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1. 通信基础
1.1. 数据通信的基本概念
1.1.1. 资源子网：实现资源共享功能的设备及其软件的集合；
1.1.2. 通信子网：实现网络通信功能的设备及其软件的集合；
1.1.3. 数据信号的表示方式
1.1.3.1. 模拟信号：它指的是一种连续变化的电磁波，可以按不同频率在各种传输媒体上传输，其容易实现多路复用，适合长距离传输。
1.1.3.2. 数字信号：它是一系列的电压脉冲，可以在有线媒体上传输，直接用恒定电压表示二进制的0和1，其有较好的安全性，表示方式简单，不易受干扰。
1.1.3.3. 模数转换与数模转换
1.2. 数据通信类型
1.2.1. 基带传输：将数字信号转换成脉冲电信号时，这个原始的电信号所固有的频带，称之为基本频带，简称基带。在信道中直接传送基带信号时，称之为基带传输。如从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。大多数的局域网使用基带传输，如以太网和令牌环网。
1.2.2. 宽带传输：通过借助频带传输，宽带传输可以将链路容易分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号。宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号，如CATV、ISDN等。
1.3. 数据传输方式
1.3.1. 并行与串行
1.3.1.1. 并行通信：两个短距离的设备之间的传输，至少8位同时在设备之间传输；
1.3.1.2. 串行通信：远距离的设备之间的传输，发送设备将8位数据同时传送给并串转换部件，数据以串行方式逐位到达接收设备，再由接收端的串并转换部件，逐位送到相应各位。
1.3.1.2.1. 单工：信号只能在一个方向上传输。
1.3.1.2.2. 半双工：通信可以在两个方向上传输，但不同时。
1.3.1.2.3. 全双工：通信可在双方向同时进行。
1.3.2. 异步与同步
1.3.2.1. 异步传输：每个被传送的字符前有起始位，后有停止位。速率慢，开销大，适用于低速设备。
1.3.2.2. 同步传输：字符组合成数据帧成组发送。数据帧包含一组同步字符使收发双方进入同步。传输速度快，开销少。
1.3.3. 多路复用
1.3.3.1. 时分复用TDM：信号在交替的时隙中传输，适用于数字信号。
1.3.3.2. 频分复用FDM：每条信道被分配给不同的频率，适用于模拟信号。
1.3.3.3. 波分复用WDM：不同的信号被携载在不同的光的波长上，用于光缆传输的网络。
1.4. 数据交换方式
1.4.1. 电路交换：是指通过网络中的节点在两个站点之间建立一条专用的物理通信通路。
1.4.2. 报文交换：一个站想要发送一个报文，它把一个目的地址附加在报文上，然后使报文从节点到节点地通过网络。无需建立专用通路。
1.4.3. 分组交换：将报文交换和电路交换的优点进行结合，而尽量减少通信中额缺陷
1.4.3.1. 数据报分组交换：在数据报分组交换中，每个分组独立处理，独立处理的每个分组通常称为“数据报”。
1.4.3.2. 虚电路分组交换：在发送任何分组之前，需要建立一条逻辑连接。
1.4.4. 信元交换
2. 以太局域网
2.1. 以太网的连接
2.1.1. 以太网的拓扑结构
2.1.1.1. 总线型拓扑特点：简单、便宜、线缆少，管理成本高，采用共享机制，易造成网络拥塞。
2.1.1.2. 星型拓扑特点：管理方便、容易扩展，需要更多的网线，对核心设备的可靠性要求高。
2.1.2. 以太网的传输介质：
介质 同轴缆 双绞线 光纤
标准 10Base210Base5 10BaseT100BaseTX 100BaseFX1000BaseLX
最大传输距离 200米500米 100米 400米550米
拓扑 总线型 星型 点对点
速率 10M 10M/100M1000M 100M/1000M
连接器 AUI RJ45 ST/CT
2.2. 以太网的帧结构
2.2.1. Ethernet Ⅱ
8 6 6 2 46－1500 4
前导码 目的地址 源地址 类型 数据 校验码 特点：缺乏长度字段
2.2.2. 802.3（原始）
8 6 6 2 46－1500 4
前导码 目的地址 源地址 长度 数据 校验码 特点：没有类型域
2.2.3. 802.3（802.2 SNP）
1 1 1 or 2 43-1497
目的SAP 源SAP 控制 数据
2.2.4. 802.3（802.2 SNAP）
1 1 1 or 2 3 2 38-1492
目的SAPAA 源SAPAA 控制03 ID 类型 数据
2.3. 以太网的工作原理：CSMA/CD：CS（载波监听） MA（多路访问） CD（冲突检测）即使用带冲突检测的载波监听多路访问方式控制。
2.4. 冲突/冲突域
2.4.1. 冲突：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完全或部分重叠时，就发生了数据冲突。当冲突发生时，物理网段上的数据都不再有效。
2.4.2. 冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。
2.5. 广播/广播域
2.5.1. 广播：在网络传输中，项所有连通的节点发送消息称为广播。
2.5.2. 广播域：网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。
2.6. 共享式以太网：用HUB连接，特点――同一个冲突域，共享同一带宽。
2.7. 交换式以太网：用Swhich连接，特点――减少冲突，提升带宽。
2.8. 以太交换机
2.8.1. 交换机的工作原理：
2.8.2. 交换机的主要功能：
2.8.2.1. 地址学习：以太网交换机通过内部的MAC地址表做出转发/过滤的决定；MAC地址表存放在交换机的RAM中；初始的MAC地址表为空；交换机的接口收到数据帧后，查找MAC地址表，如没有相应的表项，交换机将该数据帧泛洪到所有其它的接口上；通过读取帧中的源MAC地址，交换机将端口及其连接的主机映射起来，放入MAC地址表；如果交换机连接的所有主机都发送过数据帧，就可以建立起一个完整的MAC地址表，交换机将据此做出转发/过滤的决定；MAC地址表是动态变化的，如果在一定时间内某一主机没有新的数据帧发送，则相应的表项将被清除。
2.8.2.2. 转发与过滤：如果数据帧的目的MAC地址在MAC地址表中有相应的表项，则交换机将该数据帧直接发往对应的接口，从而保证其它接口上的主机不会收到无关的数据帧；广播帧和组播帧仍将被泛洪到除接收接口以外的所有其它接口。
2.8.3. 交换机的特性：交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域；交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（唯一的例外是在配有VLAN的环境中）；交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备。
2.9. 生成树协议（STP）
2.9.1. 冗余链路：冗余连接可以防止网络中的单点失效的问题；冗余连接也导致了交换回路的出现。
2.9.2. 交换回路引发的问题：广播风暴；同一帧的多拷贝；不稳定的MAC地址表。
2.9.3. STP介绍：通过阻塞一个或多个冗余端口，维护一个无回路的网络（IEEE802.1d）
2.9.4. 工作过程：运行生成树算法（STA）的交换机定期发送BPDU；选取唯一一个根网桥；在每个非根网桥选取唯一一个根端口；在每网段选取唯一一个标志端口。
2.9.4.1. 选取唯一一个根网桥：BPDU中包含Bridge ID；Bridge ID（8B）＝优先级（2B）＋交换机MAC地址（6B）；一些交换机的优先级默认为32768，可以修改；优先级值最小的成为根网桥；优先级值最小的成为根网桥；优先级值相同，MAC地址最小的成为根网桥；Bridge ID值最小的成为根网桥；根网桥缺省每2秒发送一次BPDU；
2.9.4.2. 在每个非根网桥选取唯一一个根端口：根网桥上没有根端口；端口代价最小的成为根端口；端口代价相同，Port ID最小端口的成为端口；Port ID通常为端口的MAC地址；MAC地址最小的端口成为根端口；
2.9.4.3. 在每网段选取唯一一个标志端口：端口代价最小的成为标识端口；根网桥端口到各网段的代价最小；通常只有根网桥端口成为标识端口；被选定为根端口和标识端口的进行转发状态；落选端口进入阻塞状态，只侦听BPDU；
2.9.4.4. 阻塞端口在指定的时间间隔（缺省20秒）收不到BPDU时，会重新运行生成树算法进行选举；缺点：在运行生成树算法的过程中，网络处理阻断状态，所有端口都不进行转发。计算过程缺省为50秒。
2.10. 交换机的分类：
2.10.1. 直通式特点：转发速度快，只检查帧头，延迟固定，转发错误帧；
2.10.2. 存储转发特点：转发速度慢，检查整个帧，延迟可变，转发前校验。
2.11. 网桥
2.11.1. 网桥的作用：分割网段；减少冲突。
2.11.2. 网桥与交换机的比较：
网桥 交换机
基于软件实现转发 基于硬件实现转发
单个生成树 多个生成树
通常不超过16个端口 可多至数百个端口
一般用做网段互连 可连PC或网段
2.12. 路由器：隔绝广播，划分广播域；通过路由选择算法决定最优路径；转发基于三层地址的数据包（网络层设备）；其它功能。
2.13. 虚拟局域网VLAN：
2.13.1. 介绍：每个VLAN都等于一个广播域。
2.13.2. 实现：每个VLAN都类似一个物理网段；一个VLAN可跨多个交换机；干道携载多个VLAN的信息；IEEE802.1q；
2.13.3. 成员模式：静态由管理员静态（人工）配置；动态基于MAC地址、IP地址等识别其成员资格使用VLAN成员资格策略服务器（VMPS）。
2.14. 高速以太网：速度快；性价比高；升级简单；管理难度低；IEEE802.3u/百兆IEEE802.3z/千兆。
3. 令牌环
3.1. 工作原理：令牌循环传递；节点捕获令牌后才能传送数据；优先级决定节点能否捕获令牌；同一时间只能有一帧在环中运行。
3.2. 令牌传递的要素：在空闲的局域网上，3字节长的令牌总是不停地循环传递；令牌类似以太网的帧；优先级决定节点是否能捕获该令牌；一个节点只有在获得令牌控制权后才能发送帧；后续节点转发此帧，直到它回到源节点；同一时间只能有一帧在环中运行。
3.3. 令牌环的帧结构
SD AC FC DA SA INFO FCS ED FS
起始界定 访问控制 帧控制 帧状态
3.4. 网络结构：MAU多站接入单元（令牌环集线器）
3.5. 特点：无冲突；高负载下也特别稳定和有效；在同样的LAN中增加工作站的数量对令牌环的影响没有以太网的影响大；价格较为昂贵。
3.6. FDDI：光纤分布式数据接口是ANSI为了满足用户对网络高速和高可靠性传输的需求，在80年代中期制定的网络标准。标准拟定后，ANSI将FDDI呈交ISO，由ISO开发出与ANSI标准版FDDI完全兼容的国际版FDDI。它的速率为100Mbit/s，并且使用光纤作为传输介质，光纤与传统铜线相比具有高安全性、安全可靠性以及高传输速率等优点，FDDI适用于各项指标要求比较严格的高数据流量网络的主干部分。其采用双环结构，多消息发送。
3.7. 常用LAN技术的比较：
以太网 令牌环 FDDI
拓扑结构 总线/星型 环 双环
访问方法 CDMA/CD 令牌传输 令牌传输
速度 10/100/1000 1/4/16/100 100
广播/非广播 广播 广播 广播
分组大小 64－1516 32－15K 32－4400
自恢复 否 是 否
数据路径冗余 否 否 是
可预测响应时间 否 是 是
优先级 否 是 是
最长电缆 是 是 是
部署成本 便宜 中等 贵
适用环境 公司 银行 骨干网络
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