网络工程师考试复习笔记

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。页面置换算法有：1、最佳置换算法OPT2、先进先出置换算法FIFO3、最近最少使用置换算法LRU4、最近未使用置换算法NUR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。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。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。以上三种都是非抢占的调度策略。三、嵌入式系统基本知识定义：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应于特定应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的计算机系统。特点：硬件上，体积小、重量轻、成本低、可靠性高等特点、使用专用的嵌入式CPU。软件上，代码体积小、效率高，要求响应速度快，能够处理异步并发事件，实时处理能力。应用：从航天飞机到家用微波炉。第三章数据通信基础一、数据通信的主要技术指标传输速率S=(1/T)log2NT—信号脉冲重复周期或单位脉冲宽度n—一个脉冲信号代表的有效状态数，是2的整数值log2N--单位脉冲能表示的比特数信道容量：表征一个信道传输数据的能力。单位：bps信道容量的计算：无噪声C=2H=2Hlog2N(奈奎斯特定理)H—信道带宽N—一个脉冲信号代表的有效状态数有噪声C=Hlog2(1+S/N)(香农公式)H—信道带宽S—信号功率N—噪声功率dB=10log10S/N,当S/N=1000时，信噪比为30dB二、数据交换方式延迟的计算1、电路交换总延迟=链路建立时间+线路延迟+发送时长2、虚电路分组交换总延迟=链路建立时间+(每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数3、数据报分组交换总延迟=(每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数三、a、模拟信号à模拟传输b、模拟信号à数字传输需要编码解码器（Codec）,模拟数据数字化分为三步：采样、量化、编码采样：对于连续信号是通过规则的时间间隔测出波的振动幅度从而产生一系列数据。量化：采样得到的离散数据转换成计算机能够表示的数据范围的过程，即将样值量化成一个有限幅度的集合X（nT）。编码：用一定位数的二进制数来表示采样所得脉冲的量化幅度的过程。常用编码方法有PCM脉冲编码调制。c、数字信号—数字传输常用编码：归零码、不归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特码IEEE802.3以太网使用曼彻斯特编码，IEEE802.5令牌环使用差分曼彻斯特编码，两者的编码效率是50%，FDDI、100BASE-FX使用了4B/5B编码和NRZ-I（不归零码），编码效率是80%。d、数字信号à模拟传输需要调制和解调，调制：由发送端将数字数据信号转换成模拟数据信号的过程；解调：在接收端把模拟数据信号还原为数字数据信号的过程，调制的方法：载波的表示--y=A(t)sin(wt+Ф),分为ASK振幅调制、FSK频率调制、PSK相位调制。曼彻斯特编码：每比特的1/2周期处要发生跳变，由高电平跳到低电平表示1，由低电平跳到高电平表示0；差分曼彻斯特编码：有电平转换表示0，无电平转换表示1四、差错控制CRC-CCITTG(X)=X16+X12+X5+1HDLC的帧校验用CRC-16G(X)=X16+X15+X2+1CRC-32G(X)=X32+…+X+1用在局域网中海明码m+k+12k数据位m，要纠正单个错误，得出冗余位k必须取的最小值。码距为m、n中最小值，它能够发现（码距-1）位错，并可纠正（码距-1-1）位错；比如8421的码距为1。要检测出d位错，码字之间的海明距离最小值应为d+1。CRC冗余码求法：(1)、如果信息位为K位，则其K-1次多项式可记为K(x)；如信息1011001，则k(x)=x6+x4+x3+1；(2)、冗余位为R位，其R-1位记为R(x)；如冗余位为1011，则R(x)=x3+x+1；(3)、发送信息为N=K+R,多项式为T(x)=Xr*K(x)+R(x),Xr表示将K(x)向左平移r位；(4)、冗余位产生过程：已知K(x)求R(x)的过程，一般应选一特定R次多项式G(x)(生成多项式)一般先事先商定好的，用G(x)去除Xr*K(x)得余式即为R(x)。R(x)=Xr*K(x)/G(x)；运算规则异或运算，相同取0，不同取1。五、压缩和解压缩方法JPEG属于黑白文稿数据压缩系统。二维压缩技术是指在水平和垂直方向都进行了压缩，在压缩算法中属于二维压缩技术的是MR。MMR数据压缩系统是在MR的基础上该进而来的，它主要在压缩效率和容错能力方面进行了改进和提高。下列压缩技术中，MPEG属于动态图像压缩技术。第1章交换技术1.1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。1.2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，如有需要可以先缓冲分组，并把它们按顺序传送给目的站点。外部数据报，内部数据报。从用户和网络角度看，每个分组都是被单独处理的。外部数据报，内部虚电路。外部的用户没有用连接，它只是往网络发送分组。而网络为站之间建立传输分组用的逻辑连接，而且可以把连接另外维持一个扩展的时间以便满足预期的未来需求。1.3帧中继交换1、X.25特性：(1)用于建立和终止虚电路的呼叫控制分组与数据分组使用相同的通道和虚电路；(2)第三层实现多路复用虚电路；(3)在第二层和第三层都包含着流控和差错控制机制。2、帧中继与X.25的差别：(1)呼叫控制信号与用户数据采用分开的逻辑连接，这样，中间结点就不必维护与呼叫控制有关的状态表或处理信息；(2)在第二层而不是在第三层实现逻辑连接的多路复用和交换，这样就省掉了整个一层的处理；(3)不采用一步一步的流控和差错控制。3、在高速H通道上帧中继的四种应用：数据块交互应用；文件传输；低速率的复用；字符交互通信。1.4信元交换技术1、ATM信元ATM数据传送单位是一固定长度的分组，称为信元，它有一个信元头及一个信元信息域。信元长度为53个字节，其中信元头占5个字节，信息域占48个字节。信元头主要功能是：信元的网络路由。2、ATM采用了异步时分多路复用技术ATDM，ATDM采用排队机制，属于不同源的各个信元在发送到介质上之前，都要被分隔并存入队列中，这样就需要速率的匹配和信元的定界。3、应用独立：主要表现在时间独立和语义独立两方面。时间独立即应用时钟和网络时钟之间没有关联。语义独立即在信元结构和应用协议数据单元之间无关联，所有与应用有关的数据都在信元的信息域中。4、ATM信元标识ATM采用虚拟通道模式，通信通道用一个逻辑号标识。对于给定的多路复用器，该标识是本地的，并在任何交换部件处改变。通道的标识基于两种标识符，即虚拟通路标识VPI和虚拟通道标识VCI。一个虚拟通路VP包含有若干个虚拟通道VC5、ATM网络结构虚拟通道VC：用于描述ATM信元单向传送的一个概念，信元都与一个惟一的标识值-虚拟通道标识符VCI相联系。虚拟通路VP：用于描述属于虚拟通路的ATM信元的单向传输的一个概念，虚拟通路都与一个标识值-虚拟通路标识符相联系。虚拟通道和虚拟通路者用来描述ATM信元单向传输的路由。每个虚拟通路可以用复用方式容纳多达65535个虚拟通道，属于同一虚拟通道的信元群，拥用相同虚拟通道标识VCI，它是信元头一部分。第2章网络体系结构及协议2.1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。2.2开放系统互连参考模型