【软考网工笔记】网络基础理论——物理层

文章目录

        • 贝尔系统 T1 载波
        • 光纤 - SFP接口
        • 差分&&曼彻斯特编码
        • 网桥
        • MAC-in-MAC
        • Q-in-Q
        • IPv6的链路本地地址
        • CRC校验与计算
        • E1载波
        • 编码效率
        • 对称xDSL
        • 坚持算法-CSMA
        • UDP头部字段
        • 万兆以太网标准 IEEE 802.3ae
        • 海明码-纠错码
        • ARP帧中的目标MAC地址
        • 快速以太区网物理层标准 100BASE-TX
        • MD5 && SHA-1
        • 单播地址(目标,源)
        • 虚电路通信网络
        • 常见的传输介质
        • 综合布线系统
        • Des加密算法
        • PPP & CHAP 协议

贝尔系统 T1 载波

每个信道的数据速率是 56 kb/s.

每个信道8个比特,其中7个数据位,1个控制位。实际每个信道数据传输速率为 7 x 8000 = 56kbps

光纤 - SFP接口

光纤信号传输,按照 ITU-T 的 g.655规范,采用1550nm波长单模光纤,

  • 在 2.5 Gbps数据传输速率下的传输距离可达390km;
  • 在 10 Gbps 数据传输速率条件下的传输距离可达 240km。

路由器的SFP接口可以直接接光纤。


多模光纤(模块):传输距离近、价格便宜、包层外径相同

单模光纤(模块):传输距离远、价格较贵

差分&&曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码:

在双相码编码的基础上,增加了_不归零码_的特性,常用于令牌环网。

有电平变化则表示0,没有则表示1;有0无1

网桥

根据STP协议,网桥ID最小的交换机被选举为根网桥;

网桥 ID 的组成:网桥优先级(2字节)+ 网桥的MAC地址(6字节);

优先级取值范围:0~65535,

缺省值:32768

增量倍数:4096

MAC-in-MAC

IEEE802.1ah 定义的 PBB 技术,在用户以太网帧中再封装一层运营商的MAC帧头。

Q-in-Q

在802.1Q(VLAN)的基础上实现了VLAN堆叠。

IPv6的链路本地地址

CRC校验与计算

余数为0,则表示信息无错,否则直接丢弃,不要求重传。

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E1载波
  • E1的一个时分复用帧分为32个相等的时隙,编号 CH0~CH31.
  • CH0 用作帧同步,CH16 用来传送命令,
  • 剩下 CH1 ~ CH15 和 CH17 ~ CH31 共30个时隙用作30个语音话路,E1载波的控制开销占6.25%。
  • 开销:6.25%
  • 每一帧用 125us
  • 数据传输效率为:2.048Mb/s

编码效率
  • 4B/5B : 80%
  • 曼彻斯特编码:50%
对称xDSL

HDSL

坚持算法-CSMA

(1)1-持续CSMA

当信道忙或冲突时,要发送帧的站一直持续监听,一旦发现有信道空闲便可发送。

特点:有利于抢占信道,减少信道空闲时间;较长的传播延迟和同时监听会导致多次冲突,降低系统性能。

(2)非持续CSMA

发送方不持续侦听信道,而是在冲突时等待随机的一段时间N,再发送。

特点:有更好的信道利用率,由于随机时延后退,从而减少了冲突的概率;可能出现的问题是因后退而使信道闲置一段较长时间,信道利用率降低,而且增加了发送时延。

(3)P-持续CSMA

发送方按 p 概率发送帧,即信道空闲时,发送方不一定发送数据,而是按照 p 概率发送。

特点:p 的取值比较困难,大了会产生冲突,小了会延长等待时间。

UDP头部字段
  • 源端口号字段
  • 目标端口号字段
  • 长度字段
  • 校验和字段
万兆以太网标准 IEEE 802.3ae

IEEE 802.ae:万兆以太网(10 Gigabit Ethernet)。

该标准仅支持光纤传输,提供两种连接:

  • 一种是和以太网连接,速率为10Gb/s物理层设备,即 LAN PHY;
  • 另一种是与 SHD/SONET 连接,速率为9.58464Gb/s的WAN设备,即 WAN PHY。

通过WAN PHY可以与SONETOC-192结合,通过SONET城域网提供端到端链接。

该标准支持10Gbase-s(850nm短波)、10Gbase-l(1310nm长波)、10Gbase-E(1550nm长波)三种规格,最大传输距离分别为300m、10km和40km。

802.3ae支持802.3标准中定义的最小帧长和最大帧长,不采用CSMA/CD方式,只用全双工方式(千兆以太网和万兆以太网的最小帧长为512)。

海明码-纠错码

海明码校验位为 k ,信息位为 m,

则他们之间的关系应满足 m + k + 1 ≤ 2 ^k

海明码距(码距)是两个码字中不相同的二进制位的个数。

  • 若要检测 d 个错误,则编码系统码距 ≥ d +1
  • 若要纠正 d 个错误,则编码系统码距 > 2d

n位海明码最多可以校验和纠正2^n-1-n位的数据中的一位错误,(这些数据包括用户数据和海明码自身)。因此

  • 3位海明码最多可以校验和纠正8-1-3=4位用户数据中的一位错误;
  • 4位海明码最多可以校验和纠正16-1-4=11位用户数据中的一位错误;
ARP帧中的目标MAC地址

ARP 请求时,

Ethernet 报头中的目标 MAC 地址是广播 FF-FF-FF-FF-FF-FF,

而 ARP 报文中的目标 MAC 地址是 00-00-00-00-00-00。

快速以太区网物理层标准 100BASE-TX

100BASE-TX :使用 5 类无屏蔽双绞线作为传输介质。

MD5 && SHA-1

MD5:消息摘要算法5(MD5),把信息分为512比特的分组,并创建一个128比特的摘要。

SHA-1:安全Hash算法,也是基于MD5,使用一个标准把信息分为512比特,并且创建一个160比特的摘要。

单播地址(目标,源)

既能做为目标地址,又能作为源地址,且已该地址为目的地址的报文在Internet上通过路由器转发,必须是一个普通的单播地址。

虚电路通信网络

采用虚电路通信网络有:X.25、帧中继、ATM网络。

采用数据报传输方式:IP网络

常见的传输介质

综合布线系统

(1)工作区子系统

是连接用户终端设备到信息插座之间的子系统,简单地说就是指电脑和墙上网线插口之间的部分。

(2)水平子系统

是连接工作区与主干的子系统,简单来说就是指从楼层弱电井里的配线架到每个房间的墙上网线插口之间的部分。由于其布线是在天花板上,与楼层平行,所以叫水平子系统。

(3)管理子系统

就是对布线电缆进行端接及配置管理的部分。

(4)干线子系统

是用来连接管理间和设备间的子系统。简单来说就是将接入层交换机连接到汇聚层或核心层交换机的网络线缆,因为其往往在大楼的弱电井里面垂直上下,因此称为垂直子系统。

(5)设备间子系统

是安装在设备间内的子系统,或者说是大楼中集中安装设备的场所。

(6)建筑群主干子系统

是用来连接园区内不同楼群之间的子系统,因为这一部分在户外,也称为户外子系统。通常包括地下管道,直埋沟,架空线三种方式。

Des加密算法

Des是种共享密钥加密算法,密钥长度为56位。

3Des是基于Des的加密方式,对明文进行3次DES操作,以提高加密强度,其密钥长度是

(1)三个秘钥中有 2 次相同:112 位

(2)三个秘钥不同:168 位

没有强调情况下,默认 112 位。

PPP & CHAP 协议

PPP协议是工作在数据链路层的点对点的协议,其中包含 LCP 和 NCP 协议。

LCP用于建立、拆除和监控PPP数据链路,还用于链路层参数的协商,如MRU、验证方式。


PPP支持两种验证协议:密码验证协议PAP 和 挑战-握手验证协议CHAP。

(1)PAP

PAP提供了一种简单的方法,可以使对端(peer)使用2次握手建立身份验证,这个方法仅仅在链路初始化时使用。链路建立阶段完成后,对端不停地发送 Id/Password 对给验证者,一直到验证被响应或连接终止为止。PAP不是一个健全的身份验证方法。密码在电路上是明文发送的,并且对回送、重复验证和错误攻击没有保护措施。

(2) CHAP

CHAP用于使用3次握手验证,这种验证可以在链路建立初始化时进行,也可以在链路建立后的任何时间内重复进行。在链路建立完成后,验证者向对端发送一个challenge信息,对端使用一个one-way-hash函数计算出的值响应这个信息。验证者使用自己计算的hash值校验响应值。如果两个值匹配,则验证通过,否则连接应该终止。

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