20xx年软考《网络工程师》知识点总结
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。
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.
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。
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。
3、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VC
4、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。
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。
开放系统互连参考模型
1、国际标准化组织ISO在19xx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。 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。
传输层:是提供应用层之间的通信，即端到端的通信。功能:管理信息流，提供可靠的传输服务，以确保数据无差错的地按序到达。
2、TCP/IP模型的分界线
协议地址分界线:以区分高层和低层的寻址，高层寻址使用IP地址，低层寻址使用物理地址。应用程序IP层之上的协议软件只使用IP地址，而网络接口层处理物理地址。 操作系统分界线:以区分系统与应用程序。在传输层和应用层之间。
3、复用与分解
发送报文时，发送方在报文中加和了报文类型、选用协议等附加信息。所有的报文以帧的形式在网络中复用传送，形成一个分组流。在接收方收到分组时，参考附加信息对接收到的分组进行分解。
IP协议
1、Internet体系结构
一个TCP/IP互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。
2、IP协议: 这种不可靠的、无连接的传送机制称为internet协议。
3、IP协议三个定义:
(1)IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元和数据格式。
(2)IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。
(3)IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处理、差错信息发生以及分组德育的规则。
4、IP数据报:联网的基本传送单元是IP数据报，包括数据报头和数据区部分。
5、IP数据报封装:物理网络将包括数据报报头的整个数据报作为数据封装在一个帧中。
6、MTU网络最大传送单元:不同类型的物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界。
7、IP数据报的重组:一是在通过一个网络重组;二是到达目的主机后重组。后者较好，它允许对每个数据报段独立地进行路由选择，且不要求路由器对分段存储或重组。
8、生存时间:IP数据报格式中设有一个生存时间字段，用来设置该数据报在联网中允许存在的时间，以秒为单位。如果其值为0，就把它从互联网上删除，并向源站点发回一个出错消息。
9、IP数据报选项:
IP数据报选项字段主要是用于网络测试或调试。包括:记录路由选项、源路由选项、时间戳选项等。
路由和时间戳选项提供了一种监视或控制互联网路由器路由数据报的方法。 用户数据报协议UDP
1、UDP协议功能
为了在给定的主机上能识别多个目的地址，同时允许多个应用程序在同一台主机上工作并能独立地进行数据报的发送和接收，设计用户数据报协议UDP。
使用UDP协议包括:TFTP、SNMP、NFS、DNS
UDP使用底层的互联网协议来传送报文，同IP一样提供不可靠的无连接数据报传输服务。它不提供报文到达确认、排序、及流量控制等功能。
2、UDP的报报文格式
每个UDP报文分UDP报头和UDP数据区两部分。报头由四个16位长(8字节)字段组成，分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度以及校验和。
3、UDP协议的分层与封装
在TCP/IP协议层次模型中，UDP位于IP层之上。应用程序访问UDP层然后使用IP层传送数据报。IP层的报头指明了源主机和目的主机地址，而UDP层的报头指明了主机上的源端口和目的端口。
4、UDP的复用、分解与端口
UDP软件应用程序之间的复用与分解都要通过端口机制来实现。每个应用程序在发送数据报之前必须与操作系统协商以获得协议端口和相应的端口号。
UDP分解操作:从IP层接收了数据报之后，根据UDP的目的端口号进行分解操作。 UDP端口号指定有两种方式:由管理机构指定的为著名端口和动态绑定的方式。 可靠的数据流传输TCP
1、TCP/IP的可靠传输服务五个特征:面向数据流、虚电路连接、有缓冲的传输、无结构的数据流、全双工的连接。
2、TCP采用了具有重传功能的肯定确认技术作为可靠数据流传输服务的基础。
3、为了提高数据流传输过程的效率，在上述基础上引入滑动窗口协议，它允许发送方在等待一个确认之前可以发送多个分组。滑动窗口协议规定只需重传未被确认的分组，且未被确认的分组数最多为窗口的大小。
4、TCP功能
TCP定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式，以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施。
5、TCP连接使用是一个虚电路连接，连接使用一对端点来标识，端点定义为一对整数(host,port)其中host是主机的IP地址，port是该主机上TCP端口号。
6、TCP使用专门的滑动窗口协议机制来解决传输效率和流量控制这两个问题，TCP采用的滑动窗口机制解决了端到端的流量控制，但并未解决整个网络的拥塞控制。
7、TCP允许随时改变窗口小，通过通告值来说明接收方还能再接收多少数据，通告值增加，发送方扩大发送滑动窗口;通告值减小，发送方缩小发送窗口。
8、TCP的报文格式
报文分为两部分:报头和数据，报头携带了所需要的标识和控制信息。
确认号字段指示本机希望接收下一个字节组的序号;
顺序号字段的值是该报文段流向上的数据流的位置，即发送序号;
确认号指的是与该报文段流向相反方向的数据流。
9、TCP使用6位长的码位来指示报文段的应用目的和内容
URG紧急指针字段可用;ACK确认字段可用;PSH请求急近操作;RST连接复位;SYN同步序号;FIN发送方字节流结束。
10、TCP的三次握手
为了建立一个TCP连接，两个系统需要同步其初始TCP序号ISN。序号用于跟踪通信顺序并确保多个包传输时没有丢失。初始序号是TCP连接建立时的起始编号。
同步是通过交换携带有ISN和1位称为SYN的控制位的数据包来实现的。
握手可由一方发起也可以双方发起，建立就可以实现双向对等地数据流动，没有主从关系。
差错控制
CRC-CCITT G(X)=X16+X12+X5+1 HDLC的帧校验用
CRC-16
G(X)=X16+X15+X2+1
CRC-32 G(X)=X32+…+X+1 用在局域网中
海明码 m+k+1<2k
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。
模拟信号
à、模拟传输
b、模拟信号à数字传输 需要编码**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**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**、差分曼彻斯** 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(关于曼彻斯特编码，此处特别注意：1、0的表示方式并无明确强制规定，也可以规定由高电平跳到
低电平表示0，由低电平跳到高电平表示1，而且现在大多数主流教程确实按照这种方法规定的。根据百度百科--曼彻斯特编码的词条：
曼彻斯特编码，常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号;从高到低跳变表示"0"，从低到高跳变表示"1"。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。
对于以上电平跳变观点有歧义：关于曼彻斯特编码电平跳变，在雷振甲编写的<<网络工程师教程>>中对曼彻斯特编码的解释为：从低电平到高电平的转换表示1，从高电平到低电平的转换表示0，模拟卷中的答案也是如此，张友生写的考点分析中也是这样讲的，而《计算机网络(第4版)》中(P232页)则解释为高电平到低电平的转换为1，低电平到高电平的转换为0。清华大学的《计算机通信与网络教程》《计算机网络(第4版)》采用如下方式：曼彻斯特编码从高到低的跳变是 0 从低到高的跳变是 1 。
数据通信的主要技术指标
传输速率 S=(1/T)log2N
T—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
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 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。
计算机网络概论
滑动窗口协议规定重传未被确认的分组，这种分组的数量最多可以等于滑动窗口的大小，TCP采用滑动窗口协议解决了端到端的流量控制。
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。
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
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。