【25软考网工笔记】第一章 计算机网络概述
目录
一、计算机网络发展与分类
1. 计算机网络形成和发展
1)ICT
2)计算机网络的发展
3)我国互联网发展
2. 计算机网络分类
1)通信子网和资源子网
2)PAN、LAN、MAN、WAN
3)其他分类方式
3. 计算机网络应用
1)应用概述
2)例题
3)例题
4)视频监控网络拓扑分析
本节知识小结
二、OSI和TCP/IP参考模型
1.OSI模型
2.TCP/IP 参考模型
3.两者的比较
1)例题
2)例题
3)例题
三、数据封装与解封
1.封装
2.解封
1)例题
2)例题
3)例题
一、计算机网络发展与分类
1. 计算机网络形成和发展
1)ICT
- ICT: 信息技术(IT)与通信技术(CT)的结合,即ICT(Information and Communications Technology)。
- 应用: 在华为认证中,ICT工程师是未来发展的趋势,融合了IT和CT的技术。
2)计算机网络的发展
- 早期网络
- 时间: 早期阶段
- 应用: 主要在军事和特定领域使用,如美国空军的SABRE-I防空系统、飞机订票系统。
- 典型例子: ARPAnet,作为互联网的前身。
- 厂商独立发展阶段
- 时间: 第二阶段
- 特点: 各个厂商独立发展,形成自己的标准和体系结构,如IBM的SNA,DEC的DNA。
- 标准化阶段
- 时间: 第三阶段
- 特点: 全面的标准化,OSI参考模型成为重要标准,尽管未普及,但为TCP/IP模型奠定基础。
- TCP/IP: 现在的互联网使用的主要协议。
3)我国互联网发展
- 1987年: 钱天白教授通过意大利公用分组交换网ITAPAC发出我国第一封电子邮件。
- 1989年: 国家计委组织建立中关村地区教育与科研示范网络(NCFC)。
- 1992年: NCFC建设完成,连接北京大学、清华大学和中国科学院。
- 1994年: 接入国际Internet的64k专线。
- 1997年: 组建中国互联网络信息中心(CNNIC)。
- 截至2023年6月:
- 网民规模达10.79亿人
- 域名总数3024万个
- IPv6地址数量68055块/32
- IPv6活跃用户数7.67亿
- 互联网宽带接入端口11.1亿个
- 光缆线路总长度6196万公里
- 移动电话基站1129万个,其中5G基站293.7万个
- 活跃App数量260万款
- 物联网终端用户21.23亿户
2. 计算机网络分类
1)通信子网和资源子网
- 通信子网: 包含通信节点(如集线器、交换机、路由器、防火墙等)和通信链路(如电话线、同轴电缆、无线电线路、卫星线路、微波中继线路和光纤缆线),负责中间传递信息。
- 资源子网: 包含用户资源,如PC、服务器等,负责存储和访问资源。
2)PAN、LAN、MAN、WAN
- 个人网(PAN): 覆盖范围一般20米以内,典型案例如蓝牙、家庭Wi-Fi,由个人运营。
- 局域网(LAN): 覆盖大楼内部或园区内部,典型案例如校园网、企业内部网络。
- 城域网(MAN): 覆盖建筑物之间或城区内,由运营商或教育部门管理,如教育城域网、运营商城域网。
- 广域网(WAN): 覆盖国内或国际范围,主要由运营商负责,典型案例如运营商骨干网。
3)其他分类方式
- 按交换技术分类:
- 电路交换网络: 类似快递,独占资源,如传统电话网络。
- 报文交换网络: 将原始数据进行拆散,一跳一跳进行传送,传送数据之前先建立虚电路。
- 分组交换网络: 数据分组传送,虚电路(如X.25、FR、ATM)和数据报(如IP)两种方式,数据报传送前不用建立虚电路,数据到达目的地可走多条路径。
- 按协议分类: 如IP网、IPX网等,其中IPX网络已被淘汰。
- 按传输介质分类:
- 无线网: 如Wi-Fi、蓝牙等。
- 有线网: 可分为双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络等。
- 按用途分类: 如教育网络、科研网络、商业网络及企业网络等。
3. 计算机网络应用
1)应用概述
- 应用类型: 计算机网络应用广泛,包括电子商务、远程协作、网上购物、远程教育、网上购票、远程医疗、网上转账、网上办公、政府部门的电子政务、校园网上办公系统等。
- 发展趋势: 随着时代的发展,网络应用越来越多,涵盖信息发布、娱乐、社交、学习、医疗等多个领域。
2)例题
题目解析
- 题干: 网络应用需要考虑实时性,以下网络服务中实时性要求最高的是哪一个?
- 选项分析:
- A. 基于SNMP协议的网管服务
- B. 视频点播服务
- C. 邮件服务
- D. Web服务
- 答案: B
- 解析:
- 一般应用时延要求200ms以内。
- 音视频时延要求50ms以内,故视频点播服务对实时性要求最高。
- 基于SNMP的网管服务虽然业务重要性高,但对延迟没有太高的要求。
3)例题
题目解析
- 题干: 对网络进行QoS规划时,划分了语音业务、管理业务、IPTV业务、上网业务,其中优先级最高和最低的是哪一种?
- 答案:
- 优先级最高: 管理业务
- 优先级最低: 上网业务
- 解析:
- 业务优先级从高到低排序:管理业务、语音业务/IPTV业务、上网业务。
- 管理业务优先级最高,上网业务优先级最低。
4)视频监控网络拓扑分析
网络架构
- 企业概况: 占地500亩,有五层办公楼1栋,大型仓库10栋。
- 设备部署:
- Switch A、服务器、防火墙、管理机、Router A等部署在办公楼一层的数据机房中。
- Switch B部署在办公楼一层配线间作为接入设备。
- Switch C和Switch D分别部署在仓库1和仓库2,用于接入摄像头。
- 接入方式: 各仓库的交换机与Switch A相连,办公楼其他楼层及仓库的交换机接入方式与Switch B、C、D相同。
带宽需求分析
- 摄像头配置: 每栋仓库内外配置16台视频监控,共计160台。
- 传输质量: 若接入的IPC采用1080P的图像传输质量。
- 带宽需求:
- 每路摄像头带宽需求为4M。
- 一个仓库的带宽需求为
16∗4=64M16 * 4 = 64M16∗4=64M
- Switch C作为接入交换机,使用百兆交换机满足带宽要求。
- Switch A作为核心交换机,需接入10个仓库的视频数据,总带宽需求为
160∗4=640M160 * 4 = 640M160∗4=640M,故需使用千兆交换机。
结论: Switch C可以使用百兆链路,Switch A不能使用百兆,带宽不够。
答案与解析
- 【参考答案】Switch C可以使用百兆链路,Switch A不能使用百兆,带宽不够。
- 【summer解析】参考下表,1080P视频带宽需求一般为4M,Switch C下有16路IPC,带宽需求:164=64M,低于100M,且有一定富余,可以通过百兆交换机接入。SwitchA下有160路IPC,共计带宽需求:1604=640M,远超百兆,故至少需要配置千兆交换机。
- 分辨率、帧数与带宽需求对应关系:
本节知识小结
知识点 | 核心内容 | 考试重点/易混淆点 | 难度系数 |
计算机网络基本概念 | 计算机网络是计算机技术与通信技术的结合,即ICT(IT+CT) | ICT概念及其组成(IT与CT) | 🌟 |
ICT发展趋势 | 华为认证变化体现ICT融合趋势 | 华为认证从HCNA到HCIA的变化意义 | 🌟🌟 |
软考与网络工程师 | 软考全称及网络工程师证书属于IT考试下的CT方向 | 软考与网络工程师的关系 | 🌟🌟 |
通信工程师考试 | 通信工程师考试与软考网络工程师内容相似度 | 两者考试内容70%相同,如VLAN、OSPF等 | 🌟🌟🌟 |
计算机网络发展 | 计算机网络发展的三个阶段:早期网络、厂商独立发展、全面标准化 | 各阶段特点与代表事件 | 🌟🌟 |
我国互联网发展 | 最早电子邮件、教育网前身、国际专线接入、CNNIC成立等 | 我国互联网发展的重要里程碑 | 🌟 |
计算机网络分类 | 按通信子网与资源子网、覆盖范围、交换技术等分类 | 分类方式及各自特点 | 🌟🌟🌟 |
通信子网与用户资源子网 | 通信子网包含通信节点和链路,用户资源子网包含服务端与客户端 | 两者区别与组成 | 🌟 |
局域网重点学习 | 局域网是网络工程师需要重点学习的网络类型 | 局域网在网络工程中的重要性 | 🌟 |
网络应用与实时性 | 网络应用实时性要求,如音视频业务延迟需控制在50毫秒以内 | 实时性要求与具体应用 | 🌟🌟 |
网络业务优先级 | 管理业务优先级最高,上网业务优先级最低 | 业务优先级排序与原因 | 🌟🌟 |
视频监控应用分析 | 仓储企业网络拓扑分析,百兆交换机是否满足带宽要求 | 带宽计算与交换机选择 | 🌟🌟🌟🌟 |
二、OSI和TCP/IP参考模型
- TCP/IP 来源于OSI
- OSI未实际使用
1.OSI模型
OSI模型将网络通信的功能划分为七个层次,从下到上依次为:
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
各层功能
- 物理层:负责处理物理介质上的信号传输,包括电缆、光纤、无线等介质的特性,以及信号的编码、调制和解调等。
- 数据链路层:将物理层接收到的信号转换为数据帧,并进行差错检测和纠正,同时负责将数据帧从一个节点传输到另一个节点。
- 网络层:负责将数据从源节点传输到目标节点,通过路由选择算法确定数据的传输路径,并进行数据包的分片和重组。
- 传输层:为应用程序提供端到端的通信服务,确保数据的可靠传输,主要协议有 TCP 和 UDP。
- 会话层:负责建立、维护和管理会话,提供会话的同步和恢复功能。
- 表示层:对数据进行转换、加密和解密、压缩和解压缩等处理,确保数据在不同系统之间的正确表示。
- 应用层:为用户提供各种网络应用服务,如 HTTP、FTP、SMTP 等。
OSI参考模型各层功能如下:
2.TCP/IP 参考模型
TCP/IP 参考模型是互联网采用的网络体系结构模型,它由四个层次组成,从下到上分别是:
网络接口层、网际层、传输层和应用层。
各层功能
- 网络接口层:负责将数据帧发送到物理网络上,并从物理网络上接收数据帧,它包含了 OSI 参考模型中的物理层和数据链路层的功能。
- 网际层:负责将数据包从源节点传输到目标节点,通过 IP 协议实现地址分配、路由选择和数据包的分片和重组等功能。
- 传输层:与 OSI 参考模型中的传输层功能类似,为应用程序提供端到端的通信服务,主要协议有 TCP 和 UDP。
- 应用层:包含了各种应用层协议,如 HTTP、FTP、SMTP、DNS 等,为用户提供各种网络应用服务。
3.两者的比较
相同点
- 都分层,且各层的功能大致相似,如都有网络层、传输层和应用层等。
- 都是基于协议栈的概念,协议栈是一系列协议的集合,用于实现网络通信。
不同点
- OSI 参考模型有七层,而 TCP/IP 参考模型有四层,OSI 参考模型的会话层和表示层在 TCP/IP 参考模型中被合并到应用层中。
- OSI 参考模型先有模型,后有协议,而 TCP/IP 参考模型是先有协议,后有模型。
- OSI 参考模型的网络层支持无连接和面向连接的通信,而 TCP/IP 参考模型的网际层只支持无连接的通信。
- OSI 参考模型的传输层只支持面向连接的通信,而 TCP/IP 参考模型的传输层支持面向连接和无连接的通信。
1)例题
2)例题
3)例题
三、数据封装与解封
1.封装
OSI 数据封装是指在 OSI 参考模型中,数据在从应用层传输到物理层的过程中,每一层都会给数据添加特定的头部(有时还包括尾部)信息,形成不同的协议数据单元(PDU),具体过程如下:
- 应用层:用户的原始数据首先进入应用层。应用层会根据具体的应用协议对数据进行处理,例如添加一些与应用相关的标识信息等,但此时数据还没有被封装成特定的网络格式,通常被称为消息(Message)。
- 表示层:表示层会对应用层传来的消息进行处理,如加密、解密、压缩、解压缩以及数据格式转换等操作,使数据能够以适合网络传输的格式进行传输。处理后的数据依然被称为消息。
- 会话层:会话层负责建立、维护和管理会话。它会在消息中添加一些与会话相关的控制信息,如会话标识、会话状态等,以确保通信双方能够正确地进行会话管理。经过会话层处理后的数据还是称为消息。
- 传输层:传输层主要负责端到端的可靠数据传输。它会将上层传来的消息分割成合适大小的数据段/报(Segment),并添加传输层的头部信息,如 TCP 协议中的源端口、目的端口、序列号、确认号等(TCP报头),或 UDP 协议中的源端口、目的端口等信息。这些信息用于实现数据的可靠传输、流量控制和差错检测等功能。
- 网络层:网络层将传输层传来的数据段封装成数据包/分组(Packet)。它会在数据段的基础上添加网络层的头部信息(IP报头),主要包括源 IP 地址、目的 IP 地址等,这些信息用于在网络中进行路由选择,确保数据包能够从源节点正确地传输到目的节点。
- 数据链路层:数据链路层把网络层传来的数据包进一步封装成数据帧(Frame)。它会在数据包的前后分别添加数据链路层的头部和尾部信息,头部通常包含源 MAC 地址、目的 MAC 地址等(以太网报头),尾部一般包含用于差错检测的帧校验序列(FCS)等信息。数据帧是数据在局域网中传输的基本单位。
- 物理层:物理层将数据帧转换为比特流(Bit),通过物理介质(如电缆、光纤、无线等)进行传输。在传输过程中,物理层会根据物理介质的特性对比特流进行编码、调制等处理,以便在物理介质上正确地传输数据
2.解封
解封过程是封装的逆过程,数据从物理层到应用层,每一层会去掉对应层添加的头部(或尾部)信息,将数据还原为上一层的格式。
1)例题
2)例题
3)例题
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数智化转型是实现数字经济与实体经济深度融合,推动制造企业高质量可持续发展的必然选择,也是加快新质生产力发展的重要抓手。参照宋冬林(2025)的做法,对来自科技进步与对策《数智化转型对制造企业全要素生产率的影响及机制探究——基于中国制…...
lower_bound
在C中,lower_bound 返回的是一个迭代器(iterator),而不是直接的下标位置。因此,为了得到数组中的索引(即 pos1),你需要用返回的迭代器减去数组的起始地址(num)…...
biblatex 的 Biber 警告:tex文件运行无法生成参考文献和目录
原因:使用了 biblatex 管理参考文献,但未运行 biber 生成参考文献数据。 解决:更新 LaTeX Workshop 配置 修改你的 settings.json,添加 biber 工具并更新编译流程: {"latex-workshop.latex.tools&…...
解锁 MCP:模型上下文协议的介绍与应用,技术解析与应用场景
欢迎来到涛涛聊AI,这几天MCP很火,咱们一起学习下吧。 一、什么是 MCP MCP,即 Model Context Protocol(模型上下文协议),是由 Anthropic 推出的一个具有创新性的开放协议 。它的核心目标是统一 LLM 应用与外部数据源和工具之间的通信方式,为 AI 开发打造标准化的上下文…...
十二种存储器综合对比——《器件手册--存储器》
存储器 名称 特点 用途 EEPROM 可电擦除可编程只读存储器,支持按字节擦除和写入操作,具有非易失性,断电后数据不丢失。 常用于存储少量需要频繁更新的数据,如设备配置参数、用户设置等。 NOR FLASH 支持按字节随机访问&…...