ps:本博客内容只针对博主复习期间对考点的一些总结，内容可能并不全面，还望海涵。也欢迎大家补充和指点错误~~
数据通信基础知识
信道
信源：通信中产生、发送信息的一端；信宿：接收信息的一端；信道：信源和信宿之间的通信线路；最重要的一个特性是信道容量，即信道上数据所能够达到的传输速率；带宽是影响信道传输速率的客观因素，是指发送器和传输媒体的特性限制下的带宽，通常用赫兹或每秒周期表示；模拟信道的带宽W=最高频率f2-最低频率f1，理想码元传输速率N=2W，其中W是理想低通信道的带宽，单位为赫兹；噪声：信息在传输过程中受到外界干扰，会使信道传输速率减低；信道的极限信息传输速率C=Wlog
2(1+S/N)bps，W为信道带宽，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率；
数据调制与编码
模拟通道传送模拟数据
模拟数据通过模拟通道传送的调制方式主要有：
调幅(AM)
最常见的应用是 收音机AM是载波频率固定，载波的振幅随着原始数据的幅度变化而变化； 调频(FM)
属于调度调制，是指载波的频率随着基带数字信号而变化； 调相(PM)
属于调度调制，是指载波的初始相位随着基带数字信号而变化
数字通道传送模拟数据
模拟数据必须转变成数字信号才能在数字通道上传送，这个过程称为“数字化”；模拟数据数字化的主要方法是 脉码调制（PCM)，PCM要经过3个步骤
采样
取样率大于模拟信号的最高频率的2倍； 量化
是将样本的连续值转换成离散值，采用的方法类似于求圆周长时用到的内切正多边形的方法，平时提到的8位、16位的声音，指的就是2
8、2
16位量化； 编码
就是将量化后的样本值变成相应的二进制代码
模拟通道传送数字数据
计算机拨号上网，电话网络传送的是模拟数据，计算机只能发送数字数据，由此涉及到模拟信道传送数字信号的变换问题，也就是一个数据调制与解调的问题；数字数据调制为模拟信号，选取某一频率的正弦信号作为载波用以运载所要传送的数字数据，用带传送的数字数据改变载波的幅值、频率或相位到达目的地后进行分离，而在接收端则通过解调以还原信号
数字通道传送数字数据
在数据通信中，编码的作用是信号来表示数字信息，例如 单极性编码、极化编码、双极性编码非归零编码归零编码双相位编码mBnX编码
网络体系结构
网络体系结构设计主要任务是确定网络的层次结构和各层采用的协议；
网络分类
按不同传输距离的网络可以分为：
局域网(LAN)：校园网或企业网
特点：
距离短：0.1km-25km速度快：4Mbps-1Gbps高可靠性：极低的误码率成本较低常见传输媒介：双绞线、细/粗同轴电缆、微波、射频信号、红外线 城域网(MAN)：范围一般是一个城市，以太网技术
主要技术：DQDB(分布式队列双总线），即IEEE 802.6,DQDB是由双总线构成，所有计算机都连接在上面以IP（网络协议）和ATM（异步传输模式）电信技术为基础以光纤作为传输媒介集数据、语言和视频服务于一体的高带宽、多功能及多业务接入的多媒体通信网络 广域网(WAN)，互联网核心部分，跨国家WAN由通信子网与资源子网两部分组成；
通信子网：传输信息的网络，通常由通信节点和通信链路组成；资源子系统是指连在网上的各种计算机、终端和数据库等，不仅指硬件，也包括软件和数据资源，是提供资源的设备特点：
长距离：跨城市，甚至联通全球进行远距离连接低速率：与LAN相比较高成本
开放系统互联参考模型(OSI/RM)
层的名称传送信息主要功能详细说明网络设备
应用层报文处理网络应用直接为终端用户提供各类应用过程的接口和用户接口表示层报文数据表示使应用层可以根据其服务解释数据的含义，通常包括数据编码的约定、本地句法的转移会话层报文段互联主机通信负责管理远程用户或进程间的通信，通常包括通信控制、检查点设置、重建中断的传输链路、名字查找和安全验证服务传输层报文段端到端连接实现发送端和接收端的端到端的数据分组传送，负责保证实现数据包无差错、按顺序、无丢失和无冗余的传输，其服务访问点为端口网络层IP数据报/分组分组传输和路由选择通过网络连接交换传输层实体发出的数据，解决路由选择、网络拥塞、异构网络互联的问题，服务访问点是逻辑地址（网络地址）路由器数据链路层帧传送以帧为单位的信息建立维持和释放网络实体之间的数据链路，把流量控制和差错控制合并在一起，包含MAC和LLC两个子层，服务访问点是物理地址网卡、网桥物理层比特流二进制位传输通过一系列协议定义了通信设备的机械、电气、功能及规程特征集线器、重发器、调制解调器
关于物理层的故障：
主要表现在设备的物理连接方式是否恰当，连接电缆是否正确；确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用show interface 命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态
常用的网络协议(TCP/IP协议族）
TCP/IP协议族可被大致分为4层：
应用层（对应上述模型的 应用层和表示层）传输层（对应上述模型的 会话层和传输层）网络层（对应上述模型的 网络层）网络接口层（对应上述模型的 数据链路层和物理层）
TCP/IP协议族4层名称对应于OSI/RM模型协议名作用
应用层应用层和表示层FTP网络上两台计算机传送文件的协议，是通过Internet把文件从客户机复制到服务器上的一种途径TFTP用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务HTTP用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议SMTP(简单邮件传输协议)提供可靠且有效的电子邮件传输协议DHCP(动态主机配置协议)通过租约的概念，有效且动态的分配客户端的TCP/IP设定NFS是FreeBSD支持的文件系统中的一种，允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件，使用NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件Telnet(远程登录协议)基本功能是允许用户登录进入远程主机系统DNS(域名系统)用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务SNMP(简单网络管理协议)为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的，指一系列网络管理规范的集合，包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念传输层会话层和传输层TCP为应用程序提供一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务，一般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合UDP是一种不可靠的、无连接的协议，错误检测功能比TCP弱，但有助于提高传输速率，一般用户传输数据量大，对可靠性要求不是很高，但要求速度快的场合网络层网络层IP所提供的服务常被认为是无连接的和不可靠的，主要提供网际层功能，提供端到端的分组分发功能以及很多的扩充功能ICMP(网际控制报文协议)一个专门用于发送差错报文的协议，是IP协议中一种尽量避免差错并能在发生差错时报告的机制IGMP(网际组管理协议)允许Internet主机参加多播，也就是IP主机用做向相领多目路由器报告多目组成员的协议ARP(地址解析协议)用于动态完成IP地址向物理地址的转换RARP(反向地址解析协议)用于动态完成物理地址向IP地址的转换网络接口层数据链路层和物理层IEEE 802.3的CSMA/CD一种争用型的介质访问控制协议，工作在数据链路层；关键是载波监听和冲突检测，信道空闲，立即发送；信道忙，继续监听IEEE 802.5的TokingRing
TCP/IP协议不包含具体的物理层和数据链路层，只定义了网络接口层作为物理层的接口规范网络接口层处在TCP/IP协议的最底层，主要负责管理为物理网络准备数据所需的全部服务程序和功能。DHCP（动态主机配置协议）协议
可以自动分配IP地址，便于网络管理员依据上网实际用户数合理、动态的分配地址资源，从而达到减轻工作量的目的。由于IP地址资源的分配是由服务器依据地址池进行分配的，减少了分配地址出错的可能，但地址的分配和域名解析不存在直接的联系，无法做到提高域名解析速度Windows操作系统中，DHCP提供的IP地址默认租约期是8天；在有多个DHCP服务器响应时，客户机通常选择最先响应的DHCP服务器提供的地址客户机可以通过中继代理跨网段申请DHCP服务器提供的IP地址客户机一直使用DHCP服务器分配给它的IP地址，在租约期50%时开始请求更新租约
端口（0-65535）
端口号可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议，使一个接收端计算机系统能够确定他所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件；任何TCP/IP实现所提供的服务都用知名的1-1023之间的端口号，这些知名的端口号由Internet号分配机构(IANA)来管理；SMTP:25；POP3:110；DNS:53；WWW服务:80；FTP在客户与服务器的内部建立两条TCP连接，一条是控制连接，端口号为21，另一条是数据连接，端口号为20256-1023之间的端口号通常由UNIX系统占用，以提供一些特定的UNIX服务1024-49151叫已注册端口号，被一些公司用于自己的某些协议
网络地址与子网掩码
IP地址分类
类名地址范围网络号和主机号可指派的网络数最多可连接的主机数使用场景
A类0~1277位网络号，24位主机号27－2（126）224－2大型网络B类128~19114位网络号，16位主机号214－1216－2中等规模的网络C类192~22321位网络号，8位主机号221－128－2校园网等小型网络D类224~239不分网络地址和主机地址，是一个专门保留的地址，并不指向特定网络多点广播E类240~255不分网络地址和主机地址为将来使用所保留
特殊情况：IP地址 = 网络号 + 主机号
主机号全为1的地址用于广播，称为广播地址主机号全为0，网络号就是本网的地址网络号全为0，后面的主机号表示本网地址网络号全为1和32位全为0的地址为保留地址保留地址
网络地址：主机号全0子网掩码：网络号全1，主机号为0，用于计算网络地址用
IPv6
IPv6地址分为3种类型：单播地址、组播地址、任意播地址与IPv4相比，IPv6的优势：
IPv6具有更大的地址空间IPv6使用更小的路由表IPv6增加了增强的组播支持及对流的支持，使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台；IPv6加入了对自动配置的支持IPv6具有更高的安全性 从IPv4过渡到IPv6的技术
双协议栈隧道技术
虚拟局域网(VLAN)
实现VLAN的划分有多种方法：
按交换机端口号划分按MAC地址划分按第三层协议划分IP组播VLAN基于策略的VLAN按用户定义、非用户授权划分在无线局域网中，AP的作用是无线接入IEEE 802.16工作组提出的无线接入系统空中接口标准是WiMAX，它比Wi-Fi的覆盖范围更广，数据速率更高
常见网络设备
网卡（网络适配器或网络接口卡）
工作于数据链路层，具体负责主机向媒体收发信号，实现帧一级协议的有关功能； 集线器
工作于物理层，收集多个端口传来的数据帧并播放出去，集线器把节点都集中到总线上并相互连接在一起，也可以在Hub之间相互用双绞线进一步互联接通； 重发器（中继器或转发器）——烽火台
工作在物理层，重发器能放大增强信号并进行转发，保证信号的可靠传输 网桥（桥接器）
工作在数据链路层，把同类网络互相连接起来，在网桥中可以进行两个网段之间的数据链路层的协议转换，最重要的功能是对数据进行过滤，即在网桥中保存着所连接的每个网段上所有站点的网址，但收到一个帧时，只让必要的数据信息通过网桥或只向相应的网段转发 交换机（交换器）
功能原理相当于一个具有很多个端口的多端口网桥，即是一种在LAN中互联多个网段，并可进行数据链路层和物理层协议转换的网络互联设备交换机可以分为二层交换机、三层交换机和多层交换机；二层交换机工作在数据链路层，起到多端口网桥的作用，主要用于局域网互联；三层交换机工作在网络层，利用IP地址进行交换，相当于带路由功能的二层交换机；多层交换机工作在高层（传输层以上），这是带协议转换的交换机 路由器
路由器工作在网络层，是实现根据地址来寻找到达目的地的路径的过程的网络设备，根据IP地址转发数据报，处理的是网络层的协议数据单元，通过逻辑地址进行网络间的信息转发，可完成异构网络之间的互联互通，但只能连接使用相同网络层协议的子层；按应用范围的不同，路由协议可分为两类：在一个AS（自治系统）内的路由协议称为内部网关协议(IGP),AS之间的路由协议称为外部网关协议(EGP);
常用的内部网关协议有 RIP(路由信息协议)-1、RIP-2、IGRP(内部网关路由协议)、IS-IS、OSPF；其中RIP-1、RIP-2、IGRP采用的是距离向量算法，IS-IS、OSPF采用的是链路状态算法；还有一种称为EIGRP的协议，是Cisco的私有路由协议，综合了距离矢量和链路状态的优点 网关（网间连接器、信关、联网机）：是网络层以上的中继系统，用网关来连接两个不兼容的系统要在高层进行协议转换，因此，也称为协议转换器调制解调器
应用在广域网上，作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备，工作于物理层，主要作用是信号变换，把模拟信号变换成数字信号，或把数字信号变换成模拟信号
网络接入技术：局域网连接广域网
几种常见的接入网技术
1.异步传输模式
按照时分多路复用的原理将信息从一个节点送到另一个节点，可以分为同步传输和异步传输模式 2.帧中继
考高层协议进行差错矫正，从分利用光纤和数字网络技术，支持交换虚电路（SVC）、永久虚电路（PVC） 3.综合业务数据网4.同步光网络5.Internet接入与接口层协议
采用主机方式接入，根据通信线路的不同，可以分为SLIP(串行线路网际协议)/PPP/PPPoE(以太网上的PPP)方式和DDN(数字数据网)专线方式 6.FTTx和LAN接入（光纤+局域网）
根据光纤深入用户的程度分：
FTTC(光纤到路边)FTTZ（光纤到小区）FTTB（光纤到大楼）FTTF（光纤到楼层）FTTH （光纤到户） 无源光纤网络(PON)是实现FTTB的关键性技术;PON技术主要有
APON(基于ATM的无源光网络)
分别选择ATM和PON作为网络协议和网络平台 ，传送的是53个字节的固定长度信元，采用无缘双星型拓扑，使用时分复用和时分多址技术，实现信源中继、局域网互联、电路仿真、普通电话业务等 EPON(基于以太网的无源光网络)
是以太网技术的发展新趋势，传送的是可变长度的数据包 7.电话线路接入8.同轴和光纤接入9.无线接入
无线接入技术是指在终端用户和交换节点间的接入网全部或部分采用无线传输方式移动通信技术三个发展阶段
第一代移动通信系统是模拟通信，采用FDMA调制技术，频谱利用率低第二代移动通信系统是数字通信系统，采用TDMA的数字调制方式，对系统容量限制较大；第三代移动通信系统是采用CDMA数字调制技术，大容量、高质量、综合业务、软切换 无线网络技术从服务范围上可以分为
无线局域网
通过无线介质（微波、激光、红外线）发送和接收数据 无线城域网（LMDS、MMDS）无线广域网（卫星通信技术）
综合布线系统
工作区子系统
由终端设备连接到信息插座之间的设备组成 水平区子系统
由工作区用的信息插座，以及楼层分配线设备至信息插座的水平电缆、楼层配线设备和跳线等组成 管理间子系统
设备在楼层分配线设备的房间内，由交接间的配线设备，以及输入/输出设备等组成； 垂直干线子系统（干线子系统）
由主设备间提供建筑中最重要的铜线或光纤线主干线路，是整个大楼的信息交通枢纽，一般提供位于不同楼层的设备间和布线框间的多条连接路径，也可连接单层楼的大片地区 设备间子系统
由综合布线系统的建筑物进线设备、电话、数据、计算机和不间断电源等各种主机设备及其保安配线设备等组成 建筑群子系统（楼宇子系统）
延伸到建筑群内的其他建筑的通信设备和设施，包括铜线、光纤以及防止其他建筑电缆的浪涌电压进入本建筑的保护设备，在设计时应考虑地下管道铺设问题
网络规划与设计
需要规划的方面：
网络的功能要求网络的性能要求网络运行环境的要求网络的可扩充性和可维护性要求 网络设计方面主要采用的方式：层次式，引入3个关键层
核心层
主要目的在于通过高速转发通信，提供优化、可靠的骨干传输结构提供不同区域或者下层的高速连接和最优传送路径 汇聚层
不是必须的，是核心层和终端用户接入层的分界面，完成网络访问策略控制、数据包处理、过滤、寻址，以及其他数据处理的任务将网络业务连接到接入层，并实施与安全、流量负载和路由相关的策略，为了保证核心层连接运行不同协议的区域，各种协议的转换都应该在汇聚层完成一般汇聚层不需要设计冗余组件 接入层（访问层）
直接面向用户连接或访问网络的部分接入层为局域网接入广域网或终端用户访问网络提供接入，接入层负责一些用户管理功能，包括地址认证、用户认证和计费管理等内容
