第一章网络体系结构

网络工程师培训吴炜鑫wuwx@东北大学计算中心[网络中心]

计算机

软件

计算机

网络

计算机

应用技术信息系统信息服务

高级资格

系统分析师网络规划设计师信息系统项目管理师系统架构设计师系统规划与管理师中级资格

软件评测师软件设计师软件过程能力评估师

网络工程师

多媒体应用设计师嵌入式系统设计师计算机辅助设计师电子商务设计师

系统集成项目管理工程师信息系统监理师数据库系统工程师信息安全工程师

信息系统管理工程师信息技术支持工程师初级资格

程序员网络管理员

多媒体应用制作技术员

电子商务技术员信息系统运行管理员网页制作员信息处理技术员

考试介绍网络工程师考试分为上午、下午两场，时间均为150分钟，均为笔试上午试题侧重基础知识，都是必做的选择题（客观题），一共75空，每空1分，满分75分，每个空可从供选择的答案中选出下午试题侧重技能运用，均是主观题，应按照试题要求叙述解答，一般为5题，每题15分，满分也是75分课程简介网络工程师考试覆盖的内容很广，对网络领域的各个方面都有涉及。由于课程内容较多、进度较快，大家需要做适当的预习和复习。针对每堂课所学的知识点，做一些练习，巩固所学知识。课下练习的问题：wuwx@课程内容第一章：网络体系结构第二章：TCP/IP协议族第三章：局域网技术第四章：广域网与接入网技术第五章：交换与路由第六章：网络安全第七章：网络系统分析与设计第八章：网站设计与配置技术第九章：计算机系统、通信基础知识第一章：网络体系结构1.1基本概念1.2OSI参考模型1.3TCP/IP参考模型1.4OSI模型与TCP/IP参考模型的比较1.5其他的网络协议栈1.6典型试题分析基本概念电路交换、报文交换、分组交换Internet、ARPAnet内联网intranet、外联网extranetISP、ICP通信子网、资源子网IMP接口信息处理机（ARPAnet）、路由器网络的拓扑：通信子网中转发节点互联模式基本概念优点：方便管理；故障易于检测和隔离。缺点：由于每个站点直接和中央节点相连，需要大量的电缆和接口；中央节点容易成为网络瓶颈；当中央节点发生故障时，整个网络不能工作。星型拓扑基本概念优点：结构简单，成本较低，实现方便。缺点：故障诊断和隔离困难。只要总线上出现一处故障，便全网瘫痪。总线不能太长，节点数量不能太多。所有站点共享总线，容易产生冲突或传输瓶颈。总线型拓扑基本概念优点：环上各节点地位平等。可通过令牌技术避免冲突，提高线路利用率，实时性强。缺点：管理机制比较复杂。环型拓扑基本概念优点：结构灵活，实现容易，可扩充性强。层次分明，管理方便。故障检测和隔离相对容易。缺点：过于依赖根节点。树型拓扑基本概念优点：多通道传输，可靠性强。能够实现负载均衡。缺点：实现技术难度高，控制和管理比较复杂。当存在多条不同传输路径时，容易造成传输延迟不确定。全连接拓扑基本概念基本概念OSI参考模型的提出先想像一下主机A通过IE浏览网页和通过FTP客户端下载文件的工作流程。1：通过想像我们可以看出IE的工作流程和FTP客户端的工作流程十分类似。2：IE和FTP客户端很多工作都是重复的。3：IE和FTP客户端甚至要连物理信号都要自己处理。兼容性很差。一种物理传输介质就需要一种IE版本。

IE的工作流程FTP客户端的工作流程IE将收到的网页数据显示给用户。FTP客户端要将收到的文件显示给用户IE要将收到的网页数据格式化、标准化。FTP客户端要将收到的文件数据格式化、标准化。IE要与远程应用程序建立连接，申请网页请求。FTP客户端要与远程应用程序建立连接，申请文件请求IE要建立与远程服务器的网络的连接。并标示出和远程服务器哪个程序建立的连接FTP客户端要建立与远程服务器的连接。并标示出和远程服务器哪个程序建立的连接IE要决定将网页请求发送给远程哪个服务器，并通过什么方法表示远程服务器。FTP客户端要决定将下载请求发送给远程哪个服务器，并通过什么方法表示远程服务器。IE要判断接受到的物理信号是否是传给本机的数据、并判断什么时候一段数据包开始传送、什么时候数据包结束等。并判断数据传送是否出错。FTP客户端要判断接受到的物理信号是否是传给本机的数据、并判断什么时候一段数据包开始传送、什么时候数据包结束等。并判断数据传送是否出错。IE控制网卡接收物理信号、并判断多高的电压代表1或0。FTP客户端控制网卡接收物理信号、并判断多高的电压代表1或0。OSI参考模型的提出网络专家们逐渐发现了其实所有的网络软件通信流程都很类似。因此，ISO提出了OSI参考模型用分层的方法来总结和标准化这种通信的流程。直接为用户应用程序提供网络服务。数据格式转换、数据加密建立和管理会话端到端（连接、流量控制、差错检测和重传）数据传输的基本单位是报文

寻径（路由选择）、拥塞控制、数据包的分片与重组数据传输的基本单位是分组点到点（帧同步、差错控制和流量控制）数据传输的基本单位是帧电气接口匹配，传输比特流物理层Physical

数据链路层DataLink

网络层Network

传输层Transport

会话层Session

表示层Presentation

应用层Application

由低层到高层OSI参考模型的提出OSI分层IE的工作流程FTP客户端的工作流程应用层IE将收到的网页数据显示给用户。FTP客户端要将收到的文件显示给用户表示层IE要将收到的网页数据格式化、标准化。FTP客户端要将收到的文件数据格式化、标准化。会话层IE要与远程应用程序建立连接，申请网页请求。FTP客户端要与远程应用程序建立连接，申请文件请求传输层IE要建立与远程服务器的网络的连接。并标示出和远程服务器哪个程序建立的连接FTP客户端要建立与远程服务器的连接。并标示出和远程服务器哪个程序建立的连接网络层IE要决定将网页请求发送给远程哪个服务器，并通过什么方法表示远程服务器。FTP客户端要决定将下载请求发送给远程哪个服务器，并通过什么方法表示远程服务器。数据链路层IE要判断接受到的物理信号是否是传给本机的数据、并判断什么时候一段数据包开始传送、什么时候数据包结束等。并判断数据传送是否出错。FTP客户端要判断接受到的物理信号是否是传给本机的数据、并判断什么时候一段数据包开始传送、什么时候数据包结束等。并判断数据传送是否出错。物理层IE控制网卡接收物理信号、并判断多高的电压代表1或0。FTP客户端控制网卡接收物理信号、并判断多高的电压代表1或0。OSI参考模型的提出同时ISO提出了OSI的协议族软件，通过协议族软件为应用程序提供标准的网络服务，而不用每个网络软件都要自己编写这些网络通信的代码。减少了编写网络软件的难度。Openconnection保证了应用程序的通用性。物理介质发生变化只需更换相应的物理层、数据链路层的协议软件即可。IE的工作流程FTP客户端的工作流程IE将收到的网页数据显示给用户。FTP客户端要将收到的文件显示给用户应用层协议软件：VT、DS等表示层协议软件：ACSE等OSI表示层协议软件OSI会话层协议软件传输层协议软件TP0——TP4网络层协议软件ES-IS、IS-ISIEEE802.2HDLCIEEE802.3IEEE802.4FDDIRS-232RS-449X.21OSI参考模型相关概念网络体系结构（NetworkArchitecture）就是层、协议和服务构成的集合，具体来说就是为了使各种不同的计算机能够相互通讯，将所有需要完成的工作进行分类，划分成明确的层次，并规定出同等层进程的通信协议和上下层之间的接口及服务。层：OSI参考模型将网络通信分为7层；协议：网络同层实体间通信的语言。服务：下层要为上层提供服务来访问本层内的数据。网络体系结构是计算机网络的一种抽象的、层次化的功能模型。OSI参考模型相关概念-分层通信纵向通信在分层结构中，低层服务为高层服务提供服务，高层服务调用低层服务提供的服务。纵向通信的通信规则称为服务。横向通信分层结构中，对应的分层协同工作，以保证能够成功的完成通信。横向通信的通信规则称为协议。OSI参考模型相关概念协议栈：在网络中，为了完成通信，必须使用多层上的多种协议。这些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议栈(ProtocolStack)，也称为协议族(ProtocolSuite)。TCP/IP、TCP/IPversion6、IPX/SPX、AppleTalk、OSI可以查看安装哪些协议栈软件网络应用程序使用协议栈提供的网络服务进行通信。同一应用程序可以使用多种协议栈提供的网络服务进行通信。OSI参考模型相关概念对等实体：每一层中的活动元素通常被称为实体（entity）。实体可以是软件实体也可以是硬件实体。不同机器上的同一层实体叫做对等实体。服务提供者和服务用户：N层实体实现的服务为N+1层所利用。N层被称为服务提供者（serviceprovider），N+1层被称为服务用户（serviceuser）。服务是在服务接入点SAP（serviceaccesspoint）提供给上层使用的。OSI参考模型相关概念IDUInterfaceDataUnit，接口数据单元SAPServiceAccessPoint，服务访问点ICIInterfaceControlInformation，接口控制信息SDUServiceDataUnit，服务数据单元PCIProtocolControlInformation，协议控制信息PDUProtocolDataUnit，协议数据单元OSI参考模型发展现状1979年ISO公布的OSI参考模型。得到了大多数人的认可、他的分层思想现在已成为互联网网络通信的理论标准。但OSI协议族没有完全实现。所以事实上并没有哪个网络软件是使用OSI协议的。而相反TCP/IP协议族早已成熟实现，是Internet互联网基础。因此TCP/IP模型就成为了互联网网络通信的事实标准。OSI参考模型——物理层物理层功能：建立、维护和取消物理连接；规定电气特性；什么信号代表1、什么信号代表0；设备的物理尺寸等；数据单元：比特（bit）流使用的设备：中继器（repeater）和集线器（Hub）常见的物理层协议：IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5、FDDI、RS-232OSI参考模型——数据链路层数据链路层两个子层：媒体访问控制（MAC）逻辑链路控制（LLC）功能：建立、维持、释放网络实体间的连接；提供流量控制、差错控制、帧同步；通过使用接收系统的硬件地址或物理地址（即MAC地址）来寻址数据单元：帧frame使用的设备：网卡、网桥和交换机常见的数据链路层协议：IEEE802.2、IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5帧头数据帧尾OSI参考模型——数据链路层网桥工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）来转发帧，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。OSI参考模型——数据链路层交换机、二层交换机交换机维护一个MAC地址表，一开始这个地址表是空的。MAC地址端口号00010012003210012003300232OSI参考模型——网络层网络层功能：网络层将上层的数据组织成分组在各个通信子网的节点间传递。提供寻址方式、报文分组等功能。数据单元：分组packet使用的设备：路由器OSI模型提供了面向连接协议X.25PLP、无连接的协议CLNP。包头数据OSI参考模型——传输层传输层功能：端到端的协议。连接、流量控制、差错检测和重传等用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序传输层地址（即端口号）只支持面向链接的服务数据单元：报文OSI传输层协议：TP0——TP5报文头数据OSI参考模型——会话层、表示层、应用层会话层建立、管理和终止会话表示层系统的应用层送出的信息可被另一个系统的应用层所读取。利用一种公用的信息表示格式翻译多种信息。数据表示、数据安全、数据压缩应用层网络服务与使用者应用程序间的一个接口OSI参考模型第7层到第2层都要进行数据封装，在上层传来的数据前加封装头（Head）。第2层为了实现帧同步，不仅要加封装头（Head），而且要加封装尾（Tail）。第１层不再进行封装，直接传输比特流。OSI参考模型——通信过程主机A交换机路由器1路由器2主机B应用层表示层会话层传输层网络层数据链接层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链接层物理层数据链接层物理层网络层数据链接层物理层网络层数据链接层物理层OSI参考模型——通信过程交换机工作在二层、路由器工作在三层通信子网由OSI模型的下三层实现传输层和网络层的边界是通信子网和信息子网的边界传输层是端到端的。只有在两端传输层的数据报文才被重新组装出来。TCP/IP参考模型参考模型OSI参考模型TCP/IP参考模型概念明确区分服务、接口、协议没有明确区分服务、接口、协议层数量7层4层通信模式网络层支持无连接和面向连接的通信网络层只支持无连接通信传输层仅支持面向连接的通信传输层支持无连接和面向连接的通信TCP/IP协议族TCP/IP协议族——理解网络层使用IP地址来寻址。接入互联网就必须要有一个的IP地址。Icmp协议。PingARP协议。RARP协议。查看IP地址：ipconfig、ifconfig查看MAC地址：ipconfig/all查看ARP缓存：arp查看选路情况：tracert(-hd)、traceroute路由器、路由表、默认路由TCP/IP协议族——理解传输层端口号。1-1023保留端口netstatNetstat–anNetstat–eNetstat-sTCP/IP协议族——理解应用层DNS、Nslookupftp网关、应用层网关、proxy典型试题分析2008年上●浏览器与Web服务器通过建立（21）连接来传送网页。（21）A．UDP B．TCP C．IP D．RIP●在TCP协议中，采用（22）来区分不同的应用进程。（22）A．端口号 B．IP地址 C．协议类型 D．MAC地址典型试题分析2008年上●TCP是互联网中的传输层协议，使用（23）次握手协议建立连接。这种建立连接的方法可以防止（24）。（23）A．1 B．2 C．3 D．4（24）A．出现半连接 B．无法连接 C．产生错误的连接 D．连接失效典型试题分析2008年上●ARP协议的作用是由IP地址求MAC地址，ARP请求是广播发送，ARP响应是（25）发送。（25）A．单播 B．组播 C．广播 D．点播典型试题分析2008年上●某网络结构如下图所示。在Windows操作系统中，Server1通过安装（28）组件创建Web站点。PC1的用户在浏览器地址栏中输入后无法获取响应页面，管理人员在Windows操作系统下可以使用（29）判断故障发生在网络A内还是网络A外。如果使用ping7命令对服务器Server1的问题是进行测试，响应正常，则可能出现（30）。（28）A．IISB．IE C．WWWD．DNS（29）A．ping7B．tracert7C．netstat7D．arp7（30）A．网关故障 B．线路故障C．域名解析故障D．服务器网卡故障典型试题分析2008年上●在Windows环境下，DHCP客户端可以使用（35）命令重新获得IP地址，这时客户机向DHCP服务器发送一个（36）数据包来请求租用IP地址。（35）A．ipconfig/release B．ipconfig/reloadC．ipconfig/renew D．ipconfig/all（36）A．Dhcpoffer B．Dhcpack C．Dhcpdiscover D．Dhcprequest典型试题分析2008年上典型试题分析2008年上●某银行为用户提供网上服务，允许用户通过浏览器管理自己的银行账户信息。为保障通信的安全，该Web服务器可选的协议是（45）。（45）A．POP B．SNMP C．HTTP D．HTTPS●（46）不属于电子邮件协议。（46）A．POP3 B．SMTP C．IMAP D．MPLS●某客户端采用ping命令检测网络连接故障时，发现可以ping通及本机的IP地址，但无法ping通同一网段内其他工作正常的计算机的IP地址。该客户端的故障可能是（47）。（47）A．TCP/IP协议不能正常工作B．本机网卡不能正常工作C．本机网络接口故障 D．DNS服务器地址设置错误典型试题分析2007年下典型试题分析2007年下典型试题分析2007年下典型试题分析2007年下典型试题分析2007年上关于ARP表，以下描述中正确的是。A.提供常用目标地址的快捷方式来减少网络流量B.用于建立IP地址到MAC地址的映射C.用于在各个子网之间进行路由选择D.用于进行应用层信息的转换典型试题分析2007年上典型试题分析2007年上FTP使用的传输层协议为（29）；FTP的默认的控制端口号为（30）。A.HTTPB.IPC.TCPD.UDPA.80B.25C.20D.21典型试题分析POP3协议采用（38）模式，当客户机需要服务时，客户端软件（OutlookExpress或FoxMail）与POP3服务器建立（39）连接。A.Browser/ServerB.Client/Server C.PeertoPeerD.PeertoServerA.TCPB.UDPC.PHPD.IP2007年上典型试题分析SNMP采用UDP提供数据报服务，这是由于（48）。A.UDP比TCP更加可靠B.UDP数据报文可以比TCP数据报文大C.UDP是面向连接的传输方式D.采用UDP实现网络管理不会太多增加网络负载2007年上典型试题分析嗅探器可以使网络接口处于杂收模式，在这种模式下，网络接口（50）。A.只能够响应与本地网络接口硬件地址相匹配的数据帧B.只能够响应本网段的广播数据帧C.只能响应组播信息D.能够响应流经网络接口的所有数据帧2007年上典型试题分析以下协议中属于传输层的是（68）。A.UCPB.UDPC.TDPD.TDC2007年上典型试题分析2006年下典型试题分析2006年下典型试题分析2006年下典型试题分析2006年下典型试题分析关于无连接的通信，下面的描述中正确的是（17）。A．由于为每一个分组独立地建立和释放逻辑连接，所以无连接的通信不适合传送大量的数B．由于通信对方和通信线路都是预设的，所以在通信过程中无须任何有关连接的操作C．目标的地址信息被加在每个发送的分组上D．无连接的通信协议UDP不能运行在电路交换或租用专线网络上2006年上典型试题分析下面信息中（20）包含在TCP头中而不包含在UDP头中。A．目标端口号B．顺序号C．发送端口号D．校验和2006年上典型试题分析某校园网用户无法访问外部站点4，管理人员在windows操作系统下可以使用（43）判断故障发生在校园网内还是校园网外。A．ping4B．tracert4C．netstat4D．arp42006年上典型试题分析以太网中的帧属于（19）协议数据单元。A.物理层B.数据链路层C.网络层D.应用层使用traceroute命令测试网络可以（41）。A.检验链路协议是否运行正常B.检验目标网路是否在路由表中C.检验应用程序是否正常D.显示分组到达目标经过的各个路由器2005年下典型试题分析能显示IP、ICMP、TCP、UDP统计信息的Windows命令是（42）。A.netstat-sB.netstat-e C.netstat–rD.netstat–a在路由表中设置一条默认路由，目标地址应为（46），子网掩码应为（47）。A.B. C.D.A.B. C.55D.55

2005年下典型试题分析在OSI参考模型中，数据链路层处理的数据单位是（64）。A.比特B.帧C.分组D.报文在OSI参考模型中，上层协议实体与下层协议实体之间的逻辑接口叫做服务访问点（SAP）。在Internet中，网络层的服务访问点是（21）。

供选择的答案A．MAC地址B．LLC地址C．IP地址D．端口号2005年上典型试题分析在OSI参考模型中，实现端到端的应答、分组排序和流量控制功能的协议层A．数据链路层B．网络层 C．传输层D．会话层在Windows命令窗口输入（46）命令来查看DNS服务器的IP。A．DNSserverB．NslookupC．DNSconfigD．DNSip2005年上典型试题分析不使用面向连接传输服务的应用层协议是A．SMTPB．FTPC．HTTPD．SNMP在Windows中，ping命令的-n选项表示A．ping的次数B．ping的网络号C．数字形式显示结果D．不要重复，只ping一次

2005年上典型试题分析在Windows中，tracert命令的-h选项表示。A．指定主机名B．指定最大跳步数

C．指定达到目标主机的时间D．指定源路由在TCP/IP网络中，为各种公共服务保留的端口号范围是。A．1～255B．1～1023C．1～1024D．1～655352005年上典型试题分析Networkscanbeinterconnectedbydifferentdevices.Inthephysicallayer,networkscanbeconnectedby__(66)__orhubs,which