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  • 信息通信网络运行管理员
    千次阅读
    2021-06-17 04:04:31

    应试指导

    技能鉴定考核试题形式

    试卷的组成及考核注意事项

    提高适应能力,考出好成绩

    考核内容

    计算机网络管理员操作技能鉴定考核要点表

    计算机网络管理员理论知识鉴定考核要点表

    实战演练

    考核要点1——正确开关机房内的小型电源

    考核要点2——电源系统常见故障的排除

    考核要点3——正确开关机房内的空调设备

    考核要点4——空调设备常见故障的排除

    考核要点5——调制设备常见故障的排除

    考核要点6——ADSL以太网调制解调器的安装

    考核要点7——小型宽带路由器的安装与配置

    考核要点8——对外互联通信线路的故障判断

    考核要点9——局域网内通信线路的布线和安装

    考核要点10——局域网通信线路常见故障处理

    考核要点11——使用Windows 2000 Server网络监视器

    考核要点12——使用Windows 2000 Server性能监视器

    考核要点13——常见网络命令的使用

    考核要点14——安装Windows 2000 Professional

    考核要点15——在Windows 2000 Professional/XP上安装以太网卡及驱动程序

    考核要点16——在Windows 2000 Professional/XP上安装拨号网络

    考核要点17——配置Windows 2000 Professional/XP网络参数

    考核要点18——Windows 2000 Professional/XP客户端网络标识及工作组的修改

    考核要点19——在Windows 2000 Professional/XP中设置共享目录

    考核要点20——在Windows 2000 Professional/XP中设置网络打印服务

    考核要点21——在Windows 2000 Professional/XP中连接网络共享目录

    考核要点22——正确配置和使用Netmeeting

    考核要点23——IE浏览器的常规设置

    考核要点24——IE浏览器的安全设置

    考核要点25——IE浏览器的连接设置

    考核要点26——IE浏览器的高级设置

    考核要点27——IE浏览器的收藏夹的使用及整理

    考核要点28——设置Outlook Express邮件账户

    考核要点29——设置Outlook Express邮件规则

    考核要点30——设置Outlook Express选项卡

    考核要点31——管理Outlook Express通讯簿

    考核要点32——使用Telnet登录BBS网站

    考核要点33——网络服务器的硬件故障识别

    考核要点34——服务器/客户端硬盘整理

    考核要点35——使用Ghost对系统进行备份

    考核要点36——瑞星杀毒软件的安装与设置

    考核要点37——瑞星防火墙的安装与设置

    考核要点38——金山毒霸的安装与设置

    考核要点39——计算机不能启动故障的检查和处理

    考核要点40——使用IIS监视网络服务

    考核要点41——客户端DHCP的设置

    ……

    亲临考场

    理论知识强化

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  • 计算机网络管理员国家职业标准

    千次阅读 2021-07-23 02:33:32
    1.2职业定义 从事计算机网络运行、维护工作的人员。1.3职业等级 本职业共设三个等级,分别为:网络管理员(国家职业资格四级)、高级网络管理员(国家职业资格三级)、网络管理师(国家职业资格二级)。 1.4职业环境 室内...

    计算机网络管理员国家职业标准

    1. 职业概况

    2. 1.1职业名称 计算机网络管理员。

    1.2职业定义 从事计算机网络运行、维护工作的人员。

    1.3职业等级 本职业共设三个等级,分别为:网络管理员(国家职业资格四级)、高级网络管理员(国家职业资格三级)、网络管理师(国家职业资格二级)。 1.4职业环境 室内,常温。 1.5职业能力特征 见表(见表)

    1.6基本文化程度 高中毕业(或同等学历)。 1.7培训要求

    1.7.1培训期限 全日制职业学校教育,根据其培养目标和教学计划确定。晋级培训期限:网络管理员不少于200标准学时;高级网络管理员不少于250标准学时;网络管理师不少于300标准学时。

    1.7.2培训教师 培训网络管理员的教师应具有本职业高级网络管理员职业资格证书2年以上;培训高级网络管理员的教师应具有本职业网络管理师职业资格证书2年以上或相关专业中级以上(含中级)专业技术职务任职资格;培训网络管理师的教师应具有本职业网络管理师职业资格证书3年以上或相关专业高级专业技术职务任职资格。

    1.7.3培训场地设备 具有满足教学需要的标准教室和具有必备的计算机网络环境的实验室。 1.8鉴定要求

    1.8.1适用对象 从事或准备从事本职业的人员。 1.8.2申报条件

    ——网络管理员(具备以下条件之一者)

    (1)经本职业网络管理员正规培训达规定标准学时数,并取得毕(结)业证书。 (2)连续从事本职业工作2年以上。

    (3)取得经劳动保障行政部门审核认定的、以中级技能为培养目标的中等以上职业学校本职业(专业)毕业证书。

    ——高级网络管理员(具备以下条件之一者)

    (1)取得本职业网络管理员职业资格证书后,连续从事本职业工作2年以上,经本职业高级网络管理员正规培训达规定标准学时数,并取得毕(结)业证书。

    (2)取得经劳动保障行政部门审核认定的、以高级技能为培养目标的高等以上职业学校本职业(专业)毕业证书。

    (3)取得相关专业大专以上(含大专)毕业证书,连续从事本职业工作2年以上。 (4)连续从事本职业工作5年以上。

    ——网络管理师(具备以下条件之一者)

    (1)取得本职业高级网络管理员职业资格证书后,连续从事本职业工作3年以上,经本职业网络管理师正规培训达规定标准学时数,并取得毕(结)业证书。

    (2)取得本职业网络管理员职业资格证书后,连续从事本职业工作4年以上。

    (3)取得相关专业大学本科以上(含本科)毕业证书,并连续从事本职业工作3年以上。 1.8.3鉴定方式

    分为理论知识考试和技能操作考核。理论知识考试采用闭卷笔试或上机考试的方式,技能操作考核采用实际操作方式。理论知识考试和技能操作考核均实行百分制,成绩皆达60分以上者为合格。网络管理师还须进行综合评审。 1.8.4考评人员与考生配比

    理论知识考试考评人员与考生配比为1:20,每个标准教室不少于2名考评人员;技能操作考核考评员与考生配比为1:5,且不少于3名考评员。综合评审委员不少于5人。 1.8.5鉴定时间

    各等级理论知识考试时间为90min ;各等级技能操作考核时间为180min 。综合评审时间不少于30min 。

    1.8.6鉴定场所设备

    理论知识考试在标准教室进行,技能操作考核和综合评审在具有计算机网络必备设备的实验室进行。

    2. 基本要求 2.1职业道德

    2.1.1职业道德基本知识 2.1.2职业守则

    (1) 遵纪守法,尊重知识产权。 (2) 爱岗敬业,严守保密制度。 (3) 爱护设备。 (4) 团结协作。 2.2基础知识

    2.2.1计算机机房环境的基础知识 (1) 电源系统基础知识。 (2) 空调系统基础知识。 (3) 消防系统基础知识。 2.2.2计算机基础知识 (1) 计算机硬件基础知识。

    (2) 计算机软件基础知识。 2.2.3网络基础知识

    (1) 数据传输与通信基础知识。 (2) 网络体系结构基础知识。 (3) 网络设备基础知识。 (4) 网络管理基础知识。 (5) 网络应用基础知识。

    2.2.4计算机网络与通信的英语专业术语 2.2.5相关法律、法规知识 (1) 知识产权的相关知识。 (2) 劳动法的相关知识。

    (3) 国家有关信息网络的法律法规。

    3. 工作要求 本标准对网络管理员、高级网络管理员、网络管理师的技能要求依次递进,高级别包括低级别的要求。

    4. 比重表

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    前言

    上期对GB/T 28448-2019 《信息安全技术 网络安全等级保护测评要求》中第三级测评要求的安全测评通用要求的第一部分(安全物理环境)进行了解读,本期就安全测评通用要求第二部分(安全通信网络)进行解读。


    一、网络架构

    8.1.2.1 网络架构

    8.1.2.1.1 测评单元(L3-CNS1-01

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:应保证网络设备的业务处理能力满足业务高峰期需要。
    b)测评对象:路由器、交换机、无线接入设备和防火墙等提供网络通信功能的设备或相关组件。
    c)测评实施包括以下内容:
      1)应核查业务高峰时期一段时间内主要网络设备的CPU使用率和内存使用率是否满足需要;
      2)应核查网络设备是否从未出现过因设备性能问题导致的宕机情况;
      3)应测试验证设备是否满足业务高峰期需求。
    d)单元判定:如果1)~3)均为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合或部分符合本测评单元指标要求。

    1)一般来说,在业务高峰期主要网络设备的CPU内存最大使用率不宜超过70%;
    不同品牌的网络设备配置查看命令不一样,比如华为交换机使用“display cpu-usage”查看交换机CPU状态,思科交换机使用“show processes cpu”查看交换机CPU状态,其它网络设备也同样使用相应的命令来查看等相关配置信息。当然,如果有SOC或者综合网管系统,也可以通过他们来查看主要网络设备的CPU、 内存的使用情况。

    2)通过查看设备系统宕机/重启告警日志来检查近期是否宕机/重启过,如果有,询问的原因。也可以查看设备在线时长来判定近期是否有宕机/重启;

    3)业务高峰流量不超过设备处理能力的70%。
    设备处理能力包括CPU处理能力、内存等。


    8.1.2.1.2 测评单元(L3-CNS1-02)

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:应保证网络各个部分的带宽满足业务高峰期需要。
    b)测评对象:综合网管 系统等。
    c) 测评实施包括以下内容:
      1)应核查综合网管系统各通信链路带宽是否满足高峰时段的业务流量需要;
      2)应测试验证网络带宽是否满足业务高峰期需求。
    d) 单元判定:如果1)和2)均为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合或部分符合本测评单元指标要求。

    1)应访谈管理员高峰时段的流量使用情况,是否部署流量控制设备对关键业务系统的流量带宽进行控制,或在相关设备上启用QoS配置,对网络各个部分进行带宽分配,从而保证业务高峰期业务服务的连续性;
    在关键节点部署流量监控系统,能够检测实时流量,部署流量控制设备,
    在关键节点配置QoS策略,对关键业务熊的流量带宽进行控制。

    2)测试验证(可以使用网页测试或者软件测试)网络各个部分的带宽是否满足业务高峰期需求,应保证各通信链路高峰流量均不大于其带宽的70%。


    8.1.2.1.3 测评单元(L3-CNS1-03

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:应划分不同的网络区域,并按照方便管理和控制的原则为各网络区域分配地址。
    b)测评对象:路由器、交换机、无线接人设备和防火墙等提供网络通信功能的设备或相关组件。
    c)测评实施包括以下内容:
      1)应核查是否依据重要性、部门等因素划分不同的网络区域;
      2)应核查相关网络设备配置信息,验证划分的网络区域是否与划分原则一致。
    d)单元判定:如果1)和2)均为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合或部分符合本测评单元指标要求。

    1)应访谈网络管理员,是否依据部门的工作职能、等级保护对象的重要程度和应用系统的级别等实际情况和区域安全防护要求划分了不同的VLAN;

    2)并核查相关网络设备配置信息,验证划分的网络区域是否与划分原则一致。
    以Cisco IOS 为例,输入命令“show vlan brief”, 查看相关配置信息。


    8.1.2.1.4 测评单元(L3-CNS1-04

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:应避免将重要网络区域部署在边界处,重要网络区域与其他网络区域之间应采取可靠的技术隔离手段。
    b)测评对象:网络拓扑。
    c)测评实施包括以下内容:
      1)应核查网络拓扑图是否与实际网络运行环境一致;
      2)应核查重要网络区域是否未部署在网络边界处;
      3)应核查重要网络区域与其他网络区域之间是否采取可靠的技术隔离手段,如网闸、防火墙和设备访问控制列表(ACL)等。
    d)单元判定:如果1)~3)均为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合或部分符合本测评单元指标要求。

    1)检查网络实际运行环境是否与提供的拓扑图一致,如不一致,则需要及时更新拓扑图;

    2)检查重要网络区域(一般包含单位核心业务、核心数据处理和存放的地方)是否部署在网络边界处;

    3)应核查重要网络区域与其他网络区域之间是否采取可靠的技术隔离手段,如网闸、防火墙和设备访问控制列表(ACL)等。比如查看内网和外网之间有采取有效的隔离手段。


    8.1.2.1.5 测评单元(L3-CNS1-05)

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:应提供通信线路、关键网络设备和关键计算设备的硬件冗余,保证系统的可用性。
    b)测评对象:网络管理员和网络拓扑。
    c)测评实施:应核查是否有关键网络设备、安全设备和关键计算设备的硬件冗余(主备或双活等) 和通信线路冗余。
    d)单元判定:如果以上测评实施内容为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合本测评单元指标要求。

    核查系统出口路由器、核心交换机、安全设备等关键设备是否有硬件冗余和通信线路冗余,保证系统的高可用性。或者查看网络架构是否采用HSRP(热备份路由协议)、VRRP(虚拟路由冗余协议)等冗余技术设计,这样可以确保在通信线路或设备故障时网络不中断,有效增强网络的可靠性。

    二、通信传输

    8.1.2.2 通信传输

    8.1.2.2.1 测评单元(L3-CNS1-06

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:应采用校验技术或密码技术保证通信过程中数据的完整性。
    b)测评对象:提供校验技术或密码技术功能的设备或组件。
    c)测评实施包括以下内容:
      1)应核查是否在数据传输过程中使用校验技术或密码技术来保证其完整性;
      2)应测试验证密码技术设备或组件能否保证通信过程中数据的完整性。
    d)单元判定:如果1)和2)均为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合或部分符合本测评单元指标要求。

    1)检查是否在数据传输过程中使用校验技术或密码技术来保证其完整性;
    传输过程中的完整性主要通过协议(比如TLS、SSH协议)来实现,通过MAC(消息校验码)来实现整个数据报文的完整性和加密性,因此,在测评中,如果采用TLS/SSL协议、SSH协议,默认其实应该是符合传输过程中的完整性要求的。

    2)测试验证密码技术设备或组件能否保证通信过程中数据的完整性。
    可以直接使用MD5校验器检查发送端文件和接收端文件的SHA1值是否一致,若一致,则说明符合完整性测试,否则,则不符合。一般测评时默认采用加密协议的就可以保证其完整性。这里的数据一般包括重要鉴别数据、重要业务数据、审计数据、重要配置数据、个人信息等等。

    这里的测试思路分为两部:第一步,是否有相关设备或者技术保证数据传输过程的完整性;第二步,保障数据传输过程完整性措施是否有效。


    8.1.2.2.2 测评单元(L3-CNS1-07)

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:应采用密码技术保证通信过程中数据的保密性。
    b)测评对象:提供密码技术功能的设备或组件。
    c)测评实施包括以下内容:
      1)应核查是否在通信过程中采取保密措施,具体采用哪些技术措施;
      2)应测试验证在通信过程中是否对数据进行加密。
    d)单元判定:如果1)和2)均为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合或部分符合本测评单元指标要求。

    1)应核查是否在通信过程中采取保密措施,具体采用哪些技术措施;
    检查数据传输过程中的保密性,主要核查是否采用TLS/SSL、SSH等加密协议,对于B/S架构的系统,一般查看网站域名是否是https打头即可,若是则符合.

    2)应测试验证在通信过程中是否对数据进行加密。
    测试通信过程是否对报文进行加密(如果不能保证整个报文的加密,至少密码等敏感信息字段需要加密),可以使用Sniffer、Wireshark 、Burpsuite等测试工具通过流量镜像等方式抓取网络中的数据,验证数据是否加密。
    一般情况下如果采用https等加密协议,则默认符合数据传输过程保密性要求。

    这里的测试思路分为两部:第一步,是否有相关设备或者技术保证数据保密性;第二步,验证数据保密性措施是否有效。

    关于数据传输过程的完整性和保密性实现及验证,我在之前的文章里面有详细讲解,所以在这里只简单写了一些,想要了解更多的可以查看我之前写的《如何理解数据的保密性与完整性?如何保证数据的保密性与完整性?》。

    三、可信验证

    8.1.2.3 可信验证

    8.1.2.3.1 测评单元(L3-CNS1-08)

    该测评单元包括以下要求:
    a)测评指标:可基于可信根对通信设备的系统引导程序、系统程序、重要配置参数和通信应用程序等进行可信验证,并在应用程序的关键执行环节进行动态可信验证,在检测到其可信性受到破坏后进行报警,并将验证结果形成审计记录送至安全管理中心。
    b)测评对象:提供可信验证的设备或组件、提供集中审计功能的系统。
    c)测评实施包括以下内容:
      1)应核查是否基于可信根对通信设备的系统引导程序、系统程序、重要配置参数和通信应用程序等进行可信验证;
      2)应核查是否在应用程序的关键执行环节进行动态可信验证;
      3)应测试验证当检测到通信设备的可信性受到破坏后是否进行报警;
      4)应测试验证结果是否以审计记录的形式送至安全管理中心。
    d)单元判定:如果1)~4)均为肯定,则符合本测评单元指标要求,否则不符合或部分符合本测评单元指标要求。

    1)检查路由器、交换机等其他通信设备是否具有可信根芯片或可信硬件,如果有,则符合;

    2)检查应用程序启动过程是否基于可信根对系统引导程序、系统程序、重要配置参数和关键应用程序进行可信验证度量,如果有,则符合;

    3)检查通信设备的可信性受到破坏后是否进行报警,如果有报警,则符合;

    4)应测试验证结果是否以审计记录的形式送至安全管理中心。这里的测试验证结果指的是可信验证的结果(无论验证结果是成功还是失败)。

    总结


    本期就GB/T 28448-2019三级系统中的安全通信网络测评进行了简单的解读,有不对的地方,欢迎指正。下期将对安全区域边界进行解读。

    ——————————————-----------------——
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    目录 一、通信的基本概念 1.1 数据通信的基本概念 1.2 数据通信系统 二、分组交换原理 2.1 数据交换技术 ...2.2.1 通信线路的资源共享 ...3.4.1网络通信协议介绍 3.4.3 常见协议 3.4.4 TCP/IP分层协议 .....

    目录

    一、通信的基本概念

    1.1 数据通信的基本概念

    1.2 数据通信系统

    二、分组交换原理

    2.1 数据交换技术

    2.2 分组交换原理

    2.2.1 通信线路的资源共享

    2.2.2 数据同步方式

    2.2.3 交织传输

    2.2.4 分组的形式

    2.2.5分组的交换

    三、分层通信

    3.1  分层通信结构

    3.2 分层通信体系结构概念

    3.3 OSI模型功能概述

    3.4 网络通信协议 

    3.4.1 网络通信协议介绍

    3.4.3 常见协议

    3.4.4 TCP/IP分层协议


    一、通信的基本概念

    1.1 数据通信的基本概念

    数据通信是计算机和通信相结合而产生的一种新的通信方式,它是各类计算机通信网赖以建立的基础。数据通信的发展已经有30年的历史,在人类进入信息社会的过程中,数据通信正起着越来越重要的作用。

    数据通信具有许多不同于传统的电报、电话的特点,由于它主要是“人-机”通信或“机-机”通信,因而产生了一系列的要求。如:很多通信过程都需要能自动实现,在传输中发生差错时能自动地进行校正。同时由于信息处理内容与处理方式的不同,对通信的要求会有很大的差别。终端类型、传输代码、相应时间、传输速率、传输方式、系统结构、差错率等,需要考虑的因素比较复杂。

    1.2 数据通信系统

    早期计算机网络都是一些面向终端的网络,以一台或几台主机为中心,通过通信线路与多个远程终端相联,构成一个集中式网络。如图1-1所示,一台主机通过通信线路连接了许多用户终端,各个用户终端可以共享主机的资源,包括它的数据处理能力、存储能力和信息资源。该主机也可以具有交换功能,实现各个用户之间的互相通信。在这种结构中,每个终端用户都在通信线路的终点,每条通信线路为它所连接的终端用户所专用。当然,图中的终端用户也可以是另一台计算机。

    图1-1 集中式网络

    60年代末,以美国国防部高级规划研究局计算机网(ARPA)的诞生为起点,出现了计算机与计算机之间的通信和资源共享,开辟了计算机技术发展的一个新领域-网络化与分布处理技术。如图1-2所示:主机和终端都和具有交换功能的通信网络连接,从网络的观点它们具有相同的地位,各个终端通过交换网络共享主机的资源,主机和终端也共享交换网络的资源。交换网由交换机和把它们连接成网络的通信线路组成,各个终端用户可以通过交换网互相通信,也可以通过主机互相通信。

    图1-2 交换式网络

    二、分组交换原理

    2.1 数据交换技术

    由于数据通信用户的许多不同的特点和要求,这就要求发展几种不同于电话交换的交换技术,现有的主要有以下三种:

    • 电路交换

    数据通信的电路交换是根据电话交换原理发展起来的一种交换发式,其过程类似于打电话,当用户要求发送数据时,交换网就在主叫用户终端和被叫用户终端之间接通一条物理的数据传输通路。

    电路交换的主要优点是:

    (1)信息的传输时延小,对一次连接来说,传输时延固定不变。

    (2)信息以信号形式在数据通路中“透明”传输,交换机对用户的数据信息不存储、分析和处理,交换机在处理方面的开销比较小。对用户的数据信息也不需要附加许多的用于控制的信息,信息传输的效率比较高。

    (3)信息的编码方法和信息格式不受限制。

    电路交换的主要缺点是:

    (1)电路的接续时间较长,在数据传输开始之前,呼叫信号必须经过若干交换机,得到各交换机的认可,并传到最终被呼叫方,这个过程常常需要10秒甚至更长时间,短报文通信效率低。

    (2)电路资源被通信双方独占,电路利用率低

    (3)通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、通信规程等方面要完全兼容,这就限制了各种不同速率、不同代码格式、不同通信规程的用户终端之间的互通。

    (4)有呼损。即可能由于用户终端设备忙或交换网负载过重而叫不通。

    电路交换适合于传输信息量较大,通信对象比较固定的用户。

    世界各国对电路交换方式有过一段热潮时期,并且投资建设了电路交换数据通信网,但是,由于它在实现各种不同类型和特性的数据终端设备(包括计算机)之间的互通方面灵活性很差,它的发展不如分组交换方式,但是到目前为止电路交换原理在电话通信中一直占着统治地位,步进制、纵横制、程序控制的各代电话交换机都是基于电路交换原理。

    DDN(数字数据网)提供了一种以专线方式入网的高速通信方式。用户终端通过DTU(数据终端单元)以专线方式接入DDN网,网内的DDN交换机之间以光纤联系,大大提高了信息传输的速度,如图1-3。

    图1-3  DDN网

    • 报文交换

    为了克服电路交换的缺点,人们提出了报文交换的思想,它的基本原理是“存储-转发”,即如果用户A要向用户B发送信息,A用户不需要先叫通和B用户之间的电路,而只需与交换机接通,由交换机暂时把A用户要发送的报文接收和存储起来,交换机根据报文提供的B用户的地址在交换网络中确定路由,并将报文送到输出线的队列上排队,等到该输出线空闲时立即将该报文送到下一个交换机,最后送到终点用户B。

    报文交换的特征是:

    (1)报文以存储转发方式通过交换机,输入输出线路的效率、代码格式等可以不同,很容易实现在不同类型终端之间的互相通信。

     (2)在报文交换(从A用户到B用户)的过程中没有接续过程。来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进行多路复用,线路可以以它的最高传输能力工作,大大提高了线路利用率。

    (3)用户不需要叫通对方就可以发送报文,无呼损,并可以节省通信终端操作人员的时间。如果需要,同一报文可以由交换机转发到许多不同的收信地点。

    报文交换的主要缺点是:

        (1)信息通过交换机时产生的时延大,而且时延的变化也大,不利于实时通信。

     (2)交换机要有能力存储用户发送的报文,其中有的报文可能很长,要求交换机有高速处理能力和大的存储容量。一般要配备磁盘和磁带存储器,交换机的设备比较庞大,费用较高。

        (3)报文交换不适用于立即对话的通信方式。

    报文交换适用于公众电报和电子信箱业务。

    电子信箱是目前应用较为广泛的远程信箱处理系统,它利用存储转发方式为用户提供多种类型的信箱交换,其最基本的特点是用户可以在任何时间、任何地点发送和接收信件,而不管通信对方处于何种状态。但该业务显然不适于实时通信。

    • 分组交换

    前面所介绍的电路交换不利于实现不同类型的数据之间的相互通信,而报文交换传输信息时延又太长,不满足许多通讯系统的实时性要求,分组交换技术较好地解决了这些矛盾。

    分组交换仍采用了报文交换的“存储-转发”方式,但不象报文交换那样以报文为单位交换,而是把报文截成许多比较短的、被规格化了的“分组”(PACKET)进行交换和传输。由于分组长度较短,具有同一的格式,便于在交换机中存储和处理,“分组”进入交换机后只在主存储器中停留很短的时间,进行排队和处理。一旦确定了新的路由,就很快输出到下一个交换机或用户终端。分组穿过交换机或网络的时间很短(分组穿过一个交换机的时延平均为数毫秒或更短),能够满足绝大多数数据通信用户对信息传输的实时性要求。

    分组交换的主要优点是:

    1. 向用户提供了不同速率、不同代码、不同同步方式、不同通信规程的数据终端之间能够互相通信的灵活的通信环境。
    2. 信息的传输时延较小,而且变化范围不大。能够较好的反映会话型实时通信的实时性要求。
    3. 实现线路的动态统计时分复用,通信线路(包括中继线和用户线)的利用率很高,在一条物理线路上可以提供多条信息通路。
    4. 可靠性高。每个分组在网络上传输时可以在中继线和用户线上分别独立的进行差错校验。使信息在分组交换网中传输的比特误码率大大降低,一般可达10E-10以下。由于分组在交换网络中传输的路由是可变的,当网络的线路和设备发生故障时,分组可以自动选择一条新的路由避开故障点,而通信不会中断。
    5. 经济性好。信息以分组为单位在交换机中存储和处理,不要求交换机具有很大的存储容量,降低了用户的通信费用。分组交换网通过网络控制和管理中心〔NCC〕对网内设备实行比较集中的控制和维护管理,节省了维护和管理费用。

    分组交换的主要缺点是:

    1. 由网络附加的传输信息多,对长报文通信的传输效率比较低。我们把一份报文划分成许多分组在交换网中传输,为了保证这些分组能够按照正确的路径安全准确的到达终点,要给每个数据分组加上分组信息(分组头)。除此之外,我们还要设计许多不包含数据信息的控制分组,用它们来实现数据通路的建立、保持和拆除,并进行差错控制以及数据流量控制等。
    2. 技术实现复杂,分组交换机要对各种类型的分组进行分析处理,为分组在网络中的传输提供路由,并且在必要时自动进行路由调整为用户提供速率、代码和规程的交换,为网络的维护管理提供必要的报告信息等,要求交换机要有较高的处理能力。

    分组交换网与DDN网比较可以得到如下结果:

    DDN网可提供的通讯速率较高,比较适合于动态图象、可视图文等的传输,但投资大、通信费用高;分组交换网投资小、通信费用低,适合于传输一般的文件、报表等。对于一般的银行业务,如通存通兑、储蓄对工等,性能绰绰有余

    2.2 分组交换原理

    分组交换的最基本的思想就是实现通信资源的共享,它的出现使得越来越便宜的计算机的处理能力能够充分利用昂贵的通信资源。

    2.2.1 通信线路的资源共享

    为了经济有效的使用通信线路,我们使用多路复用的方法,即组合多个低速的数据终端共同使用一条高速的线路。可以使用各种不同的多路复用方法。从如何分配传输资源的观点可以分为两类:

    • 预分配资源法或固定分配资源法
    1. 时分复用(TDM)

    把线路传输的时间轮流分配给每个用户,每个用户只在分配的时间里向线路发送信息和接收信息。当在分配的时间里用户没有信息要传输时,这段时间不能由其他用户使用,而保持为空闲状态,如图1-4。

    1 2 3 4 1 2 3 4

    图1-4 时分复用

    1. 频分复用

    把线路的频带资源分成多个子频带,分别分配给用户,形成数据传输子通路。每个用户终端的数据通过专门分配给它的子通路传输。当该用户没有数据传输时,别的用户不能使用。此通路保持空闲状态。如图1-5。

    图1-5 频分复用

    上述两种方法都实现了由多个用户对一条传输线路的资源的共享。但是由于在传输数据时都可能出现暂时的停顿,而使各个子信道的传输呈现空闲状态,线路的传输能力不能获得充分的利用,这就是预分配的缺点。

    • 动态分配资源法(统计时分复用STDM)

    为了克服预分配资源的缺点,我们采用用户有数据要传输时才给它分配资源的方法,即动态分配或按需分配,这种根据用户需要分配线路资源的方法称为统计时分复用。这时每个用户的数据传输速率可以高于平均速率。最高可达到线路总的传输能力,如图1-6。

    图1-6  统计时分复用

    统计时分复用和预分配复用方式相比在各个终端与线路的接口处要增加两个功能:

    1. 缓冲控制
    2. 信息流控制

    这两项功能用于解决使用线路资源时产生的冲突。

    2.2.2 数据同步方式

    要正确地传输数据,必须在发送端和接收端之间实现数据的同步,异步实际上也是同步的一种方法。

    • 起止式同步

        起止式同步也称异步方式,其方法是在每一个字符的前面和后面分别增加了一个“起”比特和一个“止”比特,“起”比特和“止”比特具有相同的格式,起比特的长度和数据比特相同,电压特性与数据“0”相同,止比特的长度可以选择为数据比特的1、1.5、2倍,它的电压极性与“1”相同。如果止比特结速时下一个起比特未开始,则止比特可以任意延长。如图1-7。

    图1-7 起止式同步


        由此可见,字符之间可以是不等间隔的,因此称为异步方式。起止式同步在一些人工操作的或低速的数据终端上获得广泛的应用,实现方法简单,价格低,它的缺点是每一个字符都要增加2-3个比特的开销,传输效率较低,但它不需要在发送和接收之间另外发送位定时信号,节省接口线,这是它的优点。

    当进行异步通信时,发送方和接收方在如下参数上必须保持一致,否则不能正确译码:

    1. 停止位个数
    2. 字符长度,即每个字符的比特数
    3. 速率

    起止式同步在传输数据时,用户面对的是字符流,在传输过程中还可能发生畸变,对数据的可靠性由用户程序完成,因此其应用程序就非常复杂。

    (二)字符同步方式

    字符同步方式是在发送和接收已经实现了位同步的基础上用于正确识别数据字符的一种同步方法。如图1-8,它是在一连串的数据字符的前面加1个或2个同步字符(SYN)来实现同步的。

    图8         字符同步方式

    同步字符SYN是事先定义的特殊字符,是由发送设备在发送数据之前加入的,在数据源发送的信息中不应出现同步字符。接收端如果在同步字符之后接收到非同步字符,则认为是数据信息的开始。为防止传输错码而导致同步的错误识别,通常连续发送两个同步字符。如果没有数据要发送,一般通过发送连续的同步字符维持发送与接收之间的同步。同时也表示线路处于空闲状态。

    字符同步方式的传输效率显然高于起止式,它适用于中速通信,但它需要在发送方和接收方之间建立位同步,设备比较复杂。

    字符同步方式通常伴随着字符通信规程一起使用,由于字符通信规程解决信息的透明传输问题比较复杂,影响了字符同步方式的使用。

     (三)帧同步方式

    帧同步也是在发送和接收之间已经建立了位同步的基础上正确识别由任意比特数构成的帧的一种同步方式,它在一个帧的前后加上帧标志,如图1-9。

    图1-9 帧同步方式

    帧标志(FLAG)是一个特殊的编码组合(01111110),接口电路对帧标志的识别是以比特为单位进行的。如果在一个帧的内部信息的任意比特序列中出现了与FJAG相同的组合将导致帧识别错误。为防止这种错误的发生,采用了“0”插入和“0”删除的方法。当接口的任何一方准备好发送一个帧时,首先需要透明操作,对两个帧标志之间的比特序列进行5个“1”的检查,如发现连续5个“1”,则在其后插入1个“0”;在接收端,首先通过帧标志确定一个帧的开始,一旦识别到帧的开始后就进行帧的透明操作。与发送方相反,将比特序列中5个连续“1”之后的“0”去掉,恢复发送的帧比特序列的本来面目。如图1-10。

                                                              F: 标志符,编码为01111110

                                                              L: 低位比特

                                                              M: 高位比特

    图1-10  “0”插入与“0”删除

     “0”插入、“0”删除以及帧标志的识别都是由通信芯片的硬件物理接口来完成的。对上层的协议和应用来说,该过程是透明的,无须协议程序或用户程序来进行干预。如果该程序结构的硬件支持上述功能,我们就说该物理接口支持同步,否则不支持同步。PC的串口是不支持同步的。

    帧同步方式也具有传输效率高的优点,适用于各种速率的通信要求,获得了广泛的应用 。

    2.2.3 交织传输

    在预分配复用方式下,每个用户的数据都在特定的子信道中流动,接收端容易区分用户传来的数据。在动态复用分配方式下,各个用户数据在同一线路上互相交织传输,因此不能用预先分配的时间片或频率把它们区分开来。

    为了区别来自不同终端的用户数据,我们在把它们交织在一起发送到线路上之前给它们打上与终端或子信道有关的“标记”,通常是在用户数据之前加上终端号或子信道号,这样互接收端就可以通过识别用户数据的“标记”把它们区分开。

    用户数据交织传输的方法有三种

    1. 比特交织

    时延最小,但效率太低,一般不采用

    1. 字节或字符交织

    计算机与数据终端常常以字节(或字符)为单位发送和接收数据,因此可以采用字节交织方式

    1. 分组或信息块交织

    效率最高,因为增加的“标记’’数量与用户数据相比所占比例很小,但是它可能引起较大的时延,不过这种时延随着通信线路的数据传输速率的提高而减小。

    通常,中高速线路适合于采用分组交织方式,低速线路适合于采用字节交织方式。在统计时分复用方式下,通过对数据组的编号,我们可以把各个终端的数据在线路上严格地区分开来,就好象把线路也分成了许多子信道一样。每个子信道用相应的号码表示,我们称这种子信道为逻辑信道。逻辑信道为终端提供独立的数据流通路,线路的逻辑信道号可以独立于终端的编号,逻辑信道号作为线路的一种资源可以在终端要求通信时由STDM分配给它。对每一个终端,每次呼叫可以分配不同的逻辑信道号。但是在同一次呼叫连接中,来自某一个终端的数据的逻辑信道号应相同。用线路的逻辑信道号给终端的数掘作“标记”比用终端号更加灵活方便,这样,一个终端可以同时通过网络建立多个数据通路,STDM以为每个通路分配一个逻辑信道号,并在STDM中建立终端号和逻辑信道号的对应表,网络通过逻辑信道号识别出是哪个终端发来的数据。

    2.2.4 分组的形式

    为了提高复用效率,我们将数据接一定的长度分组,每一个分组中包括一个分组头,其中包含所分配的逻辑信道号和其它控制信息。我们把这样的数据组称为分组(packet) ,来自数据终端的用户数据可能是一份很长的报文,我们将它按—定长度数截断并加上分组头形成分组,为了保证在接收端能够将分组还原为完整的报文,分组头中还要包含分组的顺序号等信息,为了保证分组在网络中正确地传输和交换,除了包含用户数据的分组之外,我们还要建立许多用于通信控制的分组,因此就出现了各种类型的分组,在分组头中也包含了识别分组类型的信息。各种分组的结构可能不同,但是它们都包含有分组头,分组头的长度为3个宇节,用户数据的长度通常为128个字节,复用的传输效率是很高的。

    2.2.5分组的交换

    一个字符终端的数据通过名为PAD( Packet Assembler/Disassembler分组装配和拆卸设备)的设备将数据变成分组,并通过线路发送给网络(交换机)。一个PAD可以同时连接许多个终端,来自不同终端的数据可以通过同一条线路发送到网络,它们可以通过包含在分组头中的逻辑信道号严格地区分开来,相当于形成了许多逻辑上的子信道,每个终端就好象独占了一条子信道一样,它们可以随时向网络发送数据(或接收来自网络的数据)。

    终端发送的数据的终点并不是网络,而是与网络相连的计算机或其它终端。PAD已经帮助终端把数据变成了分组,因此数据在网络中以分组为单位流动,穿越网络的节点和中继线,到达它的终点。

    一个网络是由许多节点按照一定的拓扑结构互相连接而成,我们把节点和节点之间连接的线路称为中继线( Trunk line),同时节点也可以连接用户终端设备,用户设备与节点相连的线称为用户线( User line),节点是由一台或多台分组交换机构成。

    分组交换机具有许多端口,它从某一端口接收分组,并根据分组中包含的有关终点地址的信息选择某一端口发送出去,当然,一个端口可同时接收和发送数据。

    分组穿过网络到达终点的方法有两种:

    (1)虚电路( Virtual Circuit)

    (2)数据报( Datagram)

    (一)虚电路

    所谓虚电路就是两个用户终端设备在开始互相发送和接收数据之前需要通过网络建立逻辑上的连接。一旦这种连接建立之后就在网络中保持己建立的数据通路,用户发送的数据(以分组为单位)将按顺序通过网络到达终点,当用户不需要发送和接收数据时可以清除这种连接。我们称这种连接为“虚”电路,是因为分组交换机和PAD设备执行线路传输能力的动态按需分配原则,分组交换机为这种连接保持了一种链接关系,终端可以在任何时候发送数据(受流量控制),如果终端暂时没有数据可发送,网络仍保持这种连接关系,但是网络可以将线路的传输能力和交换机的传输能力用作其它服务,它并没有独占网络的资源。

    虚电路方式的特点是:

     (l)一次通信具有呼叫建立,数据传输和呼叫清除三个阶段。数据分组中不需要包含终点地址,对于数据量较大的通信传输效率高。

     (2)数据分组按已建立的路径顺序通过网络,在网络终点不需要对数据重新排序,分组传输时延小,而且不容易产生数据分组的丢失。

     (二)数据报

        1984年以后的CCITT X.25建议已取消了数据报方式。

    三、分层通信

    3.1  分层通信结构

    一个计算机网的功能应包括两个主要方面:通信和信息处理,它们都反映在网络的体系结构中。一个计算机网络的体系结构是对网络所具有的全部功能的描述,这种描述通常采用分层方式,也就是将它们分为若干层次。层次如何划分以及每层功能上的差别,都将导致网络体系结构的不同。当前,各主要计算机厂家生产的计算机系统产品中都有自己的网络体系结构,采用不同网络体系结构的计算机如不经中介是无法互连的,或者说彼此之间无法建立起可以相互访问的通路。为了解决这一矛盾,80年代韧,国际标准化组织(ISO)提出了开放系统互连(0pen System Interconnection)基本参考模型,它们可以与任何其他地点的开放系统进行互连(“开放”) 。“互连”则包括交换信息和协同工作(合作完成一个共同的任务)双重含意。

    0SI模型由7个功能层组成,它们是:

        (l)物理层

        (2)数据链路层

        (3)网络层

        (4)运输层

        (5)会话层

        (6)表示层

        (7)应用层

    3.2 分层通信体系结构概念

    计算机A和计算机B通信需要解决两个问题,一个是数据要及时而且正确地传送,另一个是通信双方必须能够识别对方发送的数据。前一个问题要由计算机( A和B)和网络共同完成,后一个问题是计算机A和计算机B之间必须解决的问题。我们把7层中的 l、2、3层称为低层组,它是由计算机和网络共同执行的功能,把4、5、6、7层称为高层组,它是计算机A和计算机B之间执行的通信控制功能。

    0SI参考模型之所以受到全世界的普遍接受和欢迎,就在于它提供了解决异种计算机通信问题的可能。两个系统,不管它们是怎样不同,如果它们具有下列共同之处,则可以有效地进行通信:

        (l)它们执行相同的通信功能集合。

        (2)这些功能由同样的层次集合组成,对同层提供同样的功能(提供功能的方式可以不同)。

        (3)对等层必须采用相同的协议。

    为了实现上述各点,需要有标准。标准确定每一层应提供的功能和服务,标准也确定对等层之间的通信协议。0SI参考模型只是确定了一个七层体系结构,它为确定这些标准和通信协议提供了标准的骨架。

    图1-11

    3.3 OSI模型功能概述

    物理层为OSI模型的最低层,它的功能是在系统之间建立、保持和断开一条物理电路,提供时钟信号,提供正确的比特信息流的传输。

    数据链路层负责链路上的数据传输,它将来自物理层的比特流分成数据块(帧);提供比待的识别,确保数据安全地到达接收DTE;提供流量控制,以确保DTE在任何时候都不会由于接收数据量过大而过载;特别重要的功能是检测传输差错,并提供一种纠错机制,克服数据的丢失、重复或错误。

    网络层规定了用户进人网络的接口,以及网络之间互连的接口,网络层的基本服务是在两个运输实体之间提供透明的数据传输。

    运输层提供了数据通信网络和上3层(用户系统)之间的接口,该层给予用户一些选择,以便从网络(即网络层)获得某种等级的通信质量。该层的设计使用户摆脱了网络的—些物理的和功能上的概念,它也是可以在多条链路上提供端到端通信能力的第一层。

    会话层作为用户进人运输层的接口,它提供一种经过组织的方法在用户之间交换数据。例如同时的数据传输、交替的数据传输、用户应用程序之间的数据流的再同步等。用户能够选择同步类型和所需要的控制。

    表示层提供数据的句法,即数据的表示,它不关心数据的含义或语义。其基本作用是从应用层接受数据类型(字符、整数等),然后同通信对象的对等层协商通信的句法表示(例如 ASCII),该层是由许多句法表组成的。

    应用层用于支持终端用户的应用进程,与表示层不同,它关心的是数据的语义。该层包含—些支持应用进程的服务元素。应用进程的例子有:作业管理,金融数据交换,电子信箱、数据库管理等。

    3.4 网络通信协议 

    3.4.1 网络通信协议介绍

    网络通信协议是一种网络通用语言,为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通信支持,是一种网络通用语言。

    例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信,由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信,规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后,才进入网络传送,到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。因此,网络通信协议也可以理解为网络上各台计算机之间进行交流的一种语言。

    3.4.2 网络通信协议由三个要素组成:

    • 语义,解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息,以及完成的动作与做出什么样的响应。

    • 语法,用户数据与控制信息的结构与格式,以及数据出现的顺序。

    • 时序,对事件发生顺序的详细说明。

    3.4.3 常见协议

    常见的网络通信协议有:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。

    • TCP/IP协议

    TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网际协议) 协议具有很强的灵活性,支持任意规模的网络,几乎可连接所有服务器和工作站。在使用TCP/IP协议时需要进行复杂的设置,每个结点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”、一个“主机名”,对于一些初学者来说使用不太方便。 [1] 

    • IPX/SPX及其兼容协议

    IPX/SPX(Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange,网际包交换/顺序包交换)是Novell公司的通信协议集。IPX/SPX具有强大的路由功能,适合于大型网络使用。当用户端接入NetWarefe服务器时,IPX/SPX及其兼容协议是最好的选择。但在非Novell网络环境中,IPX/SPX一般不使用。

    • NetBEUI协议

    NetBEUI(NetBios Enhanced User Interface , NetBios增强用户接口)协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议,安装后不需要进行设置,特别适合于在“网络邻居”传送数据。

    3.4.4 TCP/IP分层协议

    TCP/IP参考模型是首先由ARPANET所使用的网络体系结构,共分为四层:网络接口层(又称链路层)、网络层(又称互联层)、传输层和应用层,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

    每一层对应的协议有:

    • 网络接口层协议:Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。

    • 网络层协议:IP(Internet Protocol,英特网协议)、ICMP(Internet Control Message Protocol,控制报文协议)、ARP(Address Resolution Protocol,地址转换协议)、RARP(Reverse ARP,反向地址转换协议)。

    • 传输层协议: TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User Datagram protocol,用户数据报协议)。

    • 应用层协议:FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议)、TELNET(用户远程登录服务协议)、DNS(Domain Name Service,是域名解析服务)、SMTP(Simple Mail Transfer Protocol,j简单邮件传输协议)、NFS(Network File System,网络文件系统)、HTTP(Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议)。

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