计算机三级网络技术

计算机三级网络技术CSMA/CD发送流程为：先听后发、边听边发、冲突停止、冲突延迟、后重发（随机延迟后重发）。

以太网的核心技术是随机争用型介质访问控制方法，即带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法、他的核心技术起源于ALOHA 网（无限分组交换网）。

进行冲突检测的两种方法：比较法和编码违例判决法。

以太网协议规定一个帧的最大重发次数为16，>16次，则进入“冲突过多”结束状态，当某个节点完成一个数据帧的接收后，首先要判断接收的数据帧长度。

以太网将接收出错分为：帧校验出错、帧长度错与帧位错。

CSMA/CD在网络通信负荷较低时，表现出较好的吞吐率与延迟特性，当通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降，传输延迟增加。

在以太网结构中，1字节的帧前定界符的结构为10101011.目的地址与源地址长度均为6B（48bit），即6个字节，1字节=8bit。

目的地址第一位为该帧只能被目的地址所指节点数接收。

目的地址第一位为该帧只能被一组节点接收。

目的地址全为1 广播地址，该帧将被所有节点接收。

类型字段值等于Ox0800，表示网络层使用IP协议。

数据字段的最小长度为46B，最大长度为1500B。

以太网帧的最小长度为64B,最大长度为1518B。

RJ-45接口连接非屏蔽双绞线。

AUI接口连接粗同轴电缆。

10Base-2 BNC接口连接细同轴电缆。

域名解析是将某一域名映射为相应的IP地址。

ATM采用的传输模式为同步串行通信，使用的是信元传输。

物理地址或硬盘地址（MAC）固化在计算机的网卡中。

硬盘地址通常称为MAC地址、物理地址或以太网地址。

其长度为48位。

传统局域网技术是建立在“共享介质”的基础上的。

典型的介质访问控制方法有CSMA/CD、令牌环和令牌总线。

无论局域网的传输速率提高到多少，以太网帧结构都是不变的。

10Base-T标准定义了介质独立接口（MII），将MAC子层与物理层分隔开。

10Base-Tx和10Base-Fx都是一个全双工系统，每个节点同时以100Mpbs的速率发送与接收数据。

10Base-Tx支持2对5类非屏蔽双绞线（UTP）或2对1类屏蔽双绞线。

10Base-F4支持4对3类UTP，其中3对用于传输，1对用于冲突检测。

IEEE802.3（传统以太网协议标准） IEEE802.3u（快速以太网标准） IEEE802.3z（千兆以太网协议标准） IEEE802.3ae（万兆以太网标准）IEEE802.3标准使用的媒体访问控制方式是CSMA/CD。

无限局域网IEEE802.11标准中使用的媒体访问控制方式为CSMA/CA。

令牌环网IEEE802.5标准使用的媒体访问控制方式是Token Ring。

1000Base-T网卡主要有：100Base-Tx、100Base-Fx、100Base-T4、100Base-T2。

快速以太网在LLC子层使用IEEE802.2标准。

1000Base-T使用5类非屏蔽双绞线（UTP），其长度可达100m。

1000Base-Cx使用屏蔽双绞线（STP）,其长度可达25m。

1000Base-Lx使用波长为1300nm的单模光纤，其长度可达3km。

1000Base-Sx使用波长为850nm的多模光纤，其长度可达300m-550m。

万兆以太网不再使用双绞线，卫士使用光纤作为传输介质，使用单模光纤时，传输距离可超过40km，使用多模光纤时，传输距离限制在65-300m。

万兆以太网只工作在全双工方式，不存在介质争用问题，不使用CSMA/CD协议，网络的传输距离不受冲突检测的限制。

万兆以太网的物理层使用光纤通道技术，有两种不同的物理层标准：局域网物理层（LANPHY）标准、广域网物理层（WANPHY）标准。

交换式局域网可以通过交换机端口之间的并发连接增加局域网的带宽。

交换机全双工端口总带宽的计算方法：端口是*端口速率*2。

局域网交换机的每个端口支持不同的传输速率和工作模式。

交换控制中心根据端口号/MAC地址映射表的对应关系找出对应帧目的地址的传输端口。

交换机与集成器最重要的区别是：交换机可以隔离本地信息，从而避免网络上不必要的数据流动。

交换机利用端口号/MAC地址映射表进行数据交换。

交换机利用“地址学习”功能来动态建立和维护端口号/MAC地址映射表。

以太网交换机的帧转发方式可分为直通交换方式、存储转发交换方式、改进的直通交换方式3类。

每个虚拟局域网（VLAN）都是一个独立的逻辑网段，单一的广播域，VLAN的广播信息仅发送给同一个VLAN的成员，并不发送给其他成员。

虚拟局域网建立在局域网交换机的基础上，他以软件的方式实现逻辑工作组的划分与管理，工作组中的节点不受物理位置的限制。

相同工作组的成员不一定连接在相同的物理网段。

一个代理和多个IP节点组成IP虚拟局域网的广播组。

不同的虚拟局域网组网方法的区别表现在对其成员的定义的方法。

用MAC地址定义VLAN可是为是基于用户的VLAN。

无限局域网的应用主要表现在：○1传统局域网的扩充○2建筑物之间的互连○3漫游访问○4特殊无线网络的结构。

无线自组网（Ad Hoc）采用一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式。

Ad Hoc网络中没有固定的路由器，所有用户都可以自由一定，系统支持动态配置和动态流量控制，每个动态都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力。

1997年，第一个无线局域网标准—IEEE802.11形成，它定义了使用红外线、跳频扩频与直接序列扩频技术。

传输速率为1Mbps或2Mbps的WLAN标准。

IEEE802.11b是使用直接序列扩频DSSS技术的无线局域网标准，其最高数据传输速率达11Mbps。

IEEE802.11a标准的最高数据传输速率达54Mbps。

红外线（IR）信号是按视距方式传播的。

直接序列扩频通信的基本原则是：发送信号是发送数据与发送端产生的一个伪随机码进行模二加的结果。

物理层定义了红外线、跳频扩频与直接序列扩频3种数据传输标准。

MAC子层支持两种访问方式：无争用服务与争用服务。

冲突避免（CA）要求每个节点在发送帧前，先侦听信道。

提供跳频扩频与直接序列扩频数据传输标准的是物理层。

网桥是数据链路层互连的设备，用来实现多个网络系统之间的数据交换，起到数据接收、地址过滤和数据转发的作用。

网桥不更改帧的数据字段内容和格式，必须具有寻址能力和路径选择能力。

衡量网桥性能的参数主要是每秒钟接收或转发的帧数。

网桥通过端口—MAC地址表来实现不同网段之间的帧转发。

端口—MAC地址表中记录不同节点的物理地址和网桥转发端口之间的映射关系。

透明网桥的端口—MAC地址表记录3个信息：站地址、端口号和帧到达时间。

构造生成树首先要选择一个网桥作为生成树的根，实现方法是选择桥标识（Bridge ID）最小的网桥作为跟网桥。

经过生成树算法协商之后，每个网桥都有一个端口被置于转发状态，其他端口则被置于阻塞状态。

透明网桥有自己来决定路由选择，源路由网桥由发送帧的源节点负责路由选择。

网桥最重要的维护工作是构建和维护端口—MAC地址表。

冲突域是指以太网中竞争同一宽带节点的集合。

在同一冲突域中，随着节点的不断增多，将会增加网络负荷，降低网络性能，可以利用网桥分隔网段中的流量，即根据帧地址过滤和转发帧建立多个分离的冲突域。

网桥存在帧转发速率低和广播风暴两个主要问题。

第二层设备（网桥、交换机）和第三层设备（路由器）都可以划分冲突域。

使用网桥/交换机连接的一组工作站，不属于一个冲突域，但同属于一个广播域。

集成器连接的一组工作站同属于一个冲突域，也同属于一个广播域。

网桥和交换机可连多个网段，每个网段都是一个冲突域，路由器连广播域。

以太网网桥与以太网交换机都工作在数据链路层。

以太网交换机可以被认为是一个多端口网桥。

交换机采用基于硬件的转发机制，其交换时延可减少至30us左右。

交换机可以采用存储转发方式或直通交换方式进行帧转发。

通过交换机实现多个互连局域网之间帧转发的方式具有高带宽与低延迟的特点。

网络操作系统（NOS）是用户与网络资源的接口，他是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件集合。

操作系统是最靠近硬件系统的一层软件系统，他是用户与计算机之间的接口。

操作系统必须提供一种启动进程的机制，在DOS中，机制就是EXEC函数，在Windows中机制就是Create Process函数利用GDI调用作图函数。

DOS操作系统通过文件表（FAT）寻找磁盘文件，Windows操作系统通过虚拟文件表（VFAT）寻找磁盘文件。

操作系统的四类组件：驱动程序、内核、接口库和外围组件。

内核是操作系统最核心，最基础的组件，其结构分为：单内核、微内核、超内核以及外核。

微内核强调结构性部件与功能性部件的分离。

文件I/O管理着应用程序占有的内存空间。

常用操作系统结构包括：简单结构、层次结构、微内核结构、垂直结构和虚拟机结构。

NOS的基本任务是：屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用户提供各种基本网络服务功能，实现网络系统资源的共享管理，并提供网络系统的安全保障。

Web os 是一个运行于网页浏览器中的虚拟操作系统，是一个运行于网页浏览器中的应用程序集合，这些应用程序一同来模拟，取代或在很大程度上来补充桌面操作系统的环境。

将NOS成为服务器操作系统，而把Web os称为客户端操作系统。

硬件抽象层（HAL）与具体的硬件平台无关，改变具体的硬件平台，无需做别的变动，只要改变其HAL，网络操作系统就可以完成平滑的转换。

线程相对于进程而言，需要较少的系统开销，其管理比进程易于进行。

支持SMP（对称多处理）技术是对现代网络操作系统的基本要求。

网络操作系统可分为：专用型NOS与通用型NOS。

专用型NOS分为变形级系统与基础级系统。

典型的局域网可分为3部分组成：网络服务器、网络工作站与通信设备。

非对等结构把共享硬盘空间分为许多虚拟盘体。

文件服务器是最重要与最基本的网络服务功能。

文件服务器以集中方式管理共享文件。

分布式目录服务将分布在不同地址位置的网络中的资源，组织在一个全局性的，可复制的分布数据库中，网中多个服务器中都有该数据库的副本。

1985年11月，Windows 1.0操作系统支持多个窗口，但不能重叠。

1995年8月，Windows 95摆脱了DOS，增加了TCP/IP协议栈、拨号上网、长文件名等。

Windows NT 版本不断变化，但工作组模型与域模型两个概念始终不变。

Windows NT服务器操作系统以“域”为单位实现对网络资源的集中管理。

Windows NT Server内部采用32位体系结构，使内存空间达4GB。

Windows NT Server利用域与域信任关系实现对大型网络的管理。

一个Windows NT域内主控制器（PDC），备份域控制器（BDC）和普通服务器组成。