处理设备与通信线路所这两部分所组成。从资源构成的角度讲，计算机网络是由硬件和软件组成的。并从功能上将计算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网。
1.2 局域网、城域网与广域网
1.2.1 局域网（LAN，Local Area Network）
局域网（LAN）是当今计算机网络技术应用与发展非常活跃的一个领域。公司、企业、政府部门及至住宅小区内的计算机机都在通过LAN 连接起来，以达到资源共享、信息传递和数据通信的目的。
1. IEEE 802 为局域网制定了一系列标准，主要有如下12 种。
LLC能够提供以下三种服务
（1）无确认无连接的服务
（2）面向连接方式的服务
（3）有确认有连接的服务
根据介质访问控制的方式，可以将MAC分为以下三种方式：
（1）循环式：每个站轮流得到发送机会，如果一段时间内有许多站发送数据，则方式很有效，如果只有很少站发数据，则该方式开销太大。
（2）预约式：将传输介质的使用时间划分为时间糟，而预约管理可以是集中控制，也可以分布控制。
（3）竞争式：不对各个工作站的发送权限进行控制，而是自由竞争，它适合于分布式控制，优点在于简单，轻负载下效率高，重负载时效率下降得很快。
2．CSMA/CD协议
CSMA/CD即是带冲突检测的载波侦听多址访问。它的基本原理是：每个节点都共享网络传输信道，在每个站要发送数据之前，都会检测信道是否空闲，如果空闲则发送，否则就等待；在发送出信息后，则对冲突进行检测，当发现冲突时，则取消发送。载波侦听主要是指网络中的各个站点都具备一种对总线上所传输的信号或载波进行监测的功能，其策略即是“信道空闲时，立即发送；信道忙时，继续监听”。冲突检测是指一种检测或识别冲突的机制，这是实现冲突退避的前提。
3．令牌总线协议
采用令牌总线协议的网络，虽然在物理上它们还是连接在一条总线上，但是在逻辑上是组成了一个首尾相连的环。通过一个称为令牌的特殊帧来控制网络的访问。
4．令牌环协议
令牌环使用中继器将单个的点到点线路链接成为物理的环形结构。它的基本原理是：令牌在网络上依次顺序传递，等待捕获一个空令牌，然后将要发送的信息附加到后面，往下
一站发送，直到目标站，将令牌释放；如果工作站要发送数据时，经过的令牌不是空的，则等待令牌释放。
6．无线局域网
无线局域网主要可以使用红外线、扩展频谱和窄带微波技术三种通信技术。无线局域网分为两个研究方向，一是由面向数据通信的计算机局域风发展而来的，采用的是无连接协议，即IEEE 801.11标准；另一个是致力于面向语音蜂窝电话，采用的是基于连接的协议，即HiperLAN-2标准。
重点：应用是局域网技术发展真正的动力，局域网技术的发展十分迅速，目前已在企
业、机关、学校和信息管理与服务领域得到了广泛的应用。
1.2.2 城域网（MAN，Metropolitan AreaNetwork）
1．FDDI技术
FDDI 以光纤为传输介质，传输速率可以达到100Mbps，采用单环和双环两种拓扑结构。
2．城域网的业务特点
（1）传输速率高
（2）用户投入少，接入简单
（3）技术先进、安全
3．城域网的主要用途及其适用范围
（1）高速上网
（2）互动游戏
（3）VOD视频点播与网络电视
（4）远程医疗、会议、教育
（5）远程监控
（6）家庭证券交易系统
（7）智能设区
（8）带宽及管道出租业务
1.2.3 广域网（WAN，Wide Area Network）
广域网是一种跨地区的数据通讯网络,通常包含一个国家或地区。广域网通常由两个或多个局域网组成。
1．综合业务数字网（ISDN）
2．数据数字网（DDN）
3．X.25分组交换网
4．帧中继（FR）
5．异步传输模式（ATM）
1.3 宽带城域网的设计与管理
1.3.1 宽带城域网的结构与设计
1．宽带城域网的结构
宽带城域网的总体结构是由网络平台、业务平台、管理平台与城市宽带出口等部分组成。从逻辑上分，宽带城域网的网络平台又包含了核心交换层、边缘汇聚层与用户接入层三部分。
2．宽带城域网网络平台的主要功能
（1）核心交换层
核心交换层为整个网络提供一个高速，宽带的中心连接，并能提供所有城域网出去
Internet所需要的路由服务。
（3）用户接入层
也称接入层，它是直接面对用户的一个层面，目的是允许终端用户连接到网络，它为广大的用户提供10/100M的高速接入。它称为网络的“最后一公里”。
3．宽带城域网的组建及其原则
可运营性、可管理性、可盈利性、可扩展性
重点：要组建与成功运营一个宽带城域网需要遵循的基本原则是：必须能够保证网络的可运营性、可管理性、可盈利性与可扩展性。
1.3.2 宽带城域网的管理与运营
宽带城域网位于广域网与接入网的交汇处，各种业务和协议都在此汇聚分流和进出核心网，直接面对终端用户，应用环境复杂。所以其内部是多种交换技术和业务网络并存，因此我们在设计与组建宽带城域网的同时要注意网络成功组建和运营的关键技术。宽带城域网管理与运营的关键技术包括：带宽管理、服务质量QoS、网络管理、用户管理、多业务接入、统计与计费、IP地址的分配与地址转换以及网络安全等。
1.3.3 宽带城域网设计方案
1．基于SDH的城域网
SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。SDH的核心就是应用了波分多路复用技术,就是一条光纤信道上传输多条信号，SDH网络是ATM，DDN等中继网络服务的承载网。
重点：宽带城域网建设最大的风险是基本技术方案的选择，一般有三类选择：基于SDH的城域网方案、基于10Ge的城域网方案和基于RPR的城域网方案。
1.4 接入网技术
1.4.1 接入网技术概况
1．接入网技术的发展与接入服务的界定
接入网（Access Network，AN）是指交换局到用户终端之间的所有机线设备，它的主干系统为传统的电缆和光缆，一般长数千米；配线系统也可能是电缆和光缆，其长度一般几百米，而引入线通常长几米到几十米。它是泛指用户网络接口（UNI）与业务节点接口（SNI）间实现传送承载功能的实体网络。其目标是建立一种标准化的接口方式，以一个可监控的接入网络，使用户能够获得话音、租用线业务、数据多媒体、有线电视等综合业务。
2．接入技术与“数字会聚”、“三网融合”
电信网、计算机网和有线电视网三大网络的高层业务应用的融合。三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。
重点：作为用户接入钢的主要有三类：计算机网络、电信通信网与广播电视网。数字化使这三种网络之间的界限越来越模糊，这造成了通信、计算机与广播电视等产业的会聚，出现了经营业务相互融合，进而促进这些产业的重时，同时开辟大量新的信息服务市场，即现了所谓的“三网融合”与“数字会聚”。
1.4.2 接入技术的主要功能特点与分类
1．接入网的主要功能：
（1）用户口功能（UPF）
（2）业务口功能（SPF）
（3）核心功能（CF）
（4）传送功能（TF）
（5）AN系统管理功能（SMF）
2．接入网的特点
（1）主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能。
（2）提供开放的V5标准接口
（3）光纤化程度高
（4）能提供各种综合业务，接入网除接入交换业务外，还可接入数据业务、视像业务以及租用线业务等。
（5）对环境的适应能力强
（6）组网能力强
（7）可采用HDSL、ADSL、有源或无源光网络、HFC和无线网等多种接入技术。
（8）接入网可独立于交换机进行升级
（9）接入网提供了功能较为全面的网管系统
3．接入网技术的分类
接入网技术从接入技术分，可分为有线接入与无线接入两类；按接入方式分，它涉及用户的环境与需求，可以分成家庭接入、校网接入、机关接入与企业接入。
1.4.3 各种接入技术的特点
1．xDSL接入
xDSL是DSL（Digital Subscriber Line）的统称,意即数字用户线路,是以铜电话线为传输介质的点对点传输技术。DSL技术在传统的电话网络（POTS）的用户环路上支持对称和非对称传输模式。
xDSL具有以下特征：
（1）与话音工作于不同频段，基本不影响电话的正常使用，话音所占频带为0－4KHz；xDSL调制频带为4.4KHz－1MHz。
（2）在以办公室和家庭为中心一定距离范围内可以提供较高的数据传输率。
（3）铜线的具体条件、天气和片断对话可能将影响传输性能。
xDSL中“x”表任意字符或字符串，根据采取不同的调制方式，获得的信号传输速率和距离不同以及上行信道和下行信道的对称性不同，xDSL可以分为以下若干类型：（1）ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，不对称数字用户线路）
（4）RADSL（Rate-Adaptive Digital Subscriber Line，速率自适应数字用户线路）
2．HFC接入
按不同的分类方式可以把Cabel Modem分成为同的类型，主要的分类方式有以下几种：
（1）按接入角度分：可分为个人的Cabel Modem和宽带多用户的Cabel Modem。
（2）按接口角度分：可分为内置式、外置式和交互式机顶盒三种
（3）按传输方式分：可分为双向对称式传输和非对称式传输。
（4）按数据传输方向分：可分为单向传输和双向传输。
（5）按同步方式分：可分为同步交换和异步交换。
3．光纤接入
光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体。光纤接入可以分为有源光接入和无源光接入。
除了HFC外,光纤接入的方法还有以下几种：
（1）DLC（光纤数字环路载波系统）
（2）基于ATM的无源光网络
（3）SDV（交换式数字视像技术）
4．宽带无线接入
无线接入技术主要有：802.11标准的无线局域网（WLAN）、802.16标准的无线城域网（WMAN）以及正无线网格网（WMN）技术。
第2章网络的总体规划与设计
本章要点:
2.1 中小型网络系统的基本结构
2.2 用户需求与网络应用需求调研
2.3 需求分析
2.4 方案设计
2.1 中小型网络系统的基本结构
2.1.1 网络的运行环境要求
网络的运行环境即整个网络系统运行时放置网络硬件设备的环境要求以及网络电源供应所需要的良好安全稳定的供电系统，它是保障系统安全、可靠与稳定运行所必需的基本设备。
网络硬件如路由器、交换机、服务器等所放置的场所，一般将这些硬件系统都放置在建筑楼房中的机房或是设备间，配线间。关键的网络设备对供电系统的要求是很严格的，一般是用专门的供电系统，因为它具有较好的稳压同时带有备用电源与供电智能管理。
2.1.2 网络的设施及操作系统
1．网络的设施
网络的设施包括合适结构化布线系统、城域网主干光缆系统、广域传输线路、微波通信与卫星通信系统等基础设施；同时还有路由器、交换机、网关、网桥、集线器、网卡、Modem以及远程通信服务器等设备。
2．操作系统
网络操作系统作为网络用户和计算机之间的接口，通常具有复杂性、并行性、高效性和安全性等特点。
网络操作系统的功能如下：
（1）操作系统在同一时间能够在不同的内存内间运行不同的应用程序
（2）操作系统拥有较大的物理内存使应用程序能够更好的运行。
（3）操作系统可同时支持多个CPU，这样可以减少程序处理时间以提高操作系统性能。（4）操作系统能够与多台计算机构成一个虚拟系统以满足大量用户同时访问时的需要。（5）操作系统能够支持用户通过远程对网络系统进行管理和维护。
3．网络应用软件及其开发系统
开发网络应用软件的工具各不相同，但都是由两部分的开发工具组成：网络数据库开发工具和网络软件工发工具。前者包括有Oracle、MS SQL Server等，后者主要包括等Java、Visual C++、Visual Basic、Delphi等。
4．网络管理系统
网络管理系统是一个软硬件结合的系统，但它以软件为主，属于分布式网络应用系统，通过某种方式对网络进行管理，使网络能正常高效地运行，更加有效的利用网络中的资源得。
5．网络安全系统
网络安全就是网络上的信息的安全，是指网络系统的硬软件系统及其数据受到保护，不因突然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露，系统连续可靠正常地运行，并给予持久不中断的网络服务。广义来说，凡是涉及到网络上信息的保密性、真实性、完整性、可用
性和可控性的相关技术和理论都涉及到网络安全技术。
2.1.3 网络系统设计流程
2.2用户需求与网络应用需求调研
2.2.1 用户需求
以下是进行用户需求调研的主要内容：
（1）了解用户对整个应用系统所期望达成的目标，要对用户的商业目标和解决方案的约束进行全面分析。
（2）了解与研究用户的行业、市场、供产商、产品、服务。
（3）了解客户的组织结构。
（4）加强与用户的沟通，了解用户对系统的期望以及这个系统所预计实现的目标。
2.2.2 网络应用需求
要弄清一个网络的应用需求，应该从如各部门的信息化工作基础、财力以及对网络的应用要求和认识程序等方面进行分类调查与研究。
重点：用户需求与网络应用需求调研，应该充分理解用户业务活动和用户信息需求；在调查分析的基础上，充分考虑需求与约束并对网络系统组建与信息系统开发的可能性进行充分地论证；运用系统的概念来进行技术方案的规划与设计；根据工程的时间要求要安排各项工作，同时要求各阶段的资料的完整性与规范性。
2.3 需求分析
2.3.1 网络系统的结点
1．地理位置及建筑环境调查
了解结点的位置、数量等信息。同时，建筑物的总楼层数量，楼层结构布局、应在每个楼层中的何处放置设备、楼层主干线以及传输的路由方式都要考虑在内。
表2-3 结点调查示例
2．数据的流向
确定数据流向的主要是指确定数据从哪个结点发出到哪个结点结束以及数据包在网络中所经历的路径。
3．传输的介质
考虑数据传输的介质也是必不可少的，了解了网络系统结点的地理分布后，我们应该结合当地线路的实际情况，确定网络的整体构架并考虑所采用的传输介质、网络设备等。
2.3.2 网络应用特点
1．数据库系统
（1）RDBMS（关系数据库系统）
如Oracle、MS SQL Server等，它是支持关系模型的数据库系统，一般由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成，它一般是为财务管理、人事管理，OA系统应用等提供后台的数据支持。
（2）DFS（非结构化数据库系统）
它指的是字段长度可变的，其各个字段的记录又可以由重复或不重复的子段所构成的数据字。
（3）公司专用信息管理系统
一般是为公司专业开发的信息管理系统，如CAD在线设计软件，产品数据管理PDM 软件等。
2．常用Internet/Intranet业务
电子邮件服务
FTP文件传输服务
IP电话服务
网络视频会议与在线点播服务
电子商务服务
公共资源在线查询服务
2.3.3 网络总体需求分析
通过用户需求与网络应用需求的调研，以及网络系统结点、应用概要等方面的信息，总结出网络宽带的要求并提出所要采用的网络技术。同时提出网络的分层结构以及核心层、汇聚层与接入层的组合以及使用技术、网络的扑拓结构来确定网络的总体需求。
2.3.4 网络综合布线需求分析
结构化布线系统它是一个能够支持用户选择语音、数据、图象等应用的电信布线系统。它能够支持语音、图像、多媒体信息等数据的传输。
2.3.5 网络可用性与可靠性需求分析
网络系统的的可用性与可靠性，一般是指准确度、差错率、响应速度以及无故障运行时间这些方面来评估的。
2.3.6 网络安全性需求分析
网络的安全性，主要表现在网络的稳定性、完整性和保密性。
2.3.7 网络工程费用估计
网络工程费用的估计一般包括网络的基础设施和研硬件设备；同时也包括进行远程通信和接入城域网时所租用的线路费以及服务器与客房端设备；当然还包括系统开发，集成、维护、完善等所支付给技术人员的费用以及用户培训的费用。
重点：网络需求详细分析主要包括：网络总体需求分析、综合布线需求分析、网络可用性与可靠性分析、网络安全性需求以及分析网络工程造价计算。
2.4 方案设计
2.4.1 网络系统总体目标与设计原则
网络总体目标的确定是网络设计方案的第一步，由于情况不同，则网络系统设计的目标也不同，一般包括功能性、可扩展性、可用性、可靠性、可管理性、安全性与高效率性。
网络设计必须能满足设计目标中的要求，主要包括先进性与实用性原则、可维护性原则、可扩展性原则、先进性原则、安全保密原则以及经济性原则。
2.4.2 网络拓扑结构设计
一般简单的星型拓扑只有一个布线间，而主配线设备中有至少一个的交叉连接的接插面板，它是用来连接水平电缆和局域网的交换接口。一个较大型的网络，网络进行互联且连接的距离大于100m，则需要多于一个的布线间，这多个布线间就建立形成了一个多汇集区。次级的布线间用垂直的电缆与主配线设备相连。若垂直电缆的长度超过100m则要将其换成多模光纤。这样就形成了由主配线设备为中心向外以星型结构扩散的可扩展的星型网络。
2.4.3 网络结构设计
不同规模、功能要求的网络，其网络系统结构也不同，大规模的网络一般是用三层结构，但如果网络的规模稍小，也常使用两层结构，有时将接入层与汇聚层合为一层，或时将核心层和汇聚层的功能合并，甚至当结点数量很少时，只采用一层的网络结构。从经验来看，一个网络需要的结点数为250至5000个时，用三层结构来设计网络系统；若结点数为200至500个左右时，则不必设计接入层，直接将结点接入汇聚层的路由器或交换机，当结点个数少于200个时，则只设计核心层部分。
1．核心层
核心层的网络要承担整个网络50%以上的流量，它是网络的大动脉。核心层技术的
选择，需要根据网络系统的地理位置、信息流向与流量等方面而定。
2．汇聚层设计
汇聚层为核心层和接入层提供连接，并提供了基于统一策略的互连性并对数据包进行复杂的路由运算。
3．接入层设计
接入层直接连接用户计算机并使各种网络资源设备接入网络。
重点：网络系统三层结构包括核心层、汇聚层与接入层。由于网络的规模对结点数的要求不同，所设计网络的体系结构也不同。
2.4.4 路由器与交换机选择
网络设备选择的基本原则包括：
（1）设备厂商的选择原则
（2）网络的可扩展性原则
（3）网络技术的先进性原则
（4）设备的性价比和质量原则
1．路由器的选择
（1）按性能来划分
分为高、中、低档的路由器
（2）按结构来分
可分为“骨干级路由器”、“企业级路由器”和“接入级路由器”。
（3）按功能划分
可分为“边界路由器”和“中间节点路由器”。
路由器的指标一般有：全双工线速转发能力、设备及端口的吞吐量、背靠背帧数、路由表能力、背板能力、丢包率、时延及时延抖动、内部时钟精度、冗余、网管类型与能力、突发处理能力及可靠性与可用性等。
2．交换机的选择
（1）从网络覆盖范围划分：
广域网交换机
用于电信城域互联和互联网接入等的领域的广域网中。
局域网交换机
我们常见的交换机，提供高速独立的通信信道。
（2）从传输介质和传输速度划分
以太网交换机
一般指100Mb/s以下的以太网交换机。
快速以太网交换机
用于100Mb/s快速以太网
千兆以太网交换机
它的带宽可达1000Mb/s，一般用于大型网络的主干网。
ATM交换机
用于ATM网络，广泛应用于电信网的主干网。
FDDI交换机
采用光纤作为介质，现在多用于老式中、小型的快速数据交换网络中。
（3）从应用层次划分
企业级交换机
一般用作企业主干网来构建高速局域网。
校园交换机
一般作为网络的主干交换机，用于较大型的网络。
部门级交换机
它可以是固定配置的也可以是模块配置的。
工作组交换机
它被看作是传统集线器的理想替代品、。
桌面型交换机
它的特点是每个端口MAC地址很少，且端口数也不多，只具备最基本的交换机特性。（4）从交换机的结构划分
固定端口交换机
端口数目固定不变，只能提供数量有限类型固定的端口。
模块化交换机
可由用户选择不同数量、速率和类型的模块，以来适应不同的网络需求。
（5）从交换机工作的协议层划分
第二层交换机
应用于OSI/RM的第二层协议来定义，只能工作在数据链路层，一般作为桌面型交换机。第三层交换机
应用于OSI/RM的第三层，工作在网络层，具有路由功能，可作为大中型网络的基本配置设备。
第四层交换机
应用于OSI/RM的第四层，现在在实际应用中使用较少。
常用的交换机的技术指标的般有：背板带宽、二/三层交换吞吐率、全双工端口带宽、帧转发速率与VLAN技术。
背板吞吐量
二/三层交换吞吐率
帧转发速率
是否支持VLAN技术
交换机类型
端口的密度
最大可堆叠数
转发速率
背板吞吐量
支持的网络类型
缓存大小
MAC地址数量
设备冗余
可管理性
2.4.5 服务器的选择
1．服务器的分类
（1）按应用层次划分可将服务器分：
入门级服务器
工作组级服务器
部门级服务器
企业级服务器四类
（2）按服务器的处理器架构划分可把服务器分：
CISC架构服务器架构服务器
RISC架构服务器
VLIW架构服务器
（3）按服务器应用的角度来划分：
文件服务器
数据库服务器
Internet/Intranet通用服务器
应用服务器。
应用服务器按照其所提供的功能分类，可分为：
CAD服务器
VOD视频点播服务器
IP电话服务器
网络电视会议服务器
音频点播服务器
打印服务器
游戏服务器
应用服务器的主要技术包括有：
客户与服务器之间的浏览器/服务器模式，将网络的应用建立在Web服务的基础上。
中间件与通用数据库接口技术，使客户可利用Web浏览器访问应用服务器，该应用服务器的后端连接数据库服务器，这一点与传统的数据库服务器的结构是不同的，前者采用的是用户、数据服务器与应用服务器三层结构，而后者采用的是客户与服务器构架的二层结构。提供最适合的硬件平台与应用软件，配置、使用方便，性价比高给用户提供了很多便捷。（4）按服务器按用途划分，可将服务器分为通用型服务器和专用型服务器两类。
（5）按服务器的机箱结构来划分，可以把服务器划分为“台式服务器”、“机架式服务器”、“机柜式服务器”和“刀片式服务器”四类。
重点：服务器的种类繁多，其分类方式也多种样，常用的分类方式有：按按应用层次划分、按服务器的处理器架构划分、按服务器应用的角度来划分、按服务器按用途划分、按服务器的机箱结构来划分。
2．服务器的性能指标
网络服务器的技术指标是选择适合的网络服务器的关键，它主要包括：运算速度、磁盘性能与存储能力、可用性、数据吞吐量以及可管理与可扩展性。
服务器的种类多种多样，其采用的技术也各不相同，其中包括：
（1）多对称处理
（2）集群
（3）分布式内存访问
（4）应急管理端口
（5）热拔插
重点：服务器的性能主要表现在：运算速度、磁盘容量与存储能力、高可用性、数据吞吐能力、可管理性与可扩展性。其采用的相关技术包括：对称多处理技术、集群技术、分布内存访问技术、高性能存储与智能I/O技术、服务处理器与Intel服务器控制技术、应急管理端口技术与热拔插技术。
3．服务器的选型原则
服务器选择型的主要原则包括以下三点：
（1）根据应用特点选择原则
（2）根据行业特点选择原则
（3）根据技术成熟度选择原则
2.4.6 网络安全设计
1．网络安全问题
（1）网络防攻击
（2）网络防病毒
我们一般需要考虑在每一种需要防护的平台上都部署防病毒软件。大体上分为以下几类平台：
客户端
邮件服务器
其他服务器
网关
（3）网络安全漏洞
计算机系统的安全性能由高而低划分为A、B、C、D四大等级：
D级：最低保护
凡没有通过其他安全等级测试项目的系统即属于该级，如Dos，Windows等个人计算机系统。
C级：自主访问控制
该等级的安全特点在于系统的客体如文件、目录等可由该系统主体如系统管理员、用户、应用程序等自主定义访问权。
B级：强制访问控制
该等级的安全特点在于由系统强制对客体进行安全保护。
A级：可验证访问控制
（4）网络信息安全
网络信息安全特点为：
相对性：安全是相对的，没有绝对的安全
综合性：涉及管理及技术多个层面
网络安全产品的单一性
动态性：技术跟进和维护支持的重要性
管理难度大
黑盒性
（5）垃圾邮件
（6）网络内部安全防范
（7）网络的数据备份与灾难恢复
2．网络安全设计原则
网络安全设计要从下面几个方面来考虑：（1）从全局考虑
（2）从整体考虑
（3）从系统的有效性与实用性考虑
（4）从安全等级考虑
根据数据和信息的保密性与安全要求，要对数据和用户甚至设备进行分等级：
数据：分为绝密、机密和公开
用户：分为网络管理员、网络用户，其网络用户也应该为其分配不同的权限
设备：核心设备、关键设备、普通设备、
（5）从系统的自主性与可控性考虑
（6）从系统安全有价考虑
第3章IP地址及其规划
本章要点:
3.1 IP地址的概念
3.2 IP地址划分技术研究与发展
3.3 IP地址规划
3.1 IP地址的概念
3.1.1 IPv4地址概念
IP地址只是32位二进制数字。在二进制中，数码只有0和1。一个32位数码有32个0和1。为了方便，一般把IP地址分为4个8位字段，或者称作8位字节。
3.1.2 IP地址的标准分类
基本的IP地址是分成8位一个单元的32位二进制数。一般用点分十进制表示。IP 地址中的每一个8位位段用0~255之间的一个十进制数表示。这些数之间用点（.）隔开，格式为x.x.x.x。
IP地址分成五类，分别为：A 类地址、B 类地址、C 类地址与特殊地址。每一个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址，上面五类地址对所支持的网络数和主机数有不同的组合。
（1）A 类地址
一个A 类IP地址仅使用第一个8位位段表示网络地址。剩下的3个8位位组表示主机地址。（2）B类地址
一个B类IP地址使用两个8位位段表示网络号，另外两个8位位段表示主机号。
（3）C 类地址
而C类地址使用三个8位位段表示网络地址，仅用一个8位位段表示主机号。
受限广播地址
受限的广播地址是255.255.255.255。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。
“这个网络上的特定主机”地址
具有全0 网络号的IP地址代表了这个网络上的特定主机当某个主机想同一网络上的其他主机发送报文的时候就会用到它。它的格式为：网络号为0，主号为确定的数值。
回送地址
127.x.x.x是本机回送地址，即主机IP堆栈内部的IP地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，从进行任何网络传输。
3.2 IP地址划分技术研究与发展
（3）第三阶段
1993年提出其出了CIDR（Classless Inter Domain Routing，无类域间路由）技术。CIDR 有效地提供了一种更为灵活的在路由器中指定网络地址的方法。使用CIDR时，每个IP地址都有网络前缀，它标识了网络的总数或单独一个网络。
（4）第四阶段
1996年提出了NAT（Network Address Translation，网络地址转换）技术，允许一个整体机构以一个公用IP地址形式出现在Internet上。即是一种把内部私有IP地址翻译成合法网络IP地址的技术。
3.2.1 划分子网的三级地址结构
地址有效利用率的问题：
（1）A类地址的主机号长度为24位，即可以分配给1600多万个结点，这即是对一个大型的网络来说，也不可能使用到这么多的结点，即使有这样的大型网络，网络中的路由表也太大了。
（2）B类地址的主机长度为16位，即一个网络中可以允许有6万多个结点，由经验得到，一般使用B类地址的网络中大多数的网络主机数都不超过50台。
（3）C类地址的主机号长度为8位，即一个网络中可以只能分配256个主机和路由器的地址，这个数量又远远不够。
1．子网的概念
在一个IP网络中划分子网使我们能将一个逻辑上单一的大型网络分成若干个较小的网络，即允许将网络划分成许多个部分供内部使用，但是对于外部网络仍像一个网络一样。2．子网的划分
它将IPv4地址分为三部分：网络部分、子网部分和主机部分。
3．子网掩码的概念
它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。
3.2.2 CIDR无间域内路由技术
1．CIDR提出的背景
随着Internet的迅速发展，标准地址分类法带来了两个问题，最大一个问题就是这些类别无法体现顾客的需求。A类地址实在过大，以至浪费了大部分空间。另一方面，C类网络对大多数组织来说实在太小，这意味着大多数组织会请求B类地址，但又没有足够的B 类地址可以满足需求。1993年，CIDR技术被提出，RFC1517、1518和1519对其进行了定义并且形成了Inernet的建议标准。。CIDR利用表示用来识别网络的比特数量的“网络前缀”，取代了A类、B类和C地址。
2．CIDR的概念
CIDR是一个在Internet上创建附加地址的方法，这些地址提供给服务提供商ISP，再由ISP分配给客户。
3．CIDR的工作原理
CIDR地址包括标准的32位IP地址和用正斜线“/”标记的前缀。
4．CIDR的技术特点
（1）它区别于一般的标准分类IP地址概念的“网络前缀”，代替的原来的“网络号+主机号”的结构，形成了无分类的结构，即表示为“网络前缀+主机号”的二级地址结构，也不再使用“子网”的概念。
（2）网络前缀相同的连续的IP地址形成了一个“CIDR地址块”。它是由块起始地址与块地址数来表示的。
5．CIDR的优点
CIDR的优点是解决了困扰传统IP寻址方法的两个问题。
重点：CIDR的研究思路主要是将剩余的IP地址以可变大小的分块方法进行分配，而不按标准的地址分类规则分配。ISP、大学、政府机关及企业在确定IP地址结构时，即可根据对IP地址管理和路由的需要来灵活决定。
表3-1 为CIDR及其对应的掩码
3.2.3 NAT 网络地址转换技术
1．NAT的概念
NAT即网络地址转换，它的基本思路是为每个公司分配少量的IP地址用于传输
Internet的流量，而在公司内部的每一台主机分配一个不能够在Internet上使用的保留的专用IP地址。这些专用的地址都是管理机构预留的，它们不需要向Internet管理机构申请，但是在Internet中并不唯一。它们就用于公司的内部网络通信，如果要访问外部的Internet 主机，要运行NAT的主机或路由器将内部的专用IP地址转换为全局的IP地址。
2．NAT的工作原理
（1）内部地址翻译
将内部IP一对一的翻译成外部地址。
（2）内部全局地址复用
使用地址和端口将多个内部地址映射到比较少的外部地址。
（3）TCP负载重分配
NAT路由器接受外部主机的请求并依据NA T表建立与内部主机的连接，把内部目的地址翻译成内部局部地址并转发数据包到内部主机，内部主机接受包并作出响应。NAT路由器再使用内部局部地址和端口查询数据表做出响应。如果此时，同一主机再做第二个连接，NAT路由器建立与另一虚拟主机的连接，并转发数据。
（4）处理重叠网络
主机A要求向主机C建立连接，DNS服务器做地址查询。
NAT路由器截获DNS的响应，如果地址有重叠，将翻译返回的地址。它将创建一个简单入口把重叠的外部全局地址翻译成外部局部地址。
路由器转发DNS响应到主机A，它已经把主机C 的外部全局地址翻译成外部局部地址。当路由器接受到主机C的数据包时，它将建立内部局部、全局，外部全局、局部地址间的转换，主机A将由内部局部地址翻译成内部全局地址，主机C将由外部全局地址翻译成外部局部地址。
主机C接受数据包并继续通讯。
4．NAT技术的局限性
（1）违反了IP地址的设计原则
（2）使IP协议从面向无连接变成面向连接
（3）与其他协议工作时经常需要修改
（4）破坏了各层独立的原则
重点：NAT的主要思路即为每一个网络系统分配一个或少量的IP地址用于传输流量到Internet，在这个网络系统内部的每一台主机分配一个能够在Internet上使用的保留的专用IP地址。
3.3 IP地址规划
3.3.1 基本步骤与方法
1．IP地址规划的步骤
（1）获得网络最大子网数量与最大主机数
（2）设计基本网络地址结构
（3）计算子网络掩码
（4）计算网络地址、广播地址与主机地址
2．IP地址规划详细方法
3.3.2 子网地址的规划
1．子网地址规划的步骤
（1）获得所需的网络号个数
从网络设计的需求分析中，每个子网必须分配一个网络号，而每个广域网的连接也需要分配一个网络号。
（2）获得所需的主机号个数
从网络设计的需求分析中，每个主机分配一个主机号；同时路由器的每一个连接也需要分配一个主机号。
（3）网络地址整体规划
计算出整个网络的子网掩码
为不同的物理段设置不同的子网号
2．子网地址规划的详细方法
（1）计算子网号的长度
（2）确定子网的地址
3.3.3 VLSM地址的规划
1．VLSM的概念
VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长度子网掩码），是在标准的掩码上面再划分的子网的网络号码，无类路由选择网络可以使用VLSM，而有类路由选择网络中不能使用VLSM。
2．案例分析
（1）需求
（2）选择可变长度的子网掩码
（3）三个子网IP的地址空间
3.3.4 CIDR地址规划
设一个公司获得的了202.122.128.0/18的地址块，要将其分成16个大小相等的较的地址块，规划步骤如下：
（1）计算出所要占用的主机号中的位数
由于，所以对于这个地址块的划分需要占用后14位主机号中的前4位，可以实现将其16等分为大小相等的地址块。
（2）地址块的划分
16块较小地址块的划分情况如表3-6所示，其中每一个地址块所能分配的地址数为个。
3.3.5 内部网络专用IP地址规划
1．需求分析
（1）公司分为总部、销售与配送部门、零售店3层结构。
（2）总部的主干网上有10个LAN，总共有120台计算机及其联网设备，其在30个城市和地区都有销售与配送部门，每个部门通过2条链路与总部的主干路由器连接。
（3）各个销售与配送部门有2个LAN，一个用于销售管理，其连接的计算等设备最多为90台；一个用于配送管理；另外还有一个用来连接2个LAN与公司总部级下属零售店
（4）每个零售店1个LAN，最多连接14台计算机。
3．地址规划
（1）公司总部的LAN地址公司总部有10个LAN，D=0时表示公司的主干网，此时S=1~10，H=1~254。如表3-7所示。
表3-7 公司总部的LAN地址
（2）公司总部到销售与配送部门的连接地址
表3-8 总部与分部连接的地址信息
表3-9 分部的地址信息
表3-10 销售与配送部门到相应零售店的连接地址
（5）零售店地址
表3-11 零售店地址信息
（6）案例总结
该公司地址结构规划为：
总部的LAN：10.0.1.0~10.0.10.0。
总部到分部的连接：10.100+10.D.0与、10.200+10.D.0，其中D=1~30。
分部的LAN：10.D.255.0、10.D.254.0、10.D.253.0。地址空间为10.D.255.1~10.D.255.254、10.D.254.1~10.D.254.254、10.D.253.1~10.D.253.254。其中D=1~30
分部到零售店的连接：10.100+D.S.1与10.100+D.S.2，D=1~30，S=1~240。
零售店的LAN：10.D.S.0，其可分配的地址空间为10.D.S.1~10.D.S.254，其中D=1~30，S=1~240。
3.3.6 IPv6地址规划
1．什么是IPv6地址
IPv6采用128 位的地址长度，可以有个地址几乎可以不受限制地提供地址。
IPv6的地址分为：单播地址、组播地址、多播地址与特殊地址等基本的四类地址，同时它还加入了对自动配置的支持。
2．IPv6地址表示方法
（1）IPv6的128 位地址用16 位边界划分，每个16 位段转换成4 位十六进制数字，用冒号“：”分隔。结果表示被称为冒号十六进制。
（2）压缩零
某些地址类型中包含一系列的零。要进一步简化IPv6 地址的表示，冒号十六进制格式中被设置为0的连续16位块可以被压缩为“::”例如，链接本地地址FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2 可以压缩为FE80::2AA:FF:FE9A:4CA2。多播地址FF02:0:0:0:0:0:0:2 可以压缩为FF02::2。零压缩只能用于压缩冒号十六进制符号中一个连续的16 位段。不能使用零压缩来包括某个16 位信息块的一部分。
（3）IPv6前缀是地址的一部分，指出有固定值的地址位，或者属于网络标识符的地址位。3．IPv6的优势
（1）丰富的地址资源
（2）移动IP
（3）服务质量
（4）较高的安全性
4．IPv6的发展前景
现在并没有找到从IPv4到IPv6的平稳过渡策略。IPv6在中国的发展也是不容易的，运营商比较看重眼前的利益，一般会采用技术成熟的产品来组网，所以IPv6的商业发展前景并不明朗。但是从长远的利益和IPv6的优势来看，以发展的眼光来看IPv6是势在必行的。第4章网络路由设计
本章要点：
4.1 路由选择算法
4.2 路由选择协议
4.1 路由选择算法
4.1.1 路由选择的概念
1．路由选择
路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。
2．分组转发
分组转发即是指在互联网络中，路由器转发IP分组的物理传输过程与数据报转发机
制。分组转发可以分为直接转发与间接转发两种。
4.2.1路由选择算法及目标
1. 路由选择算法
（1）静态路由选择算法
（2）动态路由选择算法
2．路由选择算法的目标
（1）最优化
（2）简洁性
（3）坚固性
（4）快速收敛
（5）灵活性
4.1.3 路由选择的参数
（1）带宽
带宽即指一条链路的传输速率，一般表示为Mb/s。
（2）跳数
跳数即为一个分组从其源主机到目的主机所要经过的路由器的个数，显而易见，经过的路由器的个数越少，即跳数越小，这个路径越好。
（3）时延
时延即为一个分组从其源主机到目的主机所要经历的时间。当然，时间越短，即时延越小，也说明这个路径越好。
（4）负载
负载指的是单位时间内通过路由器或是线路的通信量。
（5）可靠性
可靠性的衡量标准即为分组传输过程中的误码率，误码率是数据传输精确性的指标。误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%，当然误码率越小，说明其可靠性越高。（6）花费
花费即为分组传输过程中的开销。
4.1.4 路由表
路由表是随着路由选择算法的产生而产生的，路由器要传输IP分组时，必须查询路由表来决定分组发送的下一个地址。
1．静态路由表
由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态路由表，管理员将每一个目的地址的路径都输入到这个路由表中，因此，它一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随着网络结构的改变而改变，其更新工作必须由管理员手工完成。
2．动态路由表
动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。
重点：路由表是当路由器传输IP分组时用于查询路由以决定分组所要发送的下一个路由，它分为动态路由表和静态路由表。
4.1.5 IP路由选择与路由汇聚
IP分组的路由在使用CIDR协议后，就通过子网的划分的相反过程来汇聚。路由表的项目由“网络前缀”和“下一跳地址”两项内容组成，因此，选择路由应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。
4.1.6 路由选择的评价
1．算法简单、正确、最佳
路由算法尽量简单以减少路由资源的耗费和分组转的时延；分组沿着路由表所指引的路径能够到达正确的目的地址；分组转发的算法开销尽可能的低，它应在衡量各方面因素后，得到一个相对较为合适的传输路径。
2．稳定、公平
在网络的拓扑和通信量相对稳定的情况下，路由算法收敛于一个较好的解，并且算法应该对所有的用户都是公平的。
3．适应网络拓扑、通信量的变化
当网络拓扑、通信量的变化时，算法能自动进行更新，改变路由，以均衡各链路的负载。
4.2 路由选择协议
4.2.1 路由选择协议的概念
1．自治系统
Internet采用分层的路由选择协议，并将整个Internet划分为许多较小的自治。自治系统就是处于一个管理机构控制之下的路由器和网络群组。自治系统的想法是把Internet 的路由分成两层。
2．路由选择协议
路由选择协议是一种网络层协议，它通过提供一种共享路由选择信息的机制，它允许路由器通过与其他路由器的来更新和维护自己的路由表，并确定最佳的路由选择路径。
4.2.2 路由选择协议的分类
1. 内部网关协议是用于自治系统内部的路由选择协议，目前主要的内部网关协议有：（1）地址解析协议
它是一个TCP／IP协议，它为内部路由器传递数据报提供方法。
（2）路由选择信息协议
它是一种分布式的、基于距离向量路由选择协议。
（3）优先开放最短路径
它是一种链路状态路由选择协议，它优于路由选择信息协议。现在是Internet网中最常用的内部网关协议。
（4）端系统到中间系统
它帮助端系统寻找定位路由器，并提供一种方法使路由器告知端系统它们的存在。（5）中间系统到中间系统
它为一个域内两个路由器之间传送信息分组提供动态路由。
（6）内部网关路由选择协议
是一种距离向量路由选择协议，由Cisco公司开发。
2. 外部网关协议在自治系统的边界是路由器其它路由器之间交换信息时被使用。它包括以下协议：
（1）边界网关协议
它提供有关相邻点可达性信息。同时也提供了基于策略的算法，使网络管理者对路由选择有较多的控制权。
（2）域间路由选择协议
它包含路由选择的策略，但它不大可能在Internet上代替边界网关协议。
重点：Internet将路由选择协议分为内部网关协议与外部网关协议两类。内部网关
协议一般用于一个自治系统的内部；外部网关协议一般用于两个不同的自治系统之间，将路由选择信息从一个自治系统传到另一个自治系统。
4.2.3 内部网关协议
1．路由信息协议RIP
当路由器收到包含某表项的更新的路由更新信息时，就更新其路由表：该路径的跳数值加上1，发送者记为下一跳。同时记录该路由器可以到达的目的网络或目的主机的矢量标识。路由信息协议路由器只维护其到目的路由器的最佳路径即具有最小跳数值的路径。更新了自己的路由表后，路由器立刻发送路由更新把变化通知给其它路由器，这种更新是与周期性发送的更新信息无关的。并且，路由信息协议通过对从源地址到目的地址的最大跳数的限制来防止路由环，最大值为15。如果路由器收到新更新信息，且把跳数值加1后成为16，就认为该目的网络不可到达。
路由信息协议的工作主程主要分为路由表的建立和路由表信息的更新两步。
（1）路由表的建立
首先获取一个初始路由表，有三种方式
方式一
路由器系统启动时，从外存读入一个完整的路由表，长驻内存使用；系统关闭时再将当前路由表写回外存，供下次使用。
方式二
系统启动时，只提供一个空表，通过执行显式命令来填充这个路由表。
方式三
系统启动时，从与本路由器直接相连的各网络地址中，推导出一组初始路由。
（2）路由表的更新
设路由器1与路由器2是相邻的两个路由器，它们在同一个自治系统内。
表4-3 路由器1的更新前的路由表
表4-4 路由器2发送的报文
2．开放最短路径优先协议OSPF
（1）概念
（2）最短路径优先算法
（3）自治系统内的区域划分
（4）开放最短路径优先协议的执行
路由器的初始化
网络的运行
（5）开放最短路径优先协议的特点
重点：目前，内部网关协议主要有：路由信息协议和开放最短路径优先协议。前者是一种分布式、基于距离向量的路由选择协议；后者是使用分布式链路状态协议。
4.2.4 外部网关协议
1．外部网络协议的设计
外部网关协议是自治系统间的路由协议，它交换的网络可达性信息提供了足够的信息来检测路由回路并根据性能优先和策略约束对路由进行决策。1989年，主要的外部网关协议：边界网关协议（BGP）发布后，即越来越被广泛的应用，1995年发布了新版本BGP-4。2．外部网关协议的路由选择协议
BGP有4种分组类型：
（1）打开分组
计算机四级网络工程师题库完整版完整答案 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
6 下列选项组，哪一个不是操作系统所具有的功能？ A A编译高级语言编写的程序 B管理计算机磁盘 C管理系统动态库 D提供用户操作计算机的界面 7 在操作系统的结构设计中，微内核结构表示的是B A层次结构 B分布式结构 C整体式结构 D客户机/服务器结构 8 用户程序在用户态下使用特权指令而引起的中断是 A A访问中断 B外部中断 C时钟中断 D溢出中断 9 下列各种事件中。不属于I/O中断的事件是 D A数据传送完毕 B设备出错 C键盘输入 D指令错 10用户在编写程序时，若要在屏幕上画出一个红色的圆需要A命令控制
B运行时系统 C自然语言 D系统调用 11.13 下列选项中。那一项是位于进程控制块中而不是位于进程中 A 需要访问的数据文件名 B进程优先级 C全局变量 D堆栈 A主从关系 B同步关系 C平等关系 D父子关系 17.19 当多个进程并发执行且需要相互通信时，下列哪一种方法最适合A管道 B信号量 C共享内存 D消息传递 22、下列关于生产者消费者的叙述中，哪一个是正确的？（） A、生产者往缓冲区放产品前要先使用P操作确保缓冲区有空 闲…… B、生产者往缓冲区放产品前要先使用V操作确保缓冲区有空 闲……
C、消费者从缓冲区取产品前要先用P操作确保缓冲区互斥使…… D、生产者往缓冲区取产品前要先用P操作确保缓冲区互斥使…… 23、下表是某页式内存分配的情况，页面大小为4096B，有效位为1表示该页在内存……（） A、3次 B、2次 C、1次 D、4次 24、下列关于页面的叙述中，哪一个是正确的？（B？） A、页式存储管理中的页面和页框大小只能采用一种尺寸 B、操作系统在每次启动时根据物理内存大小确定本次运行的页面大小 C、用户进程在运行过程中可以改变页面尺寸、 D、为了提高内存利用率，可以根据需要采用多种不同大小的页面25/26、从用户角度看，建立文件系统的主要目的是（D） A、管理设备文件 B、提高文件读写速度 C、共享系统文 D、实现文件的按名存取
网络工程师学习笔记 第一章计算机基础知识 一、硬件知识 1、计算机系统的组成包括硬件系统和软件系统 硬件系统分为三种典型结构： (1)单总线结构(2)、双总线结构(3)、采用通道的大型系统结构 中央处理器CPU包含运算器和控制器。 2、指令系统 指令由操作码和地址码组成。 3、存储系统分为主存—辅存层次和主存—Cache层次 Cache作为主存局部区域的副本，用来存放当前最活跃的程序和数据。 计算机中数据的表示 Cache的基本结构：Cache由存储体、地址映像和替换机构组成。 4、通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器，它使CPU与I/O操作达到更高的并行度。 5、总线从功能上分类，系统总线分为地址总线（AB）、数据总线(DB)、控制总线（CB）。 6、磁盘容量记计算 非格式化容量=面数*(磁道数/面)*内圆周长*最大位密度 格式化容量=面数*(磁道数/面)*（扇区数/道）*（字节数/扇区） 7、数据的表示方法 原码和反码 [+0]原=000...00 [-0]原=100...00 [+0]反=000...00 [-0]反=111 (11) 正数的原码=正数的补码=正数的反码 负数的反码：符号位不变，其余位变反。 负数的补码：符号位不变，其余位变反，最低位加1。
二、操作系统 1、操作系统定义：用以控制和管理系统资源，方便用户使用计算机的程序的集合。 2、功能：是计算机系统的资源管理者。 3、特性：并行性、共享性 4、分类：多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。 5、进程：是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 6、进程分为三种状态：运行状态（Running）、就绪状态(Ready)、等待状态(Blocked)。 7、作业分为三种状态：提交状态、后备运行、完成状态。 8、产生死锁的必要条件： (1)、互斥条件：一个资源一次只能被一个进程所使用； (2)、不可抢占条件：一个资源仅能被占有它的进程所释放，而不能被别的进程强行抢占； (3)、部分分配条件：一个进程已占有了分给它的资源，但仍然要求其它资源； (4)、循环等待条件：在系统中存在一个由若干进程形成的环形请求链，其中的每一个进程均占有若干种资源中的某一种，同时每一个进程还要求（链上）下一个进程所占有的资源。 9、死锁的预防：1、预先静态分配法2、有序资源使用法3、银行家算法 10、虚拟存储器：是指一种实际上并不以物理形式存在的虚假的存储器。 页架：把主存划分成相同大小的存储块。 页：把用户的逻辑地址空间（虚拟地址空间）划分成若干个与页架大小相同的部分，每部分称为页。 11、页面置换算法有：1、最佳置换算法OPT 2、先进先出置换算法FIFO 3、最近最少使用置换算法LRU 4、最近未使用置换算法NUR 12、虚拟设备技术：通过共享设备来模拟独占型设备的动作，使独占型设备成为共享设备，从而提高设备利用率和系统的效率。 13、SPOOL系统：实现虚拟设备技术的硬件和软件系统，又Spooling系统，假脱机系统。 14、作业调度算法： (1)、先来先服务调度算法FIFO：按照作业到达系统或进程进入就绪队列的先后次序来选择。 (2)、优先级调度算法：按照进程的优先级大小来调度，使高优先级进程得到优先处理的调度策略。 (3)、最高响应比优先调度算法：每个作业都有一个优先数，该优先数不但是要求的服务时间的函数，而且是该作业为得到服务所花费的等待时间的函数。
一、概述 1. 计算机网络最重要的功能 连通性：计算机网络使上网用户之间都可以交换信息 共享性：资源共享（信息共享，软件共享，硬件共享） 2. 因特网概述 网络：由若干节点和连接这些节点的链路组成 互联网：网络的网络 网络把很多计算机连在一起，因特网把很多网络连在一起 发展的三个阶段 第一阶段：由单个网络ARPANET向互联网发展的过程 第二阶段：建成了三级结构的因特网 第三阶段：逐渐形成了多层次ISP（Internet Service Provider）结构的因特网 因特网的标准化 因特网草案 建议标准 草案标准 因特网标准 3. 因特网的组成 边缘部分：所有连接在因特网上的主机组成，这部分是用户直接使用的 端系统（主机）进程之间通信的方式 客户/服务器（C/S）方式 客户是服务请求方，服务器是服务提供方 对等连接（P2P）方式 通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方 核心部分：由大量网络和连接网络的路由器组成，为边缘部分提供服务的路由器：是实现分组交换的关键，转发收到的分组 电路交换：建立连接-通话-释放连接，线路的传输效率低 分组交换：采用存储-转发技术 报文：要发送的整块数据 首部（包头）：报文划分成更小的数据块，数据块前面加上的必要的控制信息 分组（包）：首部 + 数据段 优点：高效，灵活，迅速，可靠 问题：一定的时延，必须携带的控制信息也造成一定的开销主机：为用户进行信息处理的 4. 计算机网络的类型 计算机网络的定义：一些相互连接的，自治的计算机的集合 不同作用范围： 广域网（Wide Area Network） 城域网（Metropolitan Area Network） 局域网（Local Area Network） 个人区域网（Personal Area Network） 不同使用者：
全国计算机等级考试四级计算机网络第5套 一、单项选择题 操作系统部分 1.采用多道程序设计技术，能有效地提高系统的下列哪一个性能？ A.并发性 B.灵活性 C.可靠性 D.兼容性 2.除了进程线程管理、存储管理、文件系统外，下列哪一个是属于操作系统的必要组成部分？ A.设备管理 B.资源管理 C.运行时系统 D.虚拟化模块 3.若用户编程需要打印输出，他可使用下列操作系统提供的哪一种系统调用？ A.write() B.printf() C.output() D.list() 4.用户程序需要关闭中断响应，他必须首先 A.发起访管中断 B.调用系统函数自我阻塞 C.保护现场 D.获取中断状态 5.关于操作系统的结构，下列特性中，哪一个不是微内核结构的特点？ A.清晰的单向依赖和单向调用性 B.较高的灵活性和可扩充性 C.提高了操作系统的可靠性 D.更适合于分布式系统 6.从静态的角度看，下列选项中哪一个是进程必须拥有而程序所没有的？ A.进程控制块 B.代码正文 C.常量数据 D.全局变量 7.列进程运行时所发生的典型事件中，哪一个不会导致进程终止？ A.设备忙 B.被0除 C.对只读内存执行写操作 D.堆栈溢出 8.下列关于进程的叙述中，正确的是 A.当进程从运行态转换到就绪态时，处理机的现场信息必须保存在进程控制块中 B.操作系统的重要概念是进程，不同的进程执行的代码也不同 C.进程存在的标志是进程控制块，用户可以从中读出与本进程相关的运行状态
D.当进程申请处理机而得不到满足时，它将进入阻塞态 9.分析下列程序，不考虑其他因素，程序正常运行时最多会派生出多少个进程？ int main() { fork(); fork(); fork(); } A.8 B.6 C.5 D.4 10.下列关于管程的叙述中，哪一个是错误的？ A.管程本身保证了互斥 B.为解决进程间的同步关系，引入了条件变量 C.在条件变量上实施P、V操作 D.管程中不能同时有二个活跃进程 11.在采用P、V操作对共享资源的使用进行保护时，对该共享资源读写的代码段称为 A.临界区 B.进入区 C.退出区 D.剩余区 12.在进程同步中，不能对信号量进行操作的是 A.初始化信号量 B.P操作 C.V操作 D.加减操作 13.下列哪一种进程间通信方式不会在系统中产生多份相同的拷贝？ A.管道通信pipe B.消息传递message C.共享内存shared memory D.套接字socket 14.每个进程在得到处理机运行前，必须首先进行下列哪一种操作？ A.全部装入内存 B.链接动态库 C.部分装入内存 D.调入交换区 15.在可变分区内存管理中，倾向于优先使用低地址空闲区的算法是 A.首次适应算法 B.下次适应算法 C.最佳适应算法 D.最坏适应算法 16.在虚拟页式存储管理中，某一时刻CPU的利用率为50%，磁盘的繁忙率为3%。针对这一情况，采用下列哪一种操作是合理的？ A.适当增加进程数量以提高系统效率 B.必须减少进程数量以提高系统效率 C.使用一个速度更快的处理机来提高处理机的利用率 D.使用一个速度更快的磁盘来提高处理机的利用率 17.下表是某页式内存分配的情况，页面大小为0x1000B，有效位为1表示该页在内存。系统将逻辑地址0x088B、0x01F3C、0x2220、0x0356F、0x441C转换为物理地址时，会产生几次缺页中断？
全国计算机等级考试四级计算机网络第8套 一、单项选择题 操作系统部分 1.从计算机应用角度来看，操作系统的主要作用是提供 A.人机交互接口 B.软件开发基础 C.第一道安全防线 D.虚拟机和扩展机 2.共享性是操作系统的特征之一，下列共享设备中，哪种设备可以共享但是不能被抢占使用？ A.CPU B.打印机 C.硬盘 D.内存 3.内核态和用户态是用于操作系统运行安全而设置的一种状态标志，其含义是指 A.操作系统所处的状态 B.CPU在运行时所处的状态 C.内存在运行时所处的状态 D.安全系统所处的状态 4.外部I/O设备向处理器发出的中断信号又称为 A.中断请求 B.中断断点 C.中断屏蔽 D.中断优先级排队 5.编写程序时通常会使用过程调用和系统调用，下列选项中，系统调用不能实现的功能是 A.从当前程序跳转到调用程序 B.调用程序多次嵌套与递归 C.调用程序一般与当前程序有关 D.调用结束后返回原程序 6.计算机操作系统中，所谓进程的唯一"标志"是指 A.进程控制块 B.程序指令代码 C.程序堆栈段 D.程序变量和数组 7.某一单核处理机的计算机系统中共有20个进程，那么，处于运行状态的进程最少为几个？ A.1 B.20 C.19 D.0 8.当用户在编程中需要创建一个进程时，他可以采用下列哪一种方法？ A.调用进程创建原语由操作系统创建进程 B.填写进程控制块的数据结构并提交系统 C.填写进程控制块的数据结构并将其放入就绪队列
9.对于如下C语言程序 int main() { printf("Hello World\n"); fork(); printf("Hello World\n"); } 在UNIX操作系统中正确编译链接后，其正确的运行结果是 A.共打印出2行Hello World B.共打印出3行Hello World C.共打印出4行Hello World D.共打印出5行Hello World 10.有如下C语言程序 void * th_f(void * arg) { printf("Hello World"); pthread_join(2); } int main(void) { pthread_t tid; int st; st = pthread_create(&tid, NULL, th_f, NULL); if(st==0) printf("Oops, I can not createthread\n"); exit(NULL); } 针对上述程序，下列叙述中哪一个是正确的？ A.线程th_f运行后主动退出 B.线程th_f运行后等待一个特定的线程退出 C.线程th_f运行后主动释放CPU给其他线程 D.线程th_f运行后进入死循环 11.某系统在打印数据时，读数据进程、处理数据进程和打印结果进程之间的相互关系是 A.互斥关系 B.同步关系 C.前趋关系 D.后趋关系 12.为了保证临界资源的正确使用，进程在结束对临界资源的访问后必须通过下列哪一区才能离开？ A.进入区 B.临界区 C.退出区 D.剩余区 13.利用内存中若干公共缓冲区组织成队列，以实现进程之间信息交换的通信方式称为 A.共享内存 B.消息机制 C.管道通信
【操作系统】 &页面置换算法有可能发生Belady异常现象：FIFO。 &“抖动”因为页面置换算法不合理。 &先进先出页面置换算法FIFO；最近最少使用页面置换算法LRU（最久未使用算法）；最近最不常用页面置换算法LFU；理想页面置换算法OPT（移出永远不再需要的页面、或选择最长时间不需要访问的页面）；第二次机会页面置换算法。 &在Pthread线程包中，线程操作pthread_join：等待一个特定的线程退出；Pthread_yield：线程让出CPU；Pthread_create：用户编程创建一个新的线程；Pthread_mutex_init表示创建一个互斥量，以动态方式创建互斥锁。 &PV操作，P(S)：将信号量S的值减1，即S=S-1；如果S>=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。V(S)：将信号量S的值加1，即S=S+1,；如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 &进入临界区的进入区对信号量执行P原语操作，离开临界区的退出区对信号量执行V原语操作。 &提供文件系统性能（提高文件目录检索效率）：块高速缓存、磁盘驱动调度、目录项分解法、引入当前目录、相对路径文件名。 &银行家算法是死锁避免算法；资源有序分配法是死锁预防；杀死死锁是死锁解除。 &死锁定理：当且仅当当前状态的资源分配图是不可完全化简的。 &死锁产生的原因：竞争资源（进程资源分配不当）、进程推进顺序不当；非：总资源不足、发生重大故障、互斥使用、进程调度不当。 &死锁的必要条件：资源互斥使用、部分分配资源、已分配资源不可剥夺、资源申请形成环路。非：系统资源不足。环路是死锁产生的必要条件。
第2章网络体系结构及协议主要内容: 1、网络体系结构及协议的定义 2、开放系统互连参考模型OSI 3、TCP/IP协议集 一、网络体系结构及协议的定义 1、网络体系结构:是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。 2、网络协议:是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。 3、语法(syntax):包括数据格式、编码及信号电平等。 4、语义(semantics):包括用于协议和差错处理的控制信息。 5、定时(timing):包括速度匹配和排序。 二、开放系统互连参考模型 1、国际标准化组织ISO在1979年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统的体系结构，提出了开放系统互连OSI模型，这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构。 2、OSI简介:OSI采用了分层的结构化技术，共分七层，物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 3、OSI参考模型的特性:是一种异构系统互连的分层结构;提供了控制互连系统交互规则的标准骨架;定义一种抽象结构，而并非具体实现的描述;不同系统中相同层的实体为同等层实体;同等层实体之间通信由该层的协议管理;相信层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务;所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务;直接的数据传送仅在最低层实现;每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其他层。 4、物理层:提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性;有关的物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示。 5、数据链路层:在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程;提供数据链路的流控。 6、网络层:控制分组传送系统的操作、路由选择、拥护控制、网络互连等功能，它的作用是将具体的物理传送对高层透明。 7、传输层:提供建立、维护和拆除传送连接的功能;选择网络层提供最合适的服务;在系统之间提供可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。 8、会话层:提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能;提供交互会话的管理功能，如三种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。 9、表示层:代表应用进程协商数据表示;完成数据转换、格式化和文本压缩。 10、应用层:提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。 三、TCP/IP的分层 1、TCP/IP的分层模型 Internet采用了TCP/IP协议，如同OSI参考模型，TCP/IP也是一种分层模型。它是基于硬件层次上的四个概念性层次构成，即网络接口层、IP层、传输层、应用层。 网络接口层:也称数据链路层，这是TCP/IP最底层。功能:负责接收IP数据报并发送至选定的网络。 IP层:IP层处理机器之间的通信。功能:它接收来自传输层的请求，将带有目的地址的分组发送出去。将分组封装到数据报中，填入数据报头，使用路由算法以决定是直接将数据报传送至目的主机还是传给路由器，然后把数据报送至相应的网络接口来传送。
1:三网：电信网，有线电视网，计算机网 2：网络的功能：连通性，共享 3：网络发展3阶段：arpanet，三级结构因特网（围绕六个大型计算机中心建设的计算机网络，主干网，地区网，校园网），多层次ISP因特网。 4：因特网从工作方式上：边缘部分（用户直接使用），核心部分（联通和交换作用）。边缘部分的的各个主机的程序直接运行的通信方式主要有C/S客户服务器和P2P对等方式。客户：主动向服务器发起通信，不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。服务器一直运行等待客户程序。P2P就是两个主机不分服务器和客户机，只要建立连接就可以通信。核心部分向边缘部分提供连通性。 5：电路交换：电话机用，主叫和被叫之间建立一个连接，一直占用端到端的资源，建立连接，通话，释放链接，传输效率低，适合传送大量的数据以淡化连接时间 分组交换：采用存储转发技术，划分为等长的数据段，加上首部，首部中包含源地址，目的地址，序号等，各个分组通过不同的物理链路到达目的地，不先建立连接就可以向其他主机发送分组，高效，灵活，迅速，可靠。缺点：控制信息造成开销， 报文交换：整个报文为单位，存储转发。 6：广域网，城域网，局域网，个人局域网
7：性能指标：速率带宽（两点之间能通过的最高数据率）吞吐量时延（发送时延，传播时延，处理时延，排队时延）时延带宽积往返时间RTT 利用率 8：协议三要素：语法（数据和控制信息的格式）语义（需要发出何种信息，何种响应，完成何种动作）同步（事件实现顺序的说明） 9：分层的好处： （1）各层之间独立，某层不需要下层的实现，只需要知道借口。 （2）灵活性好，某一层发生变化，只要接口不变，其他层不改变 （3）结构上分开，各层采用最合适的技术实现。 （4）易于实现和维护 通常各层要完成的功能：差错控制，流量控制，分段和重装，复用分用，连接建立和释放。 10；OSI七层，TCP/IP 4层 11：应用层：直接为用户的应用进程提供服务。 表示层：为不同的进程的通信提供一种公共语言，并定义交换数据的表示形式。 会话层：维护两个会话实体之间的连接。 运输层：负责向两个进程之间的通信服务。有传输控制协议TCP 用户数据报UDP，一个主机有多个进程，所以有复
全国计算机等级考试四级计算机网络第4 套试题
全国计算机等级考试四级计算机网络第4套 一、单项选择题 操作系统部分 1.若一个单核处理机的系统中有多个进程存在，则这些进程是 A.并发运行的 B.并行运行的 C.封闭运行的 D.单道运行的 2.组成操作系统的主要部分是存储管理、设备管理、文件管理和 A.进程线程管理 B.用户管理 C.死锁管理 D.网络管理 3.操作系统的一个重要概念是进程，下列哪一个不能作为进程来管理？ A.内存换页程序 B.中断服务程序 C.打印程序 D.用户应用程序 4.当用户在终端窗口通过输入命令来控制计算机运行时，使用的是操作系统的哪一种接口？ A.命令行 B.系统调用 C.函数库
D.应用编程接口 5.下列指令中，哪一种可以在用户态下执行？ A.设置控制寄存器指令 B.算术运算指令 C.关中断指令 D.切换栈指针指令 6.进程调度所需的信息——进程优先级——是存放在下列哪一项中？ A.进程控制块 B.进程调度队列 C.源代码 D.编译生成的目标文件 7.进程在运行过程中具有多种状态，当它从等待态转换为就绪态时称为 A.唤醒 B.阻塞 C.调度 D.分派 8.当一个新的进程创建完成后，该进程的进程控制块将被插入到下列哪一个队列中？ A.就绪队列 B.运行队列 C.阻塞队列 D.挂起队列 9.请分析下列程序。 int main() {
printf("This is in main program"); if(fork()==0) printf("I am in child process"); else printf("I am in parent process");} 程序正确运行后结果是 A.This is in main program I am in child process I am in parent process B.This is in main program I am in child process C.This is in main program I am in parent process D.This is in main program I am in child process This is in main program I am in parent process 10.在Pthread线程包的使用中，当用户需要结束一个线程时，可以使用的线程库函数是 A.pthread_create() B.pthread_exit() C.pthread_yield() D.pthread_join() 11.进程并发执行时，若两个并发进程包含同一共享变量，则它们存在下列哪一种关系？ A.同步关系 B.父子关系 C.平等关系 D.主从关系 12.当多个进程并发执行且需要相互通信时，下列哪一种方法最适合传送大量的信息？ A.共享内存 B.信号量 C.消息传递 D.管道 13.下列关于生产者消费者的叙述中，哪一个是正确的？ A.生产者往缓冲区放产品前要先使用P操作确保缓冲区有空闲槽 B.生产者往缓冲区放产品前要先使用V操作确保缓冲区有空闲槽 C.消费者从缓冲区取产品前要先用P操作确保缓冲区互斥使用
第一章过关练习 一、选择题 1．计算机网络从网络覆盖范围上,能够分为局域网、广域网与。 A）物理网B）城域网C）分组交换网D）高速网 2．城域网设计的目标是要满足几十千米范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的多种信息传输的功能，这些信息的类型要紧是文字、语音、图形与。 A）视频B）数据C）路由信息 D）操纵信息
3．计算机网络按照其覆盖的地理区域大小可分为。A）广域网、校园网、接入网B）广域网、城域网、局域网C）校园网、地区网、接入网D）电信网、校园网、城域网4．下列讲法中正确的是。 A）通信子网是由主机、终端组成 B）资源子网是由网络节点和通信链路组成 C）通信子网要紧完成数据和共享资源的任务 D）通信子网要紧完成计算机之间的数据传输、交换、以及通信操纵 5．以下关于广域网技术的叙述中，错误的是。 A）广域网技术研究的重点是核心交换技术 B）广域网技术的典型技术包括公共交换网PSTN，综合业务数字网ISDN，数字数据网DDN，X.25分组交换网，帧中继网，异步传输模式ATM网，光以太网等 C）帧中继网是基于点-点连接的窄带公共数据网 D）异步传输模式ATM网的进展空间差不多比较小 6．目前应用最广泛的局域网是。 A）以太网B）令牌环网 C）令牌总线网D）对等网
7．下列有关局域网的讲法中，正确的是。 A）令牌环网络是应用最广泛的局域网 B）以太网技术的进展方向是用共享介质方式取代交换方式 C）局域网维护较困难D）局域网提供数据传输速率、低误码率的高质量数据传输环境 8．以下有宽带城域网的讲法中错误的是。 A）宽带广域网指网络运营商在都市范围内提供各种信息服务业务的所有网络 B）宽带广域网以TCP/IP协议为基础 C）宽带广域网对传输速率和服务质量要求不高 D）宽带城域网的建设给整个电信业的传输和服务业务都带来了重大阻碍 9．以下有关城域网结构的叙述中，正确的是。 A）城域网网络平台采纳层次结构 B）核心交换层解决的是“最后一公里”的问题 C）边缘汇聚层结构设计重点是可靠性、可扩展性与开放性 D）用户接入层进行本地路由、过滤、流量均衡及安全操纵等处理
第1章交换技术 主要内容：1、线路交换 2、分组交换 3、帧中继交换 4、信元交换 一、线路交换 1、线路交换进行通信：是指在两个站之间有一个实际的物理连接，这种连接是结点之间线路的连接序列。 2、线路通信三种状态：线路建立、数据传送、线路拆除 3、线路交换缺点：典型的用户/主机数据连接状态，在大部分的时间内线路是空闲的，因而用线路交换方法实现数据连接效率低下；为连接提供的数据速率是固定的，因而连接起来的两个设备必须用相同的数据率发送和接收数据，这就限制了网络上各种主机以及终端的互连通信。 二、分组交换技术 1、分组交换的优点：线路利用率提高；分组交换网可以进行数据率的转换；在线路交换网络中，若通信量较大可能造成呼叫堵塞的情况，即网络拒绝接收更多的连接要求直到网络负载减轻为止；优先权的使用。 2、分组交换和报文交换主要差别：在分组交换网络中，要限制所传输的数据单位的长度。报文交换系统却适应于更大的报文。 3、虚电路的技术特点：在数据传送以前建立站与站之间的一条路径。 4、数据报的优点：避免了呼叫建立状态，如果发送少量的报文，数据报是较快的；由于其较原始，因而较灵活；数据报传递特别可靠。 5、几点说明： 路线交换基本上是一种透明服务，一旦连接建立起来，提供给站点的是固定的数据率，无论是模拟或者是数字数据，都可以通过这个连接从源传输到目的。而分组交换中，必须把模拟数据转换成数字数据才能传输。 6、外部和内部的操作 外部虚电路，内部虚电路。当用户请求虚电路时，通过网络建立一条专用的路由，所有的分组都用这个路由。 外部虚电路，内部数据报。网络分别处理每个分组。于是从同一外部虚电路送来的分组可以用不同的路由。在目的结点，如有需要可以先
简单的网络a 和由网络构成的互联网b 图 一、计算机网络在信息时代的作用二、互联网概述三、互联网的组成 四、计算机网络在我国的发展五、计算机网络的类别六、计算机网络性能七、计算机网络体系结构 一、计算机网络在信息时代的作用 1. 21世纪的一些重要特征：数字化、网络化和信息化，是一个以网络为核心的信息时代。 2. 三大类网络：电信网络、有线电视网络和计算机网络。计算机网络为核心，三网融合趋势。 3. 互联网两个基本特点：连通性、共享。 二、互联网概述 1. 计算机网络：由若干个节点（node ）和连接这些节点的链路（link ）组成。节点可以是计算机、 集线器、交换机和路由器等。 2. 互连网：网络通过路由器互连起来，构成覆盖范围更大的计算机网络，是“网络的网络”。
互联网的边缘部分和核心部分图 基于 ISP 的多层结构的互联网的概念示意图 6. 互联网交换点IXP :作用是允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组。 三、互联网的组成 从工作方式上可划分两大块： 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由组成。 1. 计算机之间通信：主机A 的某个进程和主机B 上的另一个进程进行通信。 2. 网络边缘端系统直接通信方式：客户-服务器方式（C/S 方式）和对等方式（P2P 方式）。 3. 客户-服务器方式主要特征：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
客户- 服务器工作方式图 对等连接工作方式（P2P 方式）图 4. 对等连接方式：通信时不区分哪一个是服务求方哪一个是服务提供方。只要主机都运行了对等软件(P2P 软件) ，就可以进行平等的、对等连接通信。 5. 路由器：在网络核心部分起特殊作用，是一种专用计算机（但不叫做主机）。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。 6. 分组交换：分组交换采用存储转发技术。通常在报文（发送的整块数据）发送前，把较长的报文划分成更小的等长数据段，每段加上必要的控制信息组成的首部后构成一个分组。分组又称为包，首部称为包头。
历年全国计算机四级考试网络技术论述题真题1 1.(1996年) 局域网是当前计算机网络研究与应用的一个热点,而符合IEEE802.3标准的传统Ethenet(MAC层采用CSMA/CD方法,物理层采用10BASE-T标准)应用最为广泛。随着网络应用的发展,以及大型信息系统与多媒体技术的应用,人们对局域网性能提出了越来越高的要求,出现了符合100BASE-T标准的FastEthernet、 交换局域网SwitchingLAN与ATM等高速局域网产品。尽管高速局域网技术发展十分迅速,但是Ethernet仍然会被广泛地使用。今后的网络应该是传统Ethernet、FastEthernetLAN与ATM共存的结构。因此,研究Ethernet的基本 工作原理、优点与缺点,讨论高速局域网络发展的趋势与特点,对我们学习和掌握局域网应用技术是十分重要的。 (1)请用Ethernet发送与接收流程框图说明CSMA/CD介质访问控制方法的基本工作原理。(15分) (2)为什么说CSMA/CD属于共享介质、随机争用型的介质访问控制方法?这种方法主要缺点是什么?(5分) (3)你认为FastEthernet与ATM、SwitchingLAN是从哪两个方面改进了传统的Ethernet?它们各有什么优缺点?(10分) 答案:(1)要点: ①发送流程与接收流程两部分分值分别为8分与7分; ②发送流程表述中有载波侦听、冲突检测、冲突次数断与后退延迟等4个要点,顺序正确,流程完整,得8分;缺少一个要点扣2分;顺序颠倒1处,扣1分; ③接收流程表述中有冲突碎片滤除、地址识别、帧检验、帧长度检测等4 个要点,顺序正确,流程完整,得7分;缺少一个要点扣2分;顺序颠倒1处,扣1分; ④在流程表述中,要点准确,但表述不规范,不完整,可扣除1~2分; ⑤对考生不能用流程框图表述,但能用文字正确描述,可参考以上分值评分,但满分分别为6分、5分。 (2)要点: ①对CSMA/CD方法的分析与主要缺点两部分分值分别为3分、2分 ②用Ethernet物理结构特点来表述CSMA/CD方法属共享介质类,得1分;用截止二进制后退延迟算法表述CSMA/CD方法属随机争用型,得2分; ③指出CSMA/CD方法不适应重负荷与有实时性通信要求,得2分;缺1项扣 1分; (3)要点: ①考生表述:FastEthemet是保持MAC层协议不变,仅从提高带宽角度改进 传统Ether-net,ATM、SwitchingLAN是从改变局域网协议与工作原理的角度取得高带宽、低延迟性能，或笼统从提高带宽与改变协议两个方面改进传统局域网，均可得4分；缺少1个要点扣2分；
目录 第1章交换技术第2章网络体系结构及协议第3章局域网技术第4章广域网技术第5章网络互连技术第6章网络操作系统第7章网络管理第8章网络安全与信息安全第9章 Internet第10章企业网与Intranet 第11章 TCP/IP联网第12章Internet与Intranet信息服务第13章网络应用 第一章计算机基础知识 一、硬件知识 1、计算机系统的组成包括硬件系统和软件系统 硬件系统分为三种典型结构： (1)单总线结构 (2)、双总线结构 (3)、采用通道的大型系统结构 中央处理器CPU包含运算器和控制器。 2、指令系统 指令由操作码和地址码组成。 3、存储系统分为主存—辅存层次和主存—Cache层次 Cache作为主存局部区域的副本，用来存放当前最活跃的程序和数据。 计算机中数据的表示 Cache的基本结构：Cache由存储体、地址映像和替换机构组成。 4、通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器，它使CPU与I/O操作达到更高的并行度。 5、总线从功能上看，系统总线分为地址总线（AB）、数据总线(DB)、控制总线（CB）。 6、磁盘容量记计算 非格式化容量=面数*(磁道数/面)*内圆周长*最大位密度 格式化容量=面数*(磁道数/面)*（扇区数/道）*（字节数/扇区） 7、数据的表示方法 原码和反码 [+0]原=000...00 [-0]原=100...00 [+0]反=000...00 [-0]反=111 (11) 正数的原码=正数的补码=正数的反码 负数的反码：符号位不变，其余位变反。 负数的补码：符号位不变，其余位变反，最低位加1。 二、操作系统 操作系统定义：用以控制和管理系统资源，方便用户使用计算机的程序的集合。 功能：是计算机系统的资源管理者。 特性：并行性、共享性 分类:多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。 进程：是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 进程分为三种状态：运行状态（Running）、就绪状态(Ready)、等待状态(Blocked)。 作业分为三种状态：提交状态、后备运行、完成状态。 产生死锁的必要条件： (1)、互斥条件：一个资源一次只能被一个进程所使用； (2)、不可抢占条件：一个资源仅能被占有它的进程所释放，而不能被别的进程强行抢占； (3)、部分分配条件：一个进程已占有了分给它的资源，但仍然要求其它资源； (4)、循环等待条件：在系统中存在一个由若干进程形成的环形请求链，其中的每一个进程均占有若干种资源中的某一种，同时每一个进程还要求（链上）下一个进程所占有的资源。 死锁的预防：1、预先静态分配法 2、有序资源使用法 3、银行家算法
全国计算机等级考试四级计算机网络第2套试题一、单项选择题 操作系统部分 1.下列选项中，哪一个不是操作系统所具有的功能？ A.管理计算机磁盘 B.提供用户操作计算机的界面 C.管理系统动态库 D.编译高级语言编写的程序 2.在操作系统的结构设计中，微内核结构表示的是 A.整体式结构 B.层次结构 C.分布式结构 D.客户机/服务器结构 3.用户程序在用户态下使用特权指令而引起的中断是 A.时钟中断 B.外部中断 C.访管中断 D.溢出中断 4.下列各种事件中，不属于I/O中断的事件是 A.数据传送完毕
B.设备出错 C.指令错 D.键盘输入 5.用户在编写程序时，若要在屏幕上画出一个红色的圆，需要使用 A.自然语言 B.系统调用 C.命令控制 D.运行时系统 6.在多道程序设计系统中，下列能并行工作的是 A.CPU及外部设备 B.内存和内存 C.用户及应用程序 D.CPU和内存 7.Linux操作系统中，进程有多种状态。下列状态中，哪一个不是Linux支持的状态？ A.运行状态 B.安全状态 C.僵死状态 D.睡眠状态 8.假设在UNIX操作系统环境下执行以下程序： main() {
printf("Hello World\n"); fork(); printf("Hello World\n"); } 若程序正常运行，子进程创建成功，那么，屏幕上得到输出的有 A.1个Hello World B.2个Hello World C.3个Hello World D.4个Hello World 9.在Pthread线程包中，线程操作pthread_yield表示的是 A.线程让出CPU B.创建一个线程 C.阻塞一个线程 D.等待一个特定的线程退出 10.在采用非抢占式调度的操作系统中，不能引起新进程调度的事件是 A.正在运行的进程用完时间片 B.正在运行的进程出错 C.正在运行的进程等待I/O事件 D.新创建的进程进入就绪队列 11.系统中有2个并发进程，当一个进程在等待另一个进程向它发送消息时，它们之间的关系是
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网络工程师学习笔记 考试科目1：计算机与网络知识 1.计算机系统知识 第二章数据通信 （1）数据通信******两个实体间的数据传输和交换。 2. 1数据通信技术 2．1．1 模拟数据通信和数字数据通信 （2）模拟数据******在某个区间为连续的值的数据（3）数字数据******在某个区间为离散的值的数据（4）模拟、数字数据之间的相互转换问题？模拟数据经过编码解码器 （CODEC）转换成数字数据, 数字信号经过调制解调器转 换成模拟 数据（MODEM） （5）数字信号传输与模拟 信号传输各自的优缺点？ 模拟传输是一种不考虑内容 的传输模拟信号的方法，在 传输过程中，模拟信号经过 一定距离的传输之后，必定 会信号衰减，为实现长距离 传输，模拟信号传输都要使 用信号放大器，可是，放大 器也会增加噪音分量，如果 经过串连的放大器来实现长 距离传输，信号将会越来越 畸形；与此相反，数字传输 与信号有关。衰减会危及数 据的完整性，数字信号只能 在一个有限的距离内传输， 但为了获得更远的传输距 离，能够使用中继器，中继 器接收数字信号，将数字信 号转换成1的模式和0的模 式。 2.1.2 多路复用 （1）多路复用的分类及其 解释 A. 频分多路复用(FDM)
利用传输介质中不同的载波频率来同时运载多个信号的多路复用技术 B. 时分多路复用(T DM) 利用介质能达到的位传输率超过传输数字数据所需的数据传输率的优点，利用每个信号在 时间上交*，从而传输多个数据信号的多路复用技术（2）T1载波的位结构及传输速率 共193位，第8位是信令和控制信号，第193位是帧编码，传输速率是1.544M/BPS （3）两种PCM载波的传输 速率以及T2、T3载波的传输 速率 一种是和T1载波一样的 1.544M/BPS，另一种是 2.048M/BPS。T2载波的传输 速率是6.312 M/ BPS，T2载波的传输速率是 46.304 M/BPS。 2.1.3 异步传输和同步传输 （1）异步传输一次传输一 个字符的数据，每个字符用 一个起始位引导，用一个结 束位结束，一般起始位为0， 停止位为1 （2）同步传输 为了使接收方确定数据块的 开始和结束，还需要另外一 级的同步，即每个数据块用 一个前文（preamble）位的 模式开始，用一个后文 (postamble)位模式结束,加有 前后文的数据称为一帧。 2.2数据交换技术 2.2.1线路交换 （1）什么是线路交换？经 过网络中的节点在两个站点 之间建立专用的通信线路进 行数据传输的交换方式 （2）线路交换所历经的三 个阶段线路建立，数据传 送，线路拆除
1、计算机网络向用户提供的两个最重要的功能：（1）连通性；（2）共享 2、网络、互联网以及因特网 （1）网络（network）：由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。结点可以是计算机、集线器、交换机和路由器等。 （2）互联网：将网络和网络通过路由器互连起来。因而也是“网络的网络”。 （3）因特网（Internet）：世界上最大的互连网络。主机（host）是指连接在因特网上的计算机。 综上：网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多网络连接在一起。 3、因特网发展的三个阶段： 第一阶段：从单个网络ARPANET 向互联网发展的过程。1983 年TCP/IP 协议成为ARPANET 上的标准协议。 第二阶段：建成三级结构的因特网：主干网、地区网和校园网（或企业网）。 第三阶段：形成多层次的ISP（Internet Service Provider 因特网服务提供者）结构的因特网 4、Internet 和Internet 的区别： internet：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 Internet：专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。 5、制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段：因特网草案（非RFC文档），建议标准，草案标准，因特网标准 5、因特网的组成： （1）边缘部分，用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享； （2）核心部分，由大量网络和连接这些网络的路由器（边缘部分，称端系统(end system)）组成。提供连通性和交换。 6、在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类： （1）客户服务器方式（C/S 方式），即Client/Server方式。（客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方） （2）对等方式（P2P 方式），即Peer-to-Peer方式。（对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。） 7、路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。 8、电路交换的三个阶段：建立连接，通话，释放连接。在通话时，两用户间占用端到端的资源，而由于绝大部分时间线路是空闲的，所以线路的传输速率往往很低。 9、分组交换： ①报文（message）：要发送的整块数据。 ②首部（header）：由必要地控制信息组成。 ③分组（packet）：首部，又称包+数据段（由报文划分而来）。 ④分组交换采用存储转发技术，即收到分组——储存分组——查找路由（路由选择协议）——转发分组。 ⑤优点：高效、灵活、迅速、可靠；缺点：时延、开销。 10、不同范围的网络 （1）广域网WAN（Wide Area Network）：因特网的核心部分。 （2）城域网MAN（Metropolitan Area Network）：很多采用以太网技术。 （3）局域网LAN（Local Area Network）