Three computer network engineering and technical Summary (1)

Three computer network

The first chapter the basic principles of network architecture and design

Computer Network Category

By geographical scale, computer networks can be divided into coverage 局域网, 城域网with the 广域网other three types.
Transmission rate,

1Mbps=128kB/S

LAN (Local Area Network, LAN)

Characteristics
(1) LAN coverage 有限的地理范围, it was adapted to the needs of a limited range of authority computers, schools, factories, etc., and various types of terminal information processing apparatus networking;
(2) provides a local area network. 高数据传输效率(10Mbps-10Gbps)、低误码率High quality data transmission environment;
(3) Local area networks generally belong to a unit owned 易于建立、维护与扩展.

LAN classification
from the media access control method of partitioning, a local area network can be divided 共享介质式局域网with 交换式局域网;
the transmission medium is divided, a local area network can be divided 无线局域网with 有线局域网;
1Bvte = 8bit = 1Mbps. 1 Mb / S = .125MB / S = 0.125 M / S
. 1 KB = 1,024 Bytes
= 1,048,576 = 1,024 KB 1MB Bytes
. 1 GB 1,048.576 KB = 1.024 MB = Bytes = 1.073.741.824
. 1 = the TB 1.024 MB = GB = 1.073.741.824 1.048.576 KB = Bytes 1.099.511627.776

MAN (Metrolitan Area Network, MAN)

Cities metropolitan area referred to as LAN. MAN is between a high-speed network between the WAN and LAN. City
area network design goal is to meet 几十公里范围内the large number of enterprises, institutions, schools of 多个局域网interconnection requirements,
in order to achieve a variety of information transfer large amounts of data, voice, graphics and video between users.

Wan

WAN is also known as a remote network, the geographic coverage 从几十公里到几千公里. WAN can cover several countries or regions, and even across several continents, the formation of an international network of remote computers. WAN 通信子网can be used 公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网, it will be distributed in different parts of the computer system interconnected to achieve the purpose of sharing resources.

Features computer network structure ( 了解)

Early computer network is a wide area network mainly
divided into two parts on the structure:

1. Responsible for data processing 主计算机and 终端;
2. Responsible for data communication process 通信控制处理设备with 通信线路.

The logic function in two parts:

资源子网；
通信子网。

Resource subnet: responsible for the entire network 数据处理业务, is responsible for the network user 提供各种网络资源与网络服务;
subnetworks: a communication control processor, a communication line with other equipment components, to complete the data transmission network, forwarding the communication processing tasks.

The user's computer through a local manner can joining may be selected Switched Telephone Network ( PSTN), cable television network ( CATV), Wireless Metropolitan Area Network ( WMAN) or wireless LAN ( WLAN) mode. As the access to the MAN backbone area.
MAN has access to a national or regional backbone WAN via a router and the optical fiber.
Multiple WAN Internet system covering the whole world.

Development of three networks (understand)

WAN technology development

1. WAN is a public data network
2. Typical network types and technologies (broadband core switching technology) constitutes WAN
    public switched telephone network the PSTN
    Integrated Services Digital Network ISDN
    digital data network, DDN
    X.25 packet switching network
    Frame Relay (Frame Replay, FR) network
    ATM (Asynchronous Transfer Mode, ATM) network
    GE (Gigabit Ethernet, Gigabit Ethernet) and 10GE optical Ethernet
   **

Development of LAN technology - Ethernet in three directions:

**

1. Ethernet data transmission rate increase, according to the rate is not the same, the traditional Ethernet type,快速(FE)、千兆以太网(GE)与10Gbps(10GE)以太网；
2. A large LAN into a plurality of interconnected with a network bridge or router (due to collision and broadcast domains isolated, so that more efficient division of improving the transmission efficiency);
3. The shared media mode to exchange
   on the basis of the switched LAN, the emergence of virtual local area network (Virtual LAN, VLAN)
   
   6 people chat while six people in one room in a house call

MAN technology development mainly in:

Three networks blur the boundaries

① LAN, MAN and WAN technology becomes increasingly blurred boundaries; (such as local area network bandwidth increases even up WAN bandwidth and distance, so the boundaries become blurred);
② telecommunications transmission network technology and computer network technology boundaries become increasingly blurred; (strictly distinguished from the original call network and computer network, and now the two can even common);
② 电信传输网、计算机网络与广播电视网boundaries become increasingly blurred (triple play).

Broadband Metropolitan Area Network structure

The logical structure of broadband MAN:
design a broadband MAN involve "three and a platform for export", that 网络平台、业务平台、 管理平台与城市宽带出口and other issues. (IDC-- data center; VPNs-Virtual Private Network)

Divided hierarchically logical network platform:

Said core switching layer 核心层, also known as edge aggregation layer 汇聚层, also known as user access layer 接入层.
 core layer is mainly responsible for the high-speed data exchange function;
 convergence layer is mainly responsible for routing and traffic aggregation function;
 access layer is mainly responsible for user access and a function of the local flow control.
The advantages of using level: positioning between the respective levels of functional entities clear, open interfaces, standards, facilitates formation and management.

Core switching layer has the following features:
① core switching layer linked to multiple aggregation layer, the convergence layer network provides high-speed packet forwarding, provides a reliable, secure data transmission environment with QoS support capabilities for the entire city;
③ core switching layer implementation and the Internet backbone network, providing broadband exports cities;
to provide users with broadband MAN ④ core switching layer routing Internet access required for access.

At the edge of a broadband metropolitan convergence layer core switching layer, and its basic functions are:
① traffic aggregation user access layer, transmission of data packets to be aggregated, forwarding and switching.
② The user traffic of the access layer, for local routing, filtering, traffic balancing, QoS priority management, and security control, ip address translation, traffic shaping.
③ According to the results of the processing to forward user traffic or a core layer local exchange routing process.

The main function of the access layer:
the access layer is to solve the "last kilometer" problem. It is through a variety of access technologies, connecting end-users, providing access to the Internet and other information services for users within range it covers.

The basic principle of broadband metropolitan area network established (understand)

基本原则：可运营性 、可管理性、可盈利性、可扩展性。
宽带城域网设备必须支持：
② 用户身份认证、使用权限认证和计费功能；
② 支持多ISP(电信服务商如电信、联通、移动等)；
③ 基于IP的虚拟专网VPN等多种增值业务。
宽带城域网必须具备：ip地址分配能力，动态静态地址分配能力，网络地址转换NAT功能。

管理和运营带宽城域网的关键技术

管理和运营带宽城域网的关键技术主要是：
带宽管理
服务质量QoS
宽带城域网业务中有多媒体、数据业务与语音等，各个领域的业务对服务质量要求是不同的，网络服务质量表现在延时、抖动 、吞吐量和包丢失率等几个方面。
宽带城域网保证服务质量QoS技术主要有：资源预留(RSVP)、区分服务(DiffServ)与多协议标记交换MPLS。
网络管理
管理宽带城域网有3种基本方案:带内网络管理、带外网络管理、同时使用带内和带外网络管理。
带内网络管理是指利用数据通信网(DCN)或公共交换电话网(PSTN)拨号,对网络设备进行数据配置。
带外网络管理是指利用网络管理协议(SNMP)建立网络管理系统,实时采集网络数据, 产生告警信息,显示网络拓扑,分析各类通信数据,供网络管理人员了解、维护网络设备与系统运行状态。
用户管理
多业务接入
统计与计费
ip地址的分配与地址转换
网络安全

课后真题（1）

1、下列关于宽带城域网汇聚层基本功能的描述中，错误的是（A）
A) 提供用户访问Internet所需要的路由服务 核心交换层的功能
B) 汇接接入层的用户流量，进行数据转发和交换
C) 根据接入层的用户流量，进行流量均衡、安全控制等处理
D) 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理
2、下列属于城域网QoS技术的是（A）
A) RSVP（资源预留）
B) PSTN（公共交换电话网）
C) MSTP(多生成树协议)
D) ISDN(综合业务数字网)
3、下列关于宽带城域网技术的描述中，错误的是（D）
A) 网络业务包括多媒体、数据与语音业务
B) 网络服务质量表现在延时、抖动、吞吐量与丢包率
C) 网络服务质量保障技术主要有RSVP、DiffServ与MPLS
D) 网络采用IP网络的带内管理 带内网络管理、带外网络管理、同时使用带内和带外网络管理
4、设计一个宽带城域网将涉及“三个平台一个出口”，即网络平台、业务平台、管理平台和（C）
A) 广域网出口
B) 局域网出口
C) 城市宽带出口
D) 卫星通道出口
5、下列关于宽带城域网核心交换层特点的描述中，错误的是（D）
A) 将多个汇聚层连接起来
B) 为整个城域网提供一个高速、安全与具有QoS保障能力的数据传输环境
C) 提供宽带城域网的用户访问Internet所需要的路由服务
D) 根据接入层的用户流量进行本地路由、过滤、流量均衡 （这是边缘汇聚层的特点）
6、下列关于宽带城域网技术的描述中，错误的是(A)
A) 宽带城域网带内 带外网络管理是指利用网络管理协议SNMP建立网络管理系统
B) 宽带城域网保证Qos的主要技术有RSVP、Diff-Serv和MPLS
C) 宽带城域网可以利用NAT技术解决IP地址资源不足的问题
D) 宽带城域网能够为用户提供带宽保证，实现流量工程
7、下列不属于宽带城域网QoS技术的是（A）。
A) DWDM（密集型广播复用）
B) DiffServ（区分服务）
C) RSVP（资源预留）
D) MPLS（多协议标记交换）
8、下列关于宽带城域网技术的描述中，错误的是（D）。
A) 能够为用户提供带宽保证，实现流量工程
B) 可以利用NAT技术解决IP地址资源不足的问题
C) 可以利用SNMP实现带外网络管理
D) 保证QoS的主要技术有RSVP、DiffServ和MSTP MPLS

构建带宽城域网的基本技术与方案

1. 基于SDH的城域网方案

早期的SONET/SDH是为传统电信业务服务的，它并不适合于传输IP分组。随着技术的发展，基于下一代的SONET/SDH技术的多业务传输平台(MSTP)将取代功能单一的分插复用器(ADM)和数字交叉系统(DCS),使ip over SONET/SDH方案更为可行。
缺点：宽带利用率不高、管理困难

2. 基于10GE的城域网方案

因素：成本、可扩展性、易用性
优势：造价低、可扩展性非常好、10Mpbs-10Gbps
缺陷：
 不能对端-端的包延时和包丢失率的控制
 不支持优先级服务
 不能保证QoS
 不具备用户认证能力，计费困难
用于宽带城域网的光以太网可以有多种实现形式，其中，最为重要的有两种：基于10GE的技术和弹性分组环技术。
宽带城域网的光以太网
• 设备和线路必须符合电信网络99.999%的高运营可靠性
• 具有认证和授权功能
• 提供计费功能
• 支持VPN和防火墙
• 具有QoS保证
• 可扩展

弹性分组环RPR技术

弹性分组环(RPR),是一种直接在光纤上高效传输ip分组的传输技术，弹性分组环RPR采用双环结构，在RPR环中，两个RPR 结点之间的祼光纤的最大长度可以达到100km。

外环沿着顺时针传输，内环沿着逆时针传输外环和内环都可以用统计复用的方法传输IP分组，同时可以实现”自愈环”的功能。RPR的内环和外环都可以传输数据分组与控制分组。

弹性分组环RPR技术特点：
①带宽的利用率高
②公平性好
两个数据帧具有相等优先级时，RPR环可以提供相同的环通道的访问能力，RPR环中每个结点都执行SRP公平算法，结点之间获得平等的带宽，防止个别结点因流量大而造成环拥塞。RPR环还支持加权公平法和入口、出口峰值速率限制，用以保证根据用户购买的带宽提供相应的服务
③快速保护和恢复能力强
RPR采用自愈环的设计思想，能够在50ms的时间内，隔离出现故障的结点和光纤段
④保证服务质量
为了保证网络的服务质量(QoS)，RPR环对不同的业务数据分配不同的优先级，以保证高优先级信息的可靠性传输

网络接入技术与方法

宽带接入技术的基本类型接入技术可以分为：
有线和无线接入
接入方式涉及到用户的环境与需求可以分为： 家庭接入、校园接入、机关与企业接入。

传输介质不同的各种接入技术

数字用户线xDSL接入技术

数字用户线xDSL又叫做数字用户环路。数字用户线是指从用户到本地电话交换中心的一对铜双绞线，本地电话交换中心又叫做中心局
xDSL技术按上行(用户到交换局)和下行(交换局到用户)的速率是否相同可分为
 速率对称型
 速率非对称型
非对称数字用户线(ADSL) 高比特率数字用户线(HDSL)
速率自适应数字用户线(RADSL) 甚高比特率数字用户线(VDSL)

xDSL	下/上行速率(距离5.5km)	    下/上行速率(距离3.6km)	线对数(对)
ADSL	   1.5Mbps/64kbps	             6Mbps/640kbps	        1
HDSL	   1.544Mbps(对称)	             1.544Mbps(对称)	    2
VDSL	   51Mbps/2.3Mbps	             51Mbps/2.3Mbps	        2
RADSL	   1.5Mbps/64kbps                6Mbps/640kbps    	    1

ADSL主要技术特点：
① 它可以在现有的电话铜双绞线上，以重叠和不干扰传统模拟电话业务，使用高速数字的新型宽带业务。
② 使用电话铜双绞线不会影响网络性能，因此用户不需要专门为获得ADSL服务而重新铺设电缆。
③ ADSL提供的非对称宽带特性，上行速率64kbps-640kbps， 下行速率500kbps-7Mbps。

光纤同轴电缆混合网HFC技术

①光纤同轴电缆混合网HFC的基本结构

光纤结点通过同轴电缆下引线可以为500-2000个用户服务。共享同一根传输介质。HFC改善了信号质量，提高了可靠性，线路可以使用的宽带甚至高达1GHz。
缺点：
• 造价高
• 共享介质，高峰期出现拥塞，影响接入速率
• 存在回传信号干扰
②电缆调制解调器(Cable Modem)

Cable Modem把用户计算机与有线电视同轴电缆连接起来
上行信道采用的载波频率为5MHz-42MHz，上行信道的带宽一般200kbps- 10Mbps，下行信道采用载波频率450MHz-750MHz，信道带宽可达36Mbps。
Cable Modem的类型：
传输方式：双向对称式传输(2-4Mbps,最高10Mbps)和非对称式传输(下行30Mbps，上行200kbps-10Mbps)
数据传输方向：单向和双向
同步方式：同步交换(Ethernet)和异步交换(ATM)
接入角度：分为个人和宽带多用户
接口角度：外置式、内置式、交互式机顶盒

光纤接入技术

用光纤做传输介质的网络：
• 无源光网络(PON)
• 宽带无源光网络(APON)
优势
• 带宽容量非常大
• 信号传输长距离无需中继
ITU标准对无源光纤网PON进行标准化：
 OC-3，155.520Mbps的对称业务
 上行OC-3,155.520Mbps，下行OC-12,622.080Mbps的不对称业务

无线接入技术

①无线接入技术的分类与应用无线接入技术主要有：
802.11标准的无线局域网(WLAN)接入
802.16标准的无线城域网(WMAN)接入
在无线宽带接入网的结构中，远距离采用802.16标准的WiMAX技术，可以在50m范围内提供70Mbps的传输速率，近距离采用802.11标准的WLAN,可以满足一定地理范围内的用户无线接入需求。
②802.16标准与无线城域网WMAN
IEEE 802.16标准体系的主要目标是制定工作在2-66MHz 频段的无线接入系统的物理层与介质访问控制MAC子层规范。为保证无线网络对接入用户的服务质量，需要更多的带宽，因此使用无线频段为10-66GHZ。
在802.16标准增加了两个物理层标准802.16d和802.16e
802.16d主要针对固定的无线网络部署
802.16e则针对火车，汽车等移动物体的无线通信标准问题
802.16a用于移动结点的接入
③802.11标准与无线局域网WLAN
802.11b标准传输速率为11Mbps
802.11a/g将传输速率提高到了54Mbps
802.11n理论传输速率600Mbps，业界主流传输速率300Mbps

课后真题（2）

1、下列关于RPR技术描述中，错误的是( A )
A. RPR能够在30ms 50ms内隔离出现故障的结点和光纤段
B. RPR环中每一个结点都执行SRP公平算法
C. 两个RPR结点之间的裸光纤最大长度为100KM
D. RPR的内环和外环都可以传输数据分组和控制分组
2、下列关于RPR技术描述中，错误的是( A )
A. RPR的内环用于传输数据分组，外环用于传输控制数组RPR内环与外环都可用于传输数据分组和控制数组
B. RPR是一种用于直接在光纤上高效传输ip分组的传输技术
C. RPR环可以对不同的业务数据分配不同的优先级
D. RPR能够在50ms内隔离出现故障的结点和光纤段
3、下列关于RPR技术描述中，错误的是( B )
A. RPR与FDDI一样使用双环结构
B. 在RPR环中，源结点向目标结点成功发出的数据帧要由源结点从环中收回由目的结点直接回收数据帧
C. RPR环中每一个结点都执行SRP公平算法
D. RPR能够在50ms内隔离出现故障的结点和光纤
4、下列关于RPR技术描述中，错误的是(C )
A. RPR与FDDI一样使用双环结构
B. 在RPR环中，源结点向目标结点成功发出的数据帧要由目的结点从环中收回
C. RPR环中每一个结点都执行MPLS SRP公平算法
D. RPR能够在50ms内实现自愈
5、Cable Modem上行速率在(B)
A. 64kbps-200kpbs
B. 200kbps-10mbps
C. 10mbps-20mbps
D. 20mbps-36mbps
6、下列关于光纤同轴电缆混合网HFC的描述中错误的是(A )
A. HFC是一个单向 双向传输系统
B. HFC改善了信号传输质量，提高了系统的可靠性
C. HFC光纤结点通过同轴电缆下引线可以为500到2000个用户服务
D. HFC通过Cable Modem将用户计算机与同轴电缆连接起来
7、下列关于光纤同轴电缆混合网HFC的描述中错误的( D)
A. HFC是一个双向传输系统
B. Cable Modem利用频分多路复用方法将信道分为上行信道和下行信道
C. Cable Modem传输方式分为对称式和非对称式两类
D. HFC通过Cable Modem将光缆与同轴电缆 用户与网络连接起来
8、按照ITU标准，OC-3的传输速度是( B)
A. 51.84Mbps
B. 155.52Mbps
C. 622.08Mpbs
D. 1.244Gbps
9、按照ITU标准，传输速度为622. 08Mbps的标准是( B)
A. OC-3
B. OC-12
C. OC-48
D. OC-192
10、下列关于接入技术特征的描述中，错误的是( D )
A. 光纤传输系统的中继距离可以达到100km以上
B. Cable Modem利用频分复用的方法，将信道分为上行信道和下行信道
C. ADSL技术具有非对称带宽特性
D. 802.11b将传输速率提高到54 11Mbps
11、以下关于IEEE802.16协议的描述中错误的是( D )
A. 802.16主要用于解决城市地区范围内的宽带无线接入问题
B. 802.16a用于移动结点接入
C. 802.16d用于固定结点接入
D. 802.16e用于固定或 移动结点 接入
12、下列关于无线局域网802.11标准的描述错误的是( D )
A. 802.11标准定义了无线局域网的物理层与MAC层协议
B. 802.11标准定义了两类设备，即无线结点与无线接入点
C. 无线接入点在无线与有线网络之间起到桥接的作用
D. 802.11标准在MAC层采用了CSMA/CD的访问控制方法

Analysis: 802.11 standard - of one generation of a WLAN standard which defines physical layer and media access control (MAC) protocol. 802.11 defines two types of devices: a wireless node and the wireless access point, the wireless nodes are usually coupled with a wireless network interface card configured on one access device, usually by a wireless access point and a wireless output port interface including a wired network, whose role is to provide a bridge between wireless and wired networks. In the middle of 802.11 CSMA / CD we have made some adjustments, using the CSMA / CA protocol or DCF. CSMA / CA with an ACK signal to avoid conflict.