网络工程师培训

1、网络工程师培训主要知识点网络工程师培训基本概念 模拟信号与数字信号模拟信号是连续变化的量数字信号是离散的量网络工程师培训基本概念 周期信号如果一个信号能在一个可测定的时间内，以同样长短的周期不断重复同一个完整的模式，则称这个信号为周期性信号。如果一个信号在随时间不断变化的过程中没有任何固定的模式和波形重复出现，则这个信号就是非周期性信号。周期信号也可以分为周期模拟信号和周期数字信号。网络工程师培训基本概念 信号的三要素信号的三要素是：振幅A周期T（或频率f ）相位网络工程师培训基本概念 简单信号和复合信号模拟信号可以分为简单信号和复合信号。简单模拟信号不能再分解，而复合信号可以被分解为多个简单

2、信号。a)简单信号b)复合信号网络工程师培训基本概念 数字信号分解一个数字信号可以被分解为无穷多个简单的正弦波（或余弦波），这个简单的正弦波（或余弦波）叫做谐波。每个谐波都有不同的振幅、频率和相位。当在传输介质上发送数字信号时，其实是在发送多个简单信号。网络工程师培训基本概念 波特率、比特率与码元波特率（Baud Rate）是指单位时间内信号波形所能达到的最大变换次数，单位为赫兹（Hz）。信号波形的变换实质上是表示信号的函数发生了改变，即示正弦谐波的三要素：振幅、频率和相位中的某一元素发生变化。单位时间内在信道上传送的数据量（即比特数）称为数据速率，又称为比特率，其单位为bps或b/s。在数字

3、信号中，一个数字脉冲称为一个码元（Symbol），一次脉冲的持续时间称为码元的宽度。码元速率（Symbol Rate）表示单位时间内信号波形的最大的变换次数，即单位时间内通过信道的码元个数。码元速率即数字信号中的波特率，所以码元速率的单位也为波特。网络工程师培训看图答问下图是一个典型的正弦波，请问它的波特率是多少？1秒网络工程师培训基本概念 频谱与带宽如果一个复合信号可以分解为多个谐波。每个谐波是原信号的分量，都有振幅、频率和相位三个要素。信号频谱是信号的所有分量的频率的集合。带宽（Broad）是频谱的宽度，即频谱中最高频率与最低频率的差值。带宽的单位是赫兹（Hz），与频率的单位相同。例如，一

4、个周期信号可分解为五个频率为100Hz、200Hz、400Hz、500Hz和800Hz的正弦波，则最高频率fh=800Hz，最低频率fl=100Hz，带宽B=fh - fl=800Hz -100Hz=700Hz。网络工程师培训基本概念 介质带宽与有效带宽传输介质在传送信号时只能传送某个频率范围内的信号，这个频率范围的宽度便是介质带宽，即介质所能传送信号的最高频率与最低频率的差值。介质带宽是由介质本身所决定的，它是介质的一个物理性质。数字信号与模拟信号的频谱包括不同振幅的多个（甚至无穷多个）频率。但在传输时不可能传输原始信号频谱的全部频率，而只是传输那些具有重要振幅的分量。这一部分被传输的分量的

5、频率组成的频谱叫做有效频谱，其带宽为有效带宽。网络工程师培训基本概念 传输模式网络工程师培训基本概念 通信模式网络工程师培训数据通信理论基础 傅立叶分析任何正常的周期为T的函数f (t)，都可以展开成多个、甚至无限个正弦和余弦函数。在通信中的意义是：任何一个周期信号，无论它有多么复杂，总可以被分解为多个、甚至无限个简单信号。网络工程师培训数据通信理论基础 尼奎斯特定理当一个无噪音的带宽为3K Hz的信道传输二进制信号时，其最大数据传输速率（即比特率）不会超过 6000 bps。若信号包含八个离散级数，则：最大数据传输速率= 2 3K log28 bps = 6K 3 bps = 18K bps

6、。尼奎斯特定理用于计算理想信道（无噪音信道）的最大数据传输速率。最大数据传输速率 = 2H log2V bpsH：信道带宽，V：信号有效离散级数网络工程师培训数据通信理论基础 香农公式在实际情况下，由于信噪比的值太大，通常用分贝（decibel，dB）来描述。分贝值与信噪比有如下的关系：dB = 10 log10 S/N在一条带宽为3000Hz、信噪比为30dB的信道中，信道上的最大传输率不超过 30Kbps。其计算过程如下：先求出信噪比S/N：由 30=10 log10 S/N，得 log10 S/N = 3，所以S/N=103=1000。最大传输率= H log2（1S/N）bps = 3

7、000 log2（11000）bps 30009.97 bps =299100 bps =0位 16位 8位ACIFC开始标志地址位控制位信息位校验位结束标志网络工程师培训物理层编码违例同步控制适用于那些在物理介质的编码策略中采用冗余技术的网络。以特殊的非数据信号表示帧的开始和结束。例如使用差分曼彻斯特编码的令牌环网。网络工程师培训交换技术网络工程师培训电路交换与存储转发电路交换方式就是在两个站点之间建立一条专用的通信通路。优点是传输迅速、延迟稳定并且保持发送时的传输次序。缺点是线路利用率低。存储转发交换不需要建立起物理的接续通路，而是以接力方式，数据报根据报头信息在网络节点之间逐段传送，直到

8、目的节点。优点是线路利用率高。相对电路交换，传输速率低，延迟不稳定，而且不一定能保持发送时的次序。网络工程师培训空分交换与时分交换空分交换就是不同信号通路之间从物理上被分隔开（空间分隔）的交换。时分交换实际上是时分多路复用（TDM）技术在交换系统的应用。网络工程师培训报文交换与分组交换报文交换中，报文完整地在网络中逐个节点地向前传送。报文越大传输延迟越大，并且出错重传的代价越大。分组交换中，发送节点将大的报文分割为若干个小的分组，再进行传输，接收方最后再重组报文。与报文交换相比，分组交换的传输延迟相对较小，出错重传的代价相对较低。与报文交换相比，分组交换增加了传输的开销。网络工程师培训虚电路交

9、换与数字报交换在数据报交换中，每个分组被独立处理。分组到达目的地的顺序可能和发送的顺序不一致，目的节点必须对收到的分组重新排序以恢复原来的信息。难以进行流量控制和差错控制，因此传输的可靠性相对较低。虚电路通信之前，要在发送节点和目的节点之间建立一条逻辑的数据转发信道。该信道是通过各中间节点交换机的路由表映射功能实现的，因此又称为虚电路。与数据报交换相比，虽然增加了虚电路管理方面的工作，但每个分组无需单独进行路由计算，可以减少中间节点的处理时间。另外，虚电路交换方式能更方便地实现流量控制和差错控制。网络工程师培训交换虚电路与永久虚电路虚电路可以是暂时的，即会话开始建立，会话结束拆除，这叫做交换虚

10、电路（SVC，Switched Virtual Circuit），或呼叫虚电路。在某些情况下，当网络节点对信息流量的控制较好且不拥挤时，可考虑采用永久虚电路（PVC，Permanent Virtual Circuit）。永久虚电路即通信双方不管是否在通信，都永远存在一条虚电路，这种虚电路省去了虚呼叫和虚拆除的过程。网络工程师培训几种交换方式的比较方式特性电路交换报文交换数据报分组交换虚电路分组交换传输通路性质物理的逻辑的逻辑的逻辑的通路的可用性专用的共享的共享的共享的数据传输单元报文报文分组分组通路建立要求呼叫建立不要求建立不要求建立要求呼叫建立通路的维持通信期间维持不维持不维持通信期间维持节

11、点存储不要求存储一个报文存储一个分组存储一个分组节点时延几乎无时延报文存储转发时延分组存储转发时延分组存储转发时延过荷适应性有呼叫阻塞增加报文时延增加分组时延有呼叫阻塞而且增加分组时延链路带宽利用固定带宽占用动态使用动态使用动态使用网络工程师培训流量控制流量控制技术是用来限制发送方发送的数据流量，使其发送速率不要超过接收方的接收处理速率，以免“淹没”接收方的一种技术。流量控制方案的基本原理都是相同的，比如限制发送方何时发送下一数据，在未获得接收方允许前，禁止发送数据等。通常，接收方都会维护一个一定大小的缓冲区，当有数据到来时，接收方一般先把数据缓存起来，然后进行处理，处理完后清除缓冲区，开始接

12、收下一批数据。常见的流量控制协议有停等协议和滑动窗口协议。停等协议在传输延迟比较大时，显得性能比较低。采用滑动窗口协议可以在保证接收方不被“淹没”的前提下，尽可能提高传输的效率。网络工程师培训滑动窗口协议滑动窗口协议与停等协议的不同是它允许连续发送多个数据帧而无需等待应答。其实现原理是：对所有数据帧按顺序赋予编号，发送方在发送过程中始终保持着一个发送窗口，只有落在发送窗口内的帧才允许被发送；同时接收方也维持着一个接收窗口，只有落在接收窗口内的帧才允许接收。通过调整发送方窗口和接收方窗口的大小可以实现流量控制，就象通过阀门控制水流速度一样。网络工程师培训差错控制网络工程师培训奇偶校验码奇偶检验通

13、过增加一位校验位来使编码中1的个数为奇数（奇校验）或者为偶数（偶校验）。这种方法简单实用，但只能检查出奇数个错误。偶校验奇校验信息字段00010100111000011010101001110010001101101001110011010010信息字段00010101111000001010101101110011001101111001110111010011网络工程师培训海明码海明距离一个编码系统中任意两个合法编码（码字）之间不同的二进数位（bit）的个数叫这两个码字的海明距离（Hamming Distance），也叫做码距。例如，ASCII码中“1”的码字为，“2”的码字为，“3”的码

14、字为，则“1”与“2”之间的海明距离为2，“1”与“3”之间的海明距离为1，“2”与“3”之间的海明距离为1。整个编码系统中任意两个码字的最小距离就是该编码系统的海明距离。以ASCII码为例，虽然“1”与“2”之间的海明距离为2，但“1”与“3”之间的海明距离为1，按最小距离取值，得知ASCII码的海明距离为1。网络工程师培训海明码海明距离的纠错原理若海明距离d为奇数，如果传输中发生错误，只要每个编码的错误位数不超过d，则必定不是个有效的编码，接收方就可以将其识别出来。因此对于编码系统来说，d位的海明距离则可以发现（d-1）位错。ASCII码的海明距离为1，意味着ASCII码不具备发现错误的能

15、力。当编码发生错误时，接收方可以对编码系统进行对比，寻找与错误编码最贴近（海明距离最小）的一个编码，只要编码中的错误位数不超过abs(d-1)/2)时（abs为取绝对值函数），与错误编码最贴近的那个编码就是错误编码对应的原始编码。这就是海明距离的纠错原理。网络工程师培训海明码海明码的纠错能力海明码将信息用逻辑形式编码，在m个数据位之间插入r个校验位，每一个校验位被编在传输码字的特定位置上，全部传输码字由原来的信息和附加的校验位组成。海明码要采用这种码字能够纠正所有的单个错误。如果一个帧包含m个数据位和r个校验位，则帧的总长度n=m+r。在编码系统中总共有2n个码字，其中有效码字只有2m个。要保

16、证有效报文各对应n个无效的码字，它们与该报文的距离为1。这些无效的码字可以由有效码字的n位逐位分别取反所得到的，从而每个有效的码字都应该对应有n+1个码字（n个无效码字+1个有效码字）。为了使编码系统能够纠正单个错误，必须有2n(n+1）2m。由n=m+r可以得出校验位数目必须满足2r (m+r+1)。网络工程师培训海明码海明码的编码规则设r个校验位为PrPr-1P1，m个数据位为DmDm-1D1，海明码为Hr+mHr+m-1H1，则有：Pi在海明码的第2i-1位置，也即Hj=Pi，j=2i-1，数据位则依序从低到高占据海明码中剩下的位置。例如，对于8位数据位进行海明校验，根据公式需要4位校验

17、位。海明码的生成方法如下表所示，其中，检验位在表格中用蓝色背景标示。H12H11H10H9H8H7H6H5H4H3H2H1D8D7D6D5P4D4D3D2P3D3P2P1网络工程师培训海明码海明码的校验关系海明码下标对应关系P4P3P2P1校验位组H1（P1）10 0 0 1P1H2（P2）20 0 1 0P2H3（D1）3=1+20 0 1 1P1，P2H4（P3）40 1 0 0P3H5（D2）5=1+40 1 0 1P1，P3H6（D3）6=2+40 1 1 0P2，P3H7（D4）7=1+2+40 1 1 1P1，P2，P3H8（P4）81 0 0 0P4H9（D5）9=1+81 0

18、0 1P1，P4H10（D6）10=2+81 0 1 0P2，P4H11（D7）11=1+2+81 0 1 1P1，P2，P4H12（D8）12=4+81 1 0 0P3， P4网络工程师培训海明码海明码的校验公式网络工程师培训海明码海明码的纠错过程按照海明码的原理，当码字中出现一位错误时，海明码能够进行识别和纠错。海明码的纠错也需要计算检验4个公式，如果发现有一个公式的计算结果不为0，则说明该公式中的某一个位存在错误；如果计算结果为0，则说明该公式内的位没有错误。找到一个位，它存在于每个计算结果为的公式，但又不存在于每个计算结果为0的公式，将该位反向，就完成了纠错过程。网络工程师培训CRC码

19、生成多项式CRC（Cyclic Redundancy Code，循环冗余码）又称为多项式码（Polynomial Code），它是一种基于模2运算的校验码，其检错能力非常强，并且容易采用硬件电路实现。CRC编码的基本思想将位串看成系数为0或1的多项式。一个n位的帧被看成是n-1次多项式的系数列表。最左边是xn-1项的系数，接着是xn-2项的系数，依此类推，直到X0项的系数。例如：多项式x4+x+1相当于1*x4+0*x3+0*x2+1*x1+1* x0，因此其对应的二进制串为10011。网络工程师培训CRC码计算方法CRC 编码通过模2运算来建立有效信息和校验位之间的约定关系。模2运算相当于异

20、或运算。计算CRC编码前，发送方和接收方必须事先约定一个生成多项式G(x)，生成多项式的最高位和最低位都是1。例如：x4+x+1是一个4阶的生成多项式。CRC算法的思路是将校验和加在被校验数据帧的末尾，使得这个带校验和的帧的对应多项式M(x)可以被生成多项式G(x)除尽。接收方收到这个带校验和的帧后，如果发觉无法被G(x)除尽，则说明数据出错。网络工程师培训CRC码示例计算得到CRC 校验码为0100。网络工程师培训CRC码校验能力主要的CRC生成多项式有：CRC-12： G(x)=x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1CRC-16： G(x)=x16 + x15 + x2 +

21、 1CRC-CCITT： G(x)=x16 + x12 + x5 + 1CRC-32：G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1CRC的检错能力很强，以CRC-16或CRC-CCITT为例，它可以捕捉到所有的单位错误和双位错误、所有的奇数位数的差错、所有长度小于或等于16位的突发差错、的长度为17位的突发错误以及的长度为18位或多于18位的突发错误。网络工程师培训差错控制ARQ（Automatic Repeat Request，自动请求重发方式）ARQ的工作原理是：发送方对所发送的序列进行差错编码，接收方根据检验序列的编码规则

22、判断有无错误。若发现错误，则利用反向信道要求发送方重发出错的信息，直至接收方检验无误为止，从而达到纠正差错的目的。常用的三种形式的ARQ协议分别为停等ARQ协议，后退N帧ARQ协议和选择重传ARQ协议。网络工程师培训差错控制FEC（Forward Error Correct，前向纠错方式）FEC的工作原理是：发送方将信息编成具有检错和纠错能力的码字并发送出去，接收方对收到的码字进行译码，译码时不但能发现错误，而且可以自动进行错误纠正。FEC不需要反馈通道，特别适合只能提供单向信道的场合，特点是时延小，实时性好，但系统复杂。网络工程师培训差错控制 HEC（Hybrid Error Correct，混合纠错方式）HEC工作原理是：发送方发送具有一定纠错能力的码字，接收方对所收到的数据进行检测。若发现错误，就对少量的、能纠正的错误进行纠正，而对于超过纠错能力差错通过反馈重发方式予以纠正。HEC在某种程度上弥补了反馈重发和前向纠错的缺点。网络工程师培训网络设备网络工程师培训网络设备网络工程师培训中继器中继器(Repeater)最简单的互连设备。它工作在OSI模型的物理层，用于扩展LAN网段的长度，延伸信号传输的范围，例如