香農(nóng)定理與奈奎斯特定理問題：

數(shù)據(jù)速率即數(shù)據(jù)傳輸率，是單位時間內(nèi)在信道上傳送的信息(位數(shù))。

香農(nóng)定理

香農(nóng)定理總結(jié)出有噪聲信道的極限數(shù)據(jù)速率：在一條帶寬為W(HZ)，信噪比為S/N的有噪聲信道的極限數(shù)據(jù)速率Vmax為：

Vmax=W log2(1+S/N) 單位(b/s)

分貝與信噪比的關(guān)系為：

dB=10log10S/N dB的單位為 分貝

例：設(shè)信道帶寬為4kHz，信噪比為30dB，按照香農(nóng)定理，信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率約等于?

解：1，根據(jù)題意例出香農(nóng)定理算式：Vmax=Wlog2(1+S/N)

2, 例出信噪比關(guān)系：dB=10log10S/N

3, 計算 30dB=10log10S/N 則S/N=1000

4，Vmax=4Khz log2(1+1000)=4000x10 =40000b/s=40kb/s

注意：此處出現(xiàn)單位換算一次，1 kb/S=1000b/s

尼奎斯特定理

有限帶寬無噪聲信道的極限波特率，成為尼奎斯特定理，若信道帶寬為W(HZ),則最大碼元速率(波特率)為：

B=2W(baud)

碼元的信息量n與碼元的種類數(shù)N有如下關(guān)系，數(shù)據(jù)速率= 碼元速率(波特率)*碼元攜帶的信息量

n=log2N

所以，由尼奎斯特定理可得：

Vmax=B long2N=2 w log2N 單位(b/s)

例：設(shè)信道帶寬為 3400Hz，調(diào)制為 4 種不同的碼元，根據(jù) Nyquist 定理，理想信道的數(shù)據(jù)速率為?

解：1，根據(jù)題意例出尼奎斯特定理算式：Vmax=2 W long 2N

2, 直接套入數(shù)字：Vmax=2x3400xlog2(2次方)

3, Vmax=2x3400x2=13600b/S=13.6kb/s

注意：此處出現(xiàn)單位換算一次，13600b/s=13.6kb/2

例1：設(shè)信道采用2DPSK調(diào)制，碼元速率為300波特，則最大數(shù)據(jù)速率為

解：Vmax=B long2N=300x1=300b/s

例2：在異步通信中，每個字符包含1位起始位，7位數(shù)據(jù)位，1位奇偶效驗位和兩位終止位，若每秒傳送100個字符，采用4DPSK調(diào)制，則碼元速率為?有效數(shù)據(jù)速率為?

解：1，根據(jù)題意計算數(shù)據(jù)速率為 (1+7+1+2)*100=1100b/s

2，由尼奎斯特定理得出，1100b/s=B*log2^4

3，B=1100/2=550baud

4, 有效數(shù)據(jù)速率，即單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位，即7*100=700b/S

E1與T1問題

E1載波基本幀由32個子信道組成，其中30個子信道用于傳送話音數(shù)據(jù)，2個子信道CH0和CH16用于傳送控制命令，該基本幀的傳送時間為125us。

在E1載波中，每個子信道的數(shù)據(jù)速率是64Kb/s，E1載波的控制開銷占6.25%

E1信道的數(shù)據(jù)速率是2.048Mb/s

T1載波的每個信道的數(shù)據(jù)速率為64kb/s，T1信道的總數(shù)據(jù)速率是1.544Mb/s

E3的數(shù)據(jù)速率是34.368Mb/s ，T3信道的數(shù)據(jù)速率為44.736Mb/s

HDLC

高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議是一種面向比特的同步鏈路控制協(xié)議，采用01111110作為標(biāo)志以確定幀的邊界。

數(shù)據(jù)傳輸延遲問題

總延遲T=發(fā)送延遲T1+傳輸延遲T2

注意：電信號在電纜上傳播的速度為光速的2/3，即20wkm/s

衛(wèi)星傳送信號的延遲恒定為270ms

例：在相隔2000km的兩地間通過電纜以4800b/s的速率傳送3000比特長的數(shù)據(jù)包，從開始發(fā)生到接收數(shù)據(jù)需要的時間是:?，如果用50Kb/s的衛(wèi)星信道傳送，則需要的時間是?

解：

對于電纜：

傳輸延遲T1=2000km/(20km/ms)=10ms

發(fā)送延遲T2=3000b/(4800b/s)=625ms

T=T1+T2=625ms+10ms=635ms

對于衛(wèi)星：

傳輸延遲 T1=270ms

發(fā)送延遲 T2=3000 b/(50kb/s)=60ms

T=T1+T2=270ms+60ms=330ms

注意：衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)時與地面相隔距離無關(guān)。

數(shù)字化技術(shù)PCM計算問題

PCM主要經(jīng)過3個過程：采樣，量化和編碼。

f=1/T≥2fmax

f為采樣頻率，T為采樣周期， fmax為信號的最高頻率。

例：設(shè)信道帶寬為3400HZ，采用PCM編碼，采樣周期為125μs，每個樣本量化為128個等級，則信道的數(shù)據(jù)速率為?

解：f=1s/125us=8000Hz

8000Hz>3400Hz*2

128=2的7次方

則：數(shù)據(jù)速率=8000Hz*7=56000b/S=56kb/s

CSMA/CD以太幀最小幀長計算問題

最小幀長與數(shù)據(jù)速率的比值必須大于等于傳輸距離與傳輸速率的比值

設(shè)L為最小幀長，R為數(shù)據(jù)速率，S為兩端距離，V為傳輸速度，則

L/R≥2(S/V)

例，一個運行CSMA/CD的協(xié)議的以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)速率為1GB/S，網(wǎng)段長1KM，

信號速度為200000KM/S，則最小幀長度為?

解，L/R≥2(S/V)

即 L/1(gb/s)=2x(1km/20000(m/s))

即 L=10000b

注意單位換算問題

1GB/S=1000 000 000b/s

CSMA/CD考點匯總：

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測機制。CSMA/CD采用一種稱為二進制后退算法，這種方法在重負荷時仍能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效分解沖突。

CSMA/CD，不適于所有802.3以太網(wǎng)，在10千兆位以太網(wǎng)就忽略了CSMA/CD。

非堅持的CSMA：線路忙，等待一段時間，再偵聽;不忙時，立即發(fā)送;減少沖突，信道利用率降低：

1堅持的CSMA：線路忙，繼續(xù)偵聽;不忙時，立即發(fā)送;提高信道利用率，增大沖突：

p堅持的CSMA：線路忙，繼續(xù)偵聽;不忙時，根據(jù)p概率進行發(fā)送，另外的1-p概率為繼續(xù)偵聽(p是一個指定概率值);有效平衡，但復(fù)雜：

CSMA/CA考點匯總

CSMA/CA：帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問，發(fā)送包的同時不能檢測到信道上有無沖突，只能盡量避免。

所有站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時間(繼續(xù)監(jiān)聽)才能發(fā)送下一幀。這段時間成為幀間間隔IFS(inter frame space)，每一個發(fā)送站維持一個后退計算器，并監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上的通信。

CSMA/CA 協(xié)議適用于突發(fā)性業(yè)務(wù)。

各個發(fā)送站在兩次幀間間隔(IFS)之間進行競爭發(fā)送。

OSI/RM各層功能簡介

7、應(yīng)用層 application layer 處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

6、表示成 presentation layer 數(shù)據(jù)表示，數(shù)據(jù)壓縮

5、會話層 session layer 互聯(lián)主機通信

4、傳輸層 transport layer 端到端應(yīng)帶，分組排序，流量控制

3、網(wǎng)絡(luò)層 network layer 分組傳輸和路由選擇

2、數(shù)據(jù)鏈路層 data link layer 傳送以幀為單位的信息

1、物理層 physical layer 二進制數(shù)據(jù)傳輸

各協(xié)議注意事項：

網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)訪問點是ip地址。

BGP協(xié)議是一種路由協(xié)議，BGP報文封裝在TCP報文中，

BGP報文類型有：建立鄰居關(guān)系的open，對open請求應(yīng)答的keepalive，發(fā)送路由更新的update報文，通告路由錯誤的notification報文。

ICMP工作在網(wǎng)絡(luò)層，ICMP報文封裝在IP數(shù)據(jù)報中傳輸，是一種面向連接。

ICMP報文用于測試目的主機或路由器是否可達，回聲請求用于確實是否連通，

路由重定向即更改路由器的跳步順序。

SNMP基于UDP傳輸方式。

TFTP提供不可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)，承載在UDP上。

ARP和RARP協(xié)議，在TCP/IP協(xié)議族中屬于網(wǎng)絡(luò)層，在OSI模型中屬于數(shù)據(jù)鏈路層，ARP報文封裝在以太幀中。

使用ADSL撥號上網(wǎng)，需要在用戶端安裝ARP協(xié)議來建立IP地址到MAC地址間的映射。

TCP報頭的最小長度是20字節(jié)。

在TCP協(xié)議中，采用端口號來區(qū)分不同的應(yīng)用進程。

TCP進行流量控制的方法是使用可變大小的滑動窗口協(xié)議。

在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，為各種公共服務(wù)保留的端口號為1-1023。

127.0.0.1是IPV4環(huán)回地址，它被分配給了一個內(nèi)部環(huán)回接口，此接口可供節(jié)

點用來向自己發(fā)送數(shù)據(jù)包。該地址既可以作為目標(biāo)地址，也可以作為源地址。

自動專用IP地址(automatic private ip address APIPA)地址范圍是169.254.0.0-169.254.255.255 ，在網(wǎng)絡(luò)故障找不到DHCP服務(wù)器或DHCP服務(wù)器失效時使用。

如果幀編號字段為K位，對于選擇重發(fā)ARQ協(xié)議，發(fā)送窗口大小為W≤2的K-1次方，對于后退N幀的ARQ協(xié)議，則窗口大小為W≤2的K次方-1。

Ipv4協(xié)議頭中標(biāo)識符字段的作用是用于分段和重裝。

當(dāng)TCP實體要建立連接時，其段頭中的SYN標(biāo)識置1。

UDP協(xié)議在IP層上提供了端口尋址功能。

Ipv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元表示松散源路由功能的擴展頭部是路由選擇頭部，如果有多個

擴展頭部，第一個擴展頭部為逐條頭部。

Ipv6中，地址類型由格式前綴來區(qū)分，Ipv6可集聚全球單播地址的格式前綴是001

Ipv6 中，0:0:0:0:0:0:0:0表示不確定地址，不能分配給任何節(jié)點，0:0:0:0:0:0:0:1表示回環(huán)地址，節(jié)點用這種地址向自身發(fā)送ipv6分組

Ipv6的“鏈路本地地址”是將主機的MAC地址附加在地址前綴1111 1110 10之后產(chǎn)生的。

telnet采用客戶端/服務(wù)器工作方式，采用NVT(網(wǎng)絡(luò)虛擬終端)格式，實現(xiàn)客戶端和服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸。

DNS服務(wù)器中，主域名服務(wù)器具有一個或幾個域的授權(quán)，并負責(zé)維護這個區(qū)域的所有域名信息。輔助域名服務(wù)器作為主域名服務(wù)器的備份服務(wù)器提供域名解析服務(wù)。轉(zhuǎn)發(fā)域名服務(wù)器主要負責(zé)非本地域名的查詢。緩存域名服務(wù)器可以通過自己的查詢操作建立地址緩存的服務(wù)器，它沒有域名數(shù)據(jù)庫。任何一個internet用戶可以使用整個域名樹上的任何一個域名服務(wù)器來解析域名。

在域名解析過程中，緩存域名服務(wù)器獲取的解析結(jié)果耗時最短。

DNS服務(wù)器在名稱解析過程中正確的查詢順序是 本地緩存記錄→區(qū)域記錄→轉(zhuǎn)發(fā)域名服務(wù)器→根域名服務(wù)器。

DNS服務(wù)器進行域名解析時，采用遞歸方法，發(fā)送域名請求為1條，迭代則是多條。

DNS資源記錄中記錄類型(record-type)有多種，SOA是授權(quán)，NS是域名，A是IP地址，CNAME是別名，MX是郵件，PTR是指針。

DNS中，沒有域名數(shù)據(jù)庫的是緩存域名服務(wù)器。

ftp命令中，用來設(shè)置客戶端當(dāng)前工作目錄的命令是lcd。

http協(xié)議中，用來讀取一個網(wǎng)頁的操作方法是GET。

常見協(xié)議的端口號：

FTP 20數(shù)據(jù)21控制 ，F(xiàn)TP協(xié)議中，控制連接是由客戶端主動建立的，是服務(wù)器客戶端程序。

telnet23，為了使異構(gòu)計算機和操作系統(tǒng)間的Telnet交互操作成為可能，Telnet協(xié)議定義了一種通用字符終端作為數(shù)據(jù)和命令在Internet上的傳輸方式，即NVT(Net Virtual Terminal，網(wǎng)絡(luò)虛擬終端)

smtp25，DNS53(TCP和UDP都它都能用) TFTP69， HTML80，SNMP161。 DHCP67、68 ，DHCP客戶端不能從DHCP服務(wù)器獲得web服務(wù)器的IP地址。

Pop3協(xié)議采用Client/server模式，客戶端與服務(wù)器建立TCP連接，占用TCP端口110。

HTTPS是一種安全的HTTP協(xié)議，它使用SSL來保證信息安全，使用TCP的443端口來發(fā)送和接收報文。HTTPS安全機制工作在傳輸層。

SSL：secure socket layer 是目前解決傳輸層安全問題的一個主要協(xié)議，基于TCP協(xié)議上提供可靠的端到端安全服務(wù)，SSL協(xié)議使用的默認(rèn)端口是443

IPSEC，通過擴充認(rèn)證頭AH及對報文內(nèi)容進行加密封裝ESP有效的保障網(wǎng)絡(luò)安全。IPSEC是網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議。

TLS(transport layer security) 傳輸層安全協(xié)議，是確保互聯(lián)網(wǎng)上通信應(yīng)用和其用戶隱私的協(xié)議，TLS由兩層構(gòu)成，TLS記錄協(xié)議和TLS握手協(xié)議，TLS屬于傳輸層安全協(xié)議。

報文摘要算法MD5的輸出是128位，SHA-1的輸出是160位。

SNMP：simple network management protocol ,簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，端口161，用來對通信線路進行管理，SNMP service為windows發(fā)送SNMP請求報文，并能對SNMP報文進行解析服務(wù)，而SNMP trap service (trap[陷阱])用以監(jiān)聽被管主機發(fā)送來的陷入報文的服務(wù)。

PGP(Pretty Good Privacy)，是一個基于RSA公匙加密體系的郵件加密軟件?？梢杂盟鼘︵]件保密以防止非授權(quán)者閱讀，它還能對郵件加上數(shù)字簽名從而使收信人可以確認(rèn)郵件的發(fā)送者，并能確信郵件沒有被篡改。

DNS，是域名系統(tǒng)(Domain Name System)的縮寫，它是因特網(wǎng)的一項核心服務(wù)，它作為將域名和IP地址相互映射的一個分布式數(shù)據(jù)庫，能夠使人更方便的訪問互聯(lián)網(wǎng)，而不用去記住能夠被機器直接讀取的IP數(shù)串，使用端口53.

DNS查詢模式

1.遞歸查詢:

一般客戶機和服務(wù)器之間屬遞歸查詢，即當(dāng)客戶機向DNS服務(wù)器發(fā)出請求后,若DNS服務(wù)器本身不能解析,則會向另外的DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請求，得到結(jié)果后轉(zhuǎn)交給客戶機;

2.迭代查詢(反復(fù)查詢):

一般DNS服務(wù)器之間屬迭代查詢，如：若DNS2不能響應(yīng)DNS1的請求，則它會將DNS3的IP給DNS2，以便其再向DNS3發(fā)出請求;

路由協(xié)議

RIP每30秒，IGRP每90秒一次發(fā)布路由更新。OSPF不論是否網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生改變，每10秒發(fā)送一次hello數(shù)據(jù)包，OSPF如果40秒沒有收到hello分組，就認(rèn)為對方不存在。

IGRP(interior gatway routing protocol)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議，是一種動態(tài)距離向量路由協(xié)議，由思科設(shè)計，使用組合用戶配置尺度，包括帶寬，延遲，可靠性和最大傳輸單元 (MTU)。

IGRP協(xié)議的路由度量一般情況下可以簡化為跳步數(shù)。

默認(rèn)情況下，IGRP每隔90秒發(fā)送一次路由更新廣播，在3個更新周期內(nèi)(270秒)，沒有從路由中的第一個路由器接收到更新，則宣布路由不可訪問。

IGRP配置為：

Router(config)#router igrp 10

Router(config)-router)#network 192.168.20.0

IGRP不支持可變長子網(wǎng)掩碼

RIPV1與RIPV2

RIPV2是一個距離矢量路由協(xié)議，相比RIPV1具有三處改進：

1，使用組播而不是RIPV1的廣播來傳播路由更新。

2，采用觸發(fā)更新機制來加速路由收斂，即出現(xiàn)變化時向鄰居發(fā)送更新報文，可以不必等待更新周期。

3，支持無類域間路由CIDR，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計更加具有伸縮性。

RIPV1與V2具有共同點是，以跳步數(shù)來度量路由費用，允許最大跳步數(shù)為15跳。

OSPF：開放最短路徑路由協(xié)議

OSPF是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，在同一層的區(qū)域內(nèi)與其他所有路由器交換鏈路狀態(tài)公告(LSA)信息。OSPF的工作是有層次的，其層次中最大實體為自制系統(tǒng)(AS)。AS是遵循共同路由策略統(tǒng)一管理下的網(wǎng)絡(luò)群，擁有多個接口的路由器可以加入多個區(qū)間，這些路由器成為邊緣路由器，分別為每個區(qū)間保存其拓撲數(shù)據(jù)庫。

OSPF主干負責(zé)在區(qū)間分發(fā)路由信息，包含所有的區(qū)間邊緣路由器，非全部屬于某區(qū)間的網(wǎng)絡(luò)及其相連的路由器。

SPF算法是OSPF的基礎(chǔ)，用OSPF hello協(xié)議來獲取鄰居信息，hello包也含有keepalive功能。自治系統(tǒng)號由16比特組成，共有65533個取值。

OSPF采用Hello協(xié)議分組來維持與鄰居的連接，采用LSA(鏈路狀態(tài)廣播信息)和這些路由器交換鏈路狀態(tài)信息。在默認(rèn)情況下，40秒沒有收到hello分組，就認(rèn)為對方不存在。

每一個路由器都包含同一AS種的數(shù)據(jù)庫項

在同一區(qū)域中，所有OSPF路由器都維護一個相同的AS結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。使用Dijkstra算法來計算每一個目的路由器的距離。

使用LSA(link state adrertsement)鏈路狀態(tài)通告來更新和維護拓撲數(shù)據(jù)庫。

BGP(Bord Gateway protocol)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議，是運行在TCP上的一種自治系統(tǒng)的路由協(xié)議，采用觸發(fā)性的路由更新機制，不交換整個BGP表，而只更新發(fā)生變化的路由條目。路由更新是由update消息來完成的，當(dāng)沒有路由更新傳送時，BGP會話用keepalive消息來驗證連接的可用性。Keepalive包很小，可以節(jié)省帶寬，協(xié)商發(fā)生錯誤時，BGP會向雙方發(fā)送notification消息來通知錯誤。

在BGP協(xié)議中，open報文用于與相鄰的另一個BGP發(fā)言人建立相鄰關(guān)系，update報文用于確認(rèn)open報文，以及周期性證實相鄰邊界路由的存在，notification用于發(fā)送檢測到的差錯，BGP支持CIDR，擁有豐富的路由過濾和路由策略。

STP：spanning tree protocol 生成樹協(xié)議，STP要求每個網(wǎng)橋分配一個唯一的標(biāo)識(BID)，BID通常由優(yōu)先級(2 bytes)和網(wǎng)橋MAC地址(6bytes)構(gòu)成。

交換機優(yōu)先級以4096為塊大小遞增或遞減，默認(rèn)值為32768。根據(jù)選舉規(guī)則，選擇較小的交換機，當(dāng)優(yōu)先級相同的時候，查找最小的MAC地址成為根交換機。

MPLS多協(xié)議標(biāo)簽交換，是一種快速數(shù)據(jù)包交換和路由的體系，它為網(wǎng)路哦數(shù)據(jù)流量提供了目標(biāo)路由，轉(zhuǎn)發(fā)和交換等能力，它擁有管理不同形式通信流的機制。

MPLS網(wǎng)絡(luò)由核心部分的標(biāo)簽交換路由器LSR和邊緣部分的標(biāo)簽邊緣路由器LER組成。

LER的作用是分析IP包頭，決定相應(yīng)的傳送級別和標(biāo)簽交換的路徑LSP

MPLS工作流程：

1、由LDP(標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議)和傳統(tǒng)路由協(xié)議(ospf)等在LSR中建立路由表和標(biāo)簽映射表。

2、在MPLS出口處的LER接收IP包，完成三層功能，并給IP包打上標(biāo)簽。

3、在MPLS出口處的LER將分組中的標(biāo)簽去掉后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

4、LSR不再對分組進行第三層處理，只根據(jù)分組上的標(biāo)簽交換單元進行轉(zhuǎn)發(fā)。

MPSL格式 2層頭部###MPLS頭部###ip頭部###數(shù)據(jù)

嚴(yán)格源路由選項規(guī)定，IP數(shù)據(jù)報要經(jīng)過路徑上的每一個路由器，相鄰路由器間不得有中間路由器，并且所經(jīng)過的路由器順序不可更改，而松散源路由選項只會給出IP數(shù)據(jù)報必須經(jīng)過源站指定的路由器，并不給出一條完備的路徑，即松散源路由指IP分組必須經(jīng)過源站指定的路由器，不規(guī)定路徑。