本课时重点

根据考试大纲，本课时主要涵盖以下内容：

网络基本概念：性能指标（如速率、带宽、吞吐量、时延）与非性能指标（如可靠性、可扩展性）。
通信技术：数据与信道、复用技术、多址技术、5G通信网络。
网络技术：局域网（LAN）、以太网、无线局域网（WLAN）、广域网（WAN）、城域网（MAN）、移动通信网。
组网技术：网络设备、OSI七层模型、TCP/IP协议族。
网络工程：网络建设、分层设计、冗余设计。

考试分值分布与权重

一、网络基本概念

1.1 性能指标

网络性能通过以下指标衡量：

速率：数字信道上数据传输速率，单位为b/s（比特每秒）。
带宽：网络通信信道数据传输能力，单位时间通过“最高数据率”。单位为b/s。
吞吐量：单位时间内通过网络的数据量。
时延：包括发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
往返时延（RTT）：从发送方发送数据开始，到发送方收到来自己接收方的确认总共经历的时间。
利用率：信道利用率指信道被利用的概率。

1.2 非性能指标

费用：建设与维护成本。
质量：传输可靠性与稳定性。
标准化：遵循国际标准（如IEEE、ISO）。
可靠性：故障容忍能力。
可扩展性/可升级性：支持网络扩展与技术升级。
易管理性/可维护性：便于监控与维护。

二、通信技术

2.1 数据与信道

数据：分为模拟信号和数字信号，通过信道传输。
信道：

物理信道：实际传输介质（如光纤、电缆）。
逻辑信道：虚拟线路，可有连接（如TCP）或无连接（如UDP）。

变换过程：信源编码 → 信道编码 → 交织 → 脉冲成形 → 调制。

2.2 复用技术

在一信道上同时传输多路数据：

时分复用（TDM）：按时间分片传输不同数据。
频分复用（FDM）：按频率划分传输不同数据。
码分复用（CDM）：用不同编码区分数据。

2.3 多址技术

在一条线路上同时传输多个用户数据：

时分多址（TDMA）：按时间分配用户数据。
频分多址（FDMA）：按频率分配用户数据。
码分多址（CDMA）：用不同编码区分用户数据。

2.4 5G通信网络

基于OFDM优化的波形和多址接入
实现可扩展的OFDM间隔参数配置
OFDM加窗提高多路传输效率
灵活框架设计
大规模MIMO
毫米波
频谱共享
先进的信道编码设计，如LDPC码和Polar码

三、网络技术

3.1 局域网（LAN）

定义：有限地理范围内通过传输介质互联的计算机网络。
拓扑结构：

总线型：所有设备共享一条总线。
星型：设备连接到中心交换机。
树型：分层结构，扩展性强。
环型：设备形成闭合环路。
网状：多点互联，可靠性高。

图示 - 局域网拓扑结构：

3.2 无线局域网（WLAN）

标准：IEEE 802.11（a/b/g/n/ac）。
传输速率：

802.11n：最高200Mbps。
802.11ac：最高1Gbps。

拓扑结构：

点对点型：网络互联或延长。
Hub型：终端接入。
完全分布型：理论探讨，无实际应用。

3.3 以太网（Ethernet）

标准：IEEE 802.3。
帧长：

最小帧长：64字节（避免冲突）。
最大帧长：1518字节。

流量控制：半双工方式下，流量控制通过反压技术实现，全双工模式流量控制一般遵循IEEE 802.3标准。

3.4 城域网（MAN）

标准：IEEE 802.6。
分层：核心层、汇聚层、接入层。

3.5 广域网（WAN）

定义：连接广域范围内设备的网络，需路由器和网关。
组成：通信子网（传输数据）+ 资源子网（提供服务）。
类型：

公共传输网络
专用传输网络
无线传输网络

技术：SONET、SDH、DDN、帧中继（FR）、ATM。

3.6 移动通信网

发展历程：1G（模拟）→ 2G（数字）→ 3G（扩展频谱）→ 4G（快速发展）→ 5G（多业务融合）。
5G特点：

服务化架构（SBA）
网络切片
灵活以太网（FlexE）

四、组网技术

4.1 网络设备及工作层级

设备	工作层级	作用
集线器/中继器	物理层	信号发大或转发
网桥/交换机	数据链路层	数据转发隔离冲突域
防火墙	网络层/传输层/应用层	为网络安全运行提供保障
路由器	网络层	多网络交换和路由数据包

4.2 网络协议

层级	名称	主要功能	主要设备	主要协议 / 标准
7	应用层	为终端用户提供应用程序接口（API），实现具体应用功能（如文件传输、邮件、网页访问等）	无	HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、POP3、Telnet、DNS、TFTP
6	表示层	处理数据的 “格式转换与加密”，确保发送方数据能被接收方识别（如编码、压缩、加密解密）	无（多集成于终端 / 服务器软件中）	JPEG、PNG、GIF（图像编码）、ASCII、Unicode（字符编码）、SSL、TLS（加密协议）、ZIP（压缩标准）
5	会话层	建立、管理和终止 “端到端的会话连接”，控制会话时长、同步数据（如断点续传的会话维持）	无（多集成于操作系统或应用层软件）	RPC（远程过程调用）、NetBIOS（网络基本输入输出系统）、PPTP（点对点隧道协议，辅助会话建立）
4	传输层	提供 “端到端的可靠 / 不可靠数据传输”，控制数据分片、流量控制、差错重传（核心是 “端口寻址”）	无（多集成于操作系统内核）	TCP（可靠传输，面向连接）、UDP（不可靠传输，无连接）、SPX（Novell 网的传输层协议）
3	网络层	实现 “跨网络的路由选择与数据转发”，核心是 “IP 寻址”（确定数据从源网络到目标网络的路径）	路由器（Router）、三层交换机	IP（IPv4/IPv6，核心路由协议）、ICMP（网络控制报文协议，如 ping）、IGP（内部网关协议：RIP、OSPF）、BGP（外部网关协议）
2	数据链路层	处理 “相邻设备间的帧传输”，负责物理地址（MAC 地址）寻址、帧同步、差错检测与纠正（如冲突处理）	交换机（Switch）、网桥（Bridge）、网卡（NIC）	Ethernet（以太网协议，核心）、PPP（点对点协议）、HDLC（高级数据链路控制协议）、ARP（地址解析协议，MAC 与 IP 映射）
1	物理层	定义 “物理介质的电气 / 机械特性”，实现 “原始比特流的传输”（如电压、接口类型、线缆标准）	集线器（Hub）、网线、光纤、网卡物理接口、中继器（Repeater）	RS-232（串口标准）、RJ-45（网线接口标准）、IEEE 802.3（以太网物理层标准）、V.35（广域网物理接口）

OSI 七层模型常见协议及端口号补充

协议	端口号	端口类型	补充说明
HTTP（超文本传输协议）	80	TCP	用于普通网页访问，明文传输，无加密
HTTPS（安全超文本传输协议）	443	TCP	HTTP 的加密版本（基于 SSL/TLS），用于安全网页（如支付、登录页面）
FTP（文件传输协议 - 控制连接）	21	TCP	FTP 的 “控制连接” 端口，用于发送指令（如上传 / 下载命令），数据传输需额外端口（20 或随机端口）
FTP（文件传输协议 - 数据连接）	20	TCP	FTP 的 “主动模式” 数据连接端口，被动模式下使用服务器随机分配的端口（通常 1024 以上）
SMTP（简单邮件传输协议）	25	TCP	用于发送邮件（从客户端到邮件服务器），现代邮件服务多改用 465 端口（SMTPs，加密传输）
SMTPs（加密简单邮件传输协议）	465	TCP	SMTP 的 SSL 加密版本，主流邮件服务商（如 Gmail、腾讯企业邮）默认使用
POP3（邮局协议版本 3）	110	TCP	用于从邮件服务器下载邮件到客户端，明文传输；加密版本使用 995 端口（POP3s）
POP3s（加密邮局协议版本 3）	995	TCP	POP3 的 SSL 加密版本，保障邮件下载过程中的数据安全
Telnet（远程终端协议）	23	TCP	用于远程登录设备（如路由器、服务器），明文传输，安全性低，现多被 SSH 替代
SSH（安全外壳协议）	22	TCP	替代 Telnet 的加密远程登录协议，用于服务器管理、设备配置（如 Linux 服务器、网络设备）
DNS（域名系统协议）	53	UDP/TCP	UDP 用于 “域名解析请求”（轻量、快速），TCP 用于 “域名区域传输”（数据量大、需可靠传输）
TFTP（简单文件传输协议）	69	UDP	轻量级文件传输协议，无身份验证，常用于网络设备固件升级（如路由器、交换机）
TCP（传输控制协议）	1-65535（动态分配 / 知名端口）	TCP	无固定 “自身端口”，通过 “源端口 + 目的端口” 标识连接（如客户端随机用 1024 + 端口，连接服务器 80 端口）
UDP（用户数据报协议）	1-65535（动态分配 / 知名端口）	UDP	同 TCP，无固定端口，通过端口号区分不同应用（如 DNS 用 53 端口、TFTP 用 69 端口均基于 UDP）
IP、ICMP、ARP、Ethernet 等（底层协议）	无	-	聚焦 “地址解析、帧传输、比特流传输”，不依赖 “端口号” 标识应用，故无默认端口概念

四层TCP/IP模型和ISO/OSI模型对比

4.2 交换技术

交换机功能：

1.集线功能。提供大量可供线缆连接的端口。

2.中继功能。转发帧时重新产生不失真电信号。

3.桥接功能。内置端口上使用相同的转发和过滤逻辑。

4.隔离冲突域功能。

路由协议：

1.内部网关协议。距离矢量路由协议和链路状态路由协议。

2.外部网关协议。EGP(早期)-->BGP

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