一、网络传输介质分类

• 无线网：无需物理线缆，通过无线信号传输数据。

• 有线网

  ：依赖物理线缆，具体分为：

  • 双绞线网络
  • 同轴电缆网络
  • 光纤网络

二、数据交换方式

1. 电路交换：建立专用通信链路，通信期间独占资源（如传统电话网）。

2. 报文交换：以完整报文为单位，存储转发（如早期电报系统）。

3. 分组交换

   ：将报文分割为小分组，存储转发，效率更高，又可分为：

   • 虚电路：先建立逻辑连接，再传输分组。
   • 数据报：每个分组独立路由，无需预先建立连接。

三、网络体系结构模型

1. OSI 七层模型（从低到高）

层级	名称	核心功能	数据交换单元
7	应用层	各种应用程序、协议（如 HTTP、FTP）	APDU
6	表示层	数据语法转换、内码处理、数据压缩 / 解压、加密 / 解密	PPDU
5	会话层	为通信双方指定通信方式，创建、管理、注销会话	SPDU
4	传输层	提供可靠（如 TCP）或不可靠（如 UDP）的端到端传输	TPDU
3	网络层	逻辑寻址（IP 地址）、路由选择	分组（包）
2	数据链路层	将分组封装成帧、节点到节点传输、差错控制	帧
1	物理层	在传输媒介上传输比特流、提供机械和电气规约	比特流

2. TCP/IP 四层模型（从低到高）

层级	对应 OSI 层级	核心功能
应用层	应用层、表示层、会话层	提供应用程序接口（如 HTTP、DNS）
传输层	传输层	端到端传输（TCP/UDP）
互联网层	网络层	IP 寻址、路由转发
网络接口层	物理层、数据链路层	负责比特流传输、帧封装（如以太网、PPP）

四、编码技术与以太网标准

1. 常见编码方案

• 100Base-TX：先 4B/5B 编码，再 MLT-3 编码
• 100BASE-X：先 4B/5B 编码，再 NRZ-I 编码
• 1000BASE-T：采用 4D-PAM5 编码（5 类 / 超 5 类双绞线）
• 1000BASE-X：采用 8B/10B 编码（光纤 / 短距离铜缆）
• 1000BASE-TX：采用 8B/10 编码（6 类及以上布线）

2. 以太网 IEEE 标准

速率	标准号
10M（以太网）	IEEE 802.3
100M（快速以太网）	IEEE 802.3u
1000M/1G（千兆以太网）	IEEE 802.3z/802.3ab
10G（万兆以太网）	IEEE 802.3ae
40G/100G 以太网	IEEE 802.3ba
400G 以太网	IEEE 802.3bs

五、网络性能与编码基础

1. 码元速率（波特率）

• 定义：单位时间内信道传送的码元个数。
• 计算公式：若码元宽度（脉冲周期）为 T，则码元速率 B=1/T，单位是波特（Baud）。
• 码元信息量：一个码元携带信息量 n（位）与码元种类数 N 的关系为 n=log₂N。

2. 关键网络性能指标

业务类型	性能要求
1080P 视频	带宽保证 4Mbps
音频	时延≤50ms
普通数据	时延≤200ms

六、数据链路层协议（HDLC）

• 类型：面向位（比特）同步的数据链路层控制协议。
• 帧边界：以 01111110 标识帧的开始 / 结束。
• 防误判机制：采用比特填充技术（在连续 5 个 “1” 后插入 1 个 “0”）。
• 帧序号：
  • N（S）：发送帧序号。
  • N（R）：下一个预期接收帧的序号（如 N（R）=5，表示下一帧接收 5 号帧）。
  • 取值范围：3 位二进制编码，0～7。

七、网络架构设计

1. 传统三层网络架构

层级	核心功能
接入区	用户接入、信息收集、相互隔离、安全控制
汇聚区	协议转换、数据汇聚、流量限制、策略控制
核心区	高速转发、服务器接入、路由选择
网络出口	广域网接入、出口策略、NAT 技术（地址转换）

三层架构优势与劣势

• 优势：接入变化对核心影响小、层次分明、方便扩展。
• 劣势：网络结构复杂、对运维人员要求高（需掌握 VRRP、堆叠、MSTP 等技术）、易产生环路、管理节点多。

2. 二层网络架构

（1）逻辑大二层（扁平化）

• 核心思想：“重核心轻接入”，将汇聚层 / 接入层功能上收至核心交换机，汇聚 / 接入层用低端设备。
• 背景：核心交换机性能提升，可承担原多层级功能。

（2）物理二层

• 优势：结构简单、部署方便、时延低、扁平化管理、利于资源优化。
• 劣势：接入问题可能影响核心层、核心交换机压力大、稳定性 / 扩展性差、存在单点故障。

八、网络冗余与高可用技术

1. 设备与链路冗余

• 设备冗余：
  • 交换机：堆叠（汇聚层）
  • 路由器：集群（核心层）
• 链路冗余：
  • 主流方式：主备、负载分担、端口聚合（Eth-Trunk）、环网。
  • 链路聚合：将多个物理接口捆绑为一个逻辑接口，提升带宽与冗余。

2. 对比：堆叠 / 聚合 vs 传统 STP

技术方案	核心特点	优势	劣势
堆叠 + 链路聚合	核心设备虚拟为单设备，所有链路均使用，无需 STP/VRRP	设备 / 线路利用率高、网络复杂度低	-
传统 STP 组网	主备切换，依赖 STP 收敛时间；需 VRRP 结合实现负载分担	-	设备利用率低、配置复杂

3. 容灾备份（主备数据中心）

• 优势：主备数据中心同步数据，主中心故障时，备中心立即接管，保障业务连续性。
• 劣势：资源浪费（如双引擎仅 1 个工作）、多依赖同厂商设备、堆叠升级可能中断业务、被攻击影响范围大。

九、布线与机房建设

1. 综合布线子系统

• 设备间子系统
• 垂直子系统
• 建筑群子系统
• 水平子系统
• 工作区子系统
• 管理子系统

2. 机房建设注意事项

• 物理选择、物理访问控制
• 防盗窃、防雷、防火、防水
• 防静电、温湿度控制
• 电磁防护

十、服务器与存储技术

1. 服务器性能需求

服务器类型	关键资源需求
数据库服务器	内存、磁盘、处理器
文件服务器	网络、磁盘、内存
Web 服务器	网络、内存、磁盘、处理器
邮件服务器	内存、磁盘、网络、处理器

2. 存储层次（从快到慢）

1. 寄存器
2. 高速存储（高速缓存）
3. 主存（内存）
4. 外存储器（硬盘、磁带等）

3. RAID 技术

（1）基础 RAID 类型

RAID 级别	核心特点	最少磁盘数	数据利用率
RAID 5	分布式校验，允许 1 块磁盘故障	3	(N-1)/N
RAID 6	横向 + 斜向双校验，允许 2 块磁盘故障	4	(N-2)/N

（2）热备与重构

• 热备：冗余 RAID 组中，备用硬盘自动顶替失效硬盘的过程。
• 传统 RAID：需手动配置局部 / 全局热备，多对一重构（数据写入单一热备盘，时间长）。
• RAID 2.0：无需手动配置，分布式热备空间，多对多重构（并行写入，时间短）。

4. 存储架构

类型	特点	示例
DAS	直连存储，类似移动硬盘，与服务器直接连接	本地硬盘阵列
NAS	网络附加存储，文件级访问，支持共享	云盘
SAN	存储区域网络，块级访问，需专用网络	-
FC-SAN	专用 FC 交换机 + 光纤，存储空间划分为 LUN，单 LUN 归属单服务器	-
IP-SAN	以太网连接，基于 iSCSI 协议	-
IB-SAN	高性能计算场景，带宽高	-

（3）FCoE 技术

• 定义：以太网封装光纤通道帧，保留光纤通道协议，使用万兆以太网。
• 优势：减少线缆数量、降低供电损耗、利于管理、与现有 SAN 互操作。
• 劣势：对运维人员要求高、需更换服务器板卡和 FCoE 交换机。

十一、虚拟化与云计算

1. 虚拟化关键配置

• 虚拟机核数：分配核数不超过宿主机的 2.5 倍。
• 资源冗余：采用 N+1 冗余，开启 HA 功能，自动迁移虚拟机。
• 备份策略：增量备份（仅备份与上次的差异部分）。

2. 云计算服务类型（IaaS/PaaS/SaaS）

服务类型	定义	示例
IaaS	基础设施服务（硬件）	阿里云服务器、存储平台
PaaS	平台服务（操作系统 / 中间件）	语音识别系统
SaaS	软件服务（直接使用应用）	视频会议软件

3. 虚拟化分类

• 服务器虚拟化
• 桌面虚拟化

十二、网络安全技术

1. 入侵检测与防御（IDS/IPS）

类型	部署方式	核心功能
IDS	旁路部署	监测数据、判断入侵、记录日志、生成告警（无拦截能力）
IPS	串行部署	拦截攻击、协议分析、抗 DDoS 检测、蜜罐技术（主动防御）

2. 虚拟专用网（VPN）

（1）VPN 分类（按层级）

• 二层 VPN：L2TP、PPTP（基于 PPP 协议）
• 三层 VPN：IPSec、GRE
• 四层 VPN：SSL/TLS

（2）VPN 关键技术

• 隧道技术（Tunneling）
• 加解密技术（Encryption&Decryption）
• 密钥管理技术（Key Management）
• 身份认证技术（Authentication）

（3）二层隧道协议对比（PPTP vs L2TP）

• PPTP：仅支持 TCP/IP，网络层必须是 IP。
• L2TP：支持 IP、X.25、帧中继、ATM 网络。

（4）PPP 协议

• 组成：链路控制协议（LCP）、网络控制协议（NCP）。
• 功能：点对点链路传输多上层协议数据包，带校验位。
• 认证方式：
  • PAP：两次握手（明文传输密码，安全性低）。
  • CHAP：三次握手（加密验证，安全性高）。

（5）IPSec 协议集

协议	核心功能	依赖算法	算法类型
AH	数据完整性、数据源认证	MD5、SHA	摘要算法（HASH）
ESP	数据加密（含完整性）	DES、3DES、AES	对称算法
IKE	密钥生成与分发	DH	密钥交换算法（非对称）

3. 加密算法

（1）对称加密算法（密钥相同）

• 代表算法：DES（64 位）、3DES（112 位）、AES（128 位）、RC4、IDEA、SM1（128 位）、SM4（128 位）。

（2）非对称加密算法（公私钥）

• 代表算法：RSA、ECC、SM2（基于椭圆曲线）、SM9（标识密码）。

（3）摘要算法（哈希算法）

• 代表算法：MD5、SHA、SM3（输出 256 位）。

（4）混合加密算法（PGP）

• 组成：对称算法（IDEA）+ 非对称算法（RSA）+ 摘要算法（MD5）。
• 功能：身份认证、报文完整性验证。

4. PKI 体系（公钥基础设施）

（1）核心组件

1. 用户 / 终端实体：申请数字证书的个人 / 机构。
2. 注册机构（RA）：受理申请、资格审查（不签发证书，CA 可兼任）。
3. 证书颁发机构（CA）：颁发、管理、撤销证书。
4. 证书发布系统：分发证书（如目录服务）。
5. CRL 库：证书吊销列表（存储过期 / 无效证书）。

（2）数字证书

• 包含内容：用户公钥、CA 用私钥的签名。

5. 安全协议

（1）SSL 协议（传输层安全）

• 功能：Web 安全通信。
• 组成：记录协议、警告协议、握手协议（协商参数）。

（2）SET 协议（安全电子交易）

• 用途：保障电商交易安全。
• 默认算法：对称加密（DES）、公钥加密（RSA）、哈希（SHA）。

（3）S/MIME 协议（邮件安全）

• 功能：邮件加密与签名。
• 依赖算法：MD5（生成指纹）、RSA（数字签名）、3DES（加密签名）。

6. Kerberos 协议

• 功能：同时实现身份认证与授权。

十三、多路复用技术

• 频分复用（FDM）：按频率划分信道（如无线电广播、ADSL、FDD-LTE）。
• 时分复用（TDM）：按时间片划分信道（如传统电话时隙分配）。
• 统计时分复用（STDM）：按需分配时间片，提高信道利用率。
• 波分复用（WDM）：光信号复用（不同波长的光信号在同一光纤传输）。
• 码分复用（CDM）：按编码区分信道（如 CDMA 移动通信）。

多路复用核心目的

将多个低带宽信道合并为一个高带宽信道，提高传输效率。

典型应用

• 光纤入户复用：同时传输上网、电视、电话信号。