xx年三级网络技术笔试复习资料

xx年三级网络技术笔试复习资料内容摘要：

问控制问题 共享介质解决的 3个问题：哪个结点发送数据。 发送时是否有冲突。 有冲突如何处理。 环型网络拓扑结构 环型网络拓扑是结点间通过网卡利用点到点线路连接形成闭合的环型。 环中的数据沿着同一个方向逐站传输。 环型结构中，多个站点共享一条环通路，为 了确定哪个结点可以发送数据，同样需要进行介质访问控制。 环型结构通常采用分布式控制方法，环中每个结点都要执行发送和接收的控制逻辑。 ： 局域网介质类型：同轴电缆、双绞线、光纤和无线通道。 局域网介质访问控制方法： 3类 : 带冲突检测的载波侦听多路访问（ CSMA/CD） 总线网 令牌总线（ token bus） 总线网 令牌环（ token ring） 环型网 4. IEEE802参考模型 IEEE802(局域网标准委员会 )，专门从事局域网标准化工作。 重点是解决局部范围内的计算机组网问题。 研究者只需要面对 OSI模型中数据链路层和物理层，网络层及以上高层不属于局域网协议的研究范围。 局域网领域中有典型的三种技术：以太网、令牌总线和令牌环。 数据链路层的功能复杂，设计者将链路层分为两部分： LLC （逻辑链路控制子层）和 MAC（介质访问控制子层）。 解决方案：不同的局域网在 LLC中必须使用相同的协议。 LLC子层与传输介质和介质访问控制方法无关。 在 MAC子层和 物理层中不同局域网可以采用不同协议。 5. IEEE802标准 IEEE802标准规定了局域网中不同层次（数据链路层和物理层）中的标准。 可简单分为 3类： 定义局域网的体系结构、网络互连、网络管理与性能测试的 定义逻辑链路控制（ LLC）的功能与服务的。 定义不同介质访问控制技术的相关标准。 80 10 如下图： 二、以太网 1976年 7月， Bob在 ALOHA网络的基础上，提出总线型局域网的设计思想，并提出冲突检测、载波侦听与随机后退延迟算法 ，将这种局域网命名为以太网（ Ether）。 以太网的核心技术是： 介质访问控制方法 CDMA/CD. 这种方法解决了多结点共享公用总线的问题。 早期以太网的传输介质是同轴电缆，后用双绞线，再后用光纤。 （ 1）以太网数据发送流程 冲突：多个站点同时利用总线发送数据，导致数据接收不正确。 总线网没有控制中心，如果一个站点发送数据帧，以广播方式通过总线发送，每一个站点都能收到数据帧，其它站点也可以同时发送，因此冲突不可避免。 实现公共传输介质的控制策略 ，需要解决的问题是： 载波侦听，冲突检测，冲突后的处理方法。 CSMA/CD发送流程可简单概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。 如下图： （ a）载波侦听 结点利用总线发送数据时，首先侦听总线是否空闲，以太网规定发送数据采用曼彻斯特编码。 判断总线是否空闲可以判断总线上是否有电平跳变。 不发生跳变总线空闲。 此时如果有结点已准备好发送数据，可以启动发送。 （ b）冲突检测方法 载波侦听不能完全消除冲突，原因是数字信号是以一定的速率传输的。 例如：结点 A发送数据帧时，离他 1000m距离的结点在一定 的时间延迟后才能收到数据帧，此时间段内如果 B也发送数据，造成冲突。 从物理层上看，冲突时多个信号叠加，导致波形不同于任何结点的波形信号。 解决方案：结点 A 发送数据前，先发送侦听信号，如果侦听信号在最大距离传输时间 2倍时，没有冲突信号出现，结点 A肯定取得总线的访问权。 冲突信号的延迟时间 =2*D/V 其中： D是结点到最远结点的距离， V表示信号传输速度，信号往返的时间为延迟时间。 进行冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例法。 比较法：将发送信号波形与从总线上接收的信号比较， 如果不同说明有冲突。 体系结构与网络互连 11 违例编码法：检 查总线上的波形是否符合曼彻斯特编码规则，不符合说明有冲突。 （ c）冲突解决方案 发现冲突，停止发送 如果发送数据的过程中检测出冲突，为解决信道争用冲突，发送结点停止发送，随机延迟后重发的流程。 随机延迟后重发的第一步：发送冲突加强信号，目的是延续冲突的持续时间，使得网络中的所有结点都能检测出冲突的存在，并立即丢弃冲突帧，提高信道利用率。 随机延迟重发 以太网协议规定每帧的最大重发次数不得超过 16次，若超过则认为线路故障。 为公平解决信道争用问题，需要确定后退延迟算法。 典型的 CSMA/CD采用二进制指数退避算 法，退避延迟时间计算为： t=2k R a 其中： a是冲突窗口大小， R是随机数， k为冲突次数，定义 k的最大值，一旦 k是最大值时是最后一次发送。 每次的延迟时间都会根据公式求出。 以太网中任何结点都需要通过 CSMA/CD 方法争取总线使用权，从准备发送到成功发送时间不确定。 因此又称为随机争用介质访问控制方法。 简单易实现。 （ 2）以太网帧结构 PA： 前同步码 10101010序列，用于使接收方与发送方同步 SFD： 帧首定界 10101011 DA： 目的 MAC地址； SA： 源 MAC地址 LEN：数据长度（数据部分的字节数）（ 01500B） Type： 类型。 高层协议标识 LLC PDU+pad 最少 46字节 , 最多 1500字节 Pad：填充字段，保证帧长不少于 64字节 (若 Data域≥ 46字节，则无 Pad) FCS： 帧校验序列（ CRC32） （ 3）以太网接收流程 如果一个结点利用总线成功发送数据，其它结点都应该处于接收状态。 所有结点只要不发送数据，就应该处于接收状态。 一个结点接收帧，首先判断帧的长度。 （规定了最小长度，若小与最小长度，冲突，丢弃该帧，结点重新进入接收状态） 如果没 有冲突，结点接收帧后首先检查帧的目的地址。 （目的地址单一地址或组地址或广播地址，属于自己则保留，否则丢弃） 地址匹配后确认是自己应该接收的帧，进一步进行 CRC校验。 如果校验正确，则进一步检测 LLC数据长度是否正确。 出错则报告 ” 帧长度错 “ ，否则报告 ” 成功接收 ” ，进入结束状态。 如果检验出错，首先判断该帧是否是 8 为的整数倍，是，表示没有丢失位，则记录 ” 帧检验错 “ ，否则报告 ”帧位错 “ ，进入结束状态。 以太网协议将接收出错分为 3类：帧检验错、帧长度错与帧位错。 每个站点都可以接收到所有来自 其他站点的数据 为决定那个站点接收，需要寻址机制来标识目的站点 目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该帧 12 IEEE802标准为每个 DTE规定了一个 48位的全局地址，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。 —— MAC地址（物理地址） MAC地址为 6字节（ 48位）。 MAC地址的前 3个字节（高 24位）由 IEEE统一分配给厂商，低 24位由厂商分配给每一块网卡。 网卡的 MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的 MAC地址。 三、高速局域网工作原理 传统局域网技术 建立在 ” 共享介质 “ 的基础上，网中所有结点共享一条公共传输介质，典型的控制方法有：CSMA/CD、令牌环和令牌总线。 介质访问控制方法使得每个节点都能够 ” 公平 “ 使用公共传输介质，如果网络中结点数目增多，每个结点分配的带宽将越来越少，冲突和重发现象将大量增加，网络效率急剧下降，数据传输的延迟增长，网络服务质量下降。 解决方案： （ 1）增加公共线路的带宽。 优点：仍然是局域网保护用户已有的投资。 （ 2）将大型局域网划分成若干个用网桥或路由连接的子网。 优点：每个子网作为小型局域网，隔离子网间的通 信量，提高网络的安全性。 （ 3）将共享介质改为交换介质 优点：交换式局域网的设备是交换机，可以在多个端口之间建立多个并发连接。 交换方式出现后，局域网分为：共享式和交换式局域网。 以太网采用相同的帧格式，同样的介质访问控制与组网方法，将速率从 10Mbps 提高 10 倍到 100Mbps。 解决方法只要在 MAC 子层使用 CSMA/CD，在物理层进行必要调整，定义新的物理层标准。 形成快速以太网标准。 100baseT 标准定义了介质独立接口，它将 MAC 子层与物理层隔开，传 输介质和信号编码方式的变化不会影响 MAC子层。 100BASET的有关传输介质标准主要有 3种： （ 1） 100baseTX：支持 2对 5类非屏蔽双绞线或 2对 1类屏蔽双绞线；其中 1对用来发送， 1对用来接收，是全双工系统，每个结点可同时以 100Mbps发送和接收数据。 （ 2） 100baseT4：支持 4对 3类非屏蔽双绞线，其中 3对用于数据传输， 1对用于冲突检测。 （ 3） 100baseFX：支持 2芯的单模或多模光纤，主要用于高速主干网，从结点到集线器的距离可达 2km。 是全双工系统。 在电 视会议、三维图形与高清晰图像应用中，需要使用更高带宽的局域网。 设想方案： （ 1）桌面 10M,部门采用快速以太网 100M，企业级采用 1G的千兆以太网。 （ 2）将现有网络连入到 ATM网上，异构网络连接。 方法： 在物理层做一些必要调整，定义了 1000BASET标准。 支持多种传输介质。 4种标准： 13 （ 1） 1000baseT:5类非屏蔽双绞线，距离 100m。 （ 2） 1000baseCX：屏蔽双绞线，长可到 25m。 （ 3） 1000baseLX： 使用波长 1300nm的单模光纤，长可 3000m。 （ 4） 1000baseSX：波长 850nm的多模光纤，长可 300～ 550m。 万兆以太网，使用光纤做传输介质。 不存在争用问题，不再使用 CSMA/CD协议。 四、交换式局域网与虚拟局域网 （ 1）交换机的基本概念 交换机可以有多个端口，每个端口可以连接一个结点，也可连接共享介质的集线器（ HUB）；实现多个端口的并发连接和多个节点的并发传输。 交换机通常针对某种局域网设计，交换式局域网的核心设备是局域网交换机。 （ 2）交换机的特点 :低交换延迟 ,支持不同传输速率和工作模式（交换机端口支持不同的传输速率，交换机可完成不同端口速率之间转换） ,支持虚拟局域网服务（交换式局域网是虚拟局域网的基础） 交换机需要建立端口号 /MAC地址映射表，某台计算机发送数据时，利用帧的目的地址，通过映射表找到对应端口号，将数据从一个端口送到另一个端口。 关键问题： （ 1）交换机如何知道哪个结点连接哪个端口。 （ 2）当结点从交换机的一个端口转移到另一个端口时，交换机如何来修改地址映射表。 交换机通过 ” 地址学 习 “ 方法获得。 “ 地址学习 ” 是指通过读取帧的源地址并记录交换机的端口号；在得到端口号与 MAC地址的对应关系后，交换机检查端口号 /MAC地址映射表是否存在对应关系，如果存在就更新该表项纪录，如果没有就加入到地址映射表中。 交换机加入或更新端口号 /MAC地址映射表时，加入或更新的表项增加一个计时器，当计时器溢出前没有再次捕捉到该端口与 MAC 的对应关系，将该表项删除。 通过删除过时的表项，交换机维持一个精确的端口号 /MAC地址映射表。 交换机的帧转发方式 以太网交换机的帧转发方式包含 3类： •直通交换 方式 交换机只要接收帧并检测目的地址，就立即将该帧转发出去，不用判断是否出错。 帧出错检测由结点完成。 优点：交换延迟短；缺点：缺乏检错，不支持不同速率端口之间的帧转发。 •存储转发交换方式 交换机需要完整接收帧并进行差错检测。 优点：具有差错检测能力，并支持不同速率端口间的帧转发；缺点：交换延迟将会延长。 •改进直通交换方式 结合上述两种方式，接收到前 64B后，判断帧头是否正确，正确转发。 对短帧而言，交换延迟同直通交换延迟；对长帧而言，因为只对帧头（地址和控制字段）检测，交换延迟将会减少。 拟局域网的工作原理 （ 1）虚拟网络概念：建立在交换机技术基础上，将局域网上的结点按工作性质与需要划分成若干个 “ 逻辑工作组 ” ，一个逻辑工作组就是一个虚拟网络。 虚拟网络以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理，工作组的结点不受物理位置的限制（相同工作组的结点不一定在相同的物理网段上，只要能够通过交换机互联）。 从一个工作组到另一个工作组时，只要通过软件设定，无需改变结点在网络中的物理位置。 （ 2）组网方法：（ 4种） •利用。