(NCRE)网络系统结构与设计的基本原则-知识点

2021-8-31

欢迎您阅读此系列文章，文章参考自《全国计算机等级考试三级教程.网络技术》。内容为NCRE三级网络技术主要知识点以及常考点，此知识点总结参照《三级网络技术考试大纲(2018年版)》。阅读此系列文章可以帮助您快速、轻松考取相应证书！祝您阅读愉快,获取知识点电子文档地址：Gitee 点击文章下方即可跳转。整理不易，希望可以帮助到你！

前言

教材第一章《网络系统结构与设计的基本原则》相关内容在NCRE三级网络技术考试中，出现的考题相对固定，一般为4道选择题，试题分布在1~4题，占用分值4分。往年考核要点有：RPR技术、无线接入技术、 OC-12的速率、 HFC接入技术、OC-3的传输、无线接入技术802.11a、宽带城域网QoS、宽带城域网技术、宽带城域网的逻辑结构、核心交换层的特点等。

宽带城域网的结构

三个平台与一个出口，即网络平台、业务平台、管理平台与城市宽带出口。
核心层主要承担高速数据交换的功能，汇聚层主要承担路由和流量汇聚的功能，接入层主要承担用户接入和本地流量控制的功能。
核心交换层主要有以下几个基本功能：①核心交换层将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速分组转发，为整个城市提供一个高速、安全与具有QoS保障能力的数据传输环境。②核心交换层实现与主干网络的互联，提供城市的宽带IP出口。③核心交换层提供宽带城域网的用户访问Internet所需要的路由访问。
汇聚层处于宽带城域网核心交换层的边缘，它的基本功能是：①汇聚接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发和交换。②根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QoS优先级管理，以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理。③根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或本地进行路由处理。
接入层的基本功能：接入层解决的是“最后一公里”问题。它是通过各种接入技术，连接最终用户，为它所覆盖范围内的用户提供访问Internet以及其他的信息服务。

直白点说，核心层负责数据流量的城际到Internet的相关功能，接入层负责用户的接入（网络入户），汇聚层负责本地流量控制相关业务，以及数据从接入层到核心层的上传下达业务，且仅有相邻层次才可能发生数据的交互工作，不可能跨层次通信。

管理和运营宽带城域网的关键技术

QoS表现在延时、抖动、吞吐量和丢包率几个方面,目前宽带城域网保证服务质量QoS要求的技术主要有:资源预留(RSVP)、区分服务( DiffServ)与多协议标记交换MPLS。（注意不是MSTP）
利用传统的电信网络进行网络管理称为“带内”，而利用IP网络及协议进行网络管理的则称为“带外”。
宽带城域网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。网络采用IP网络的带内管理。
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。
对汇聚层及其以上设备采取带外管理，而对汇聚层以下采用带内管理。
可以利用NAT技术解决IP地址资源不足问题。

RPR技术

弹性分组环( Resilient Packet Ring, RPR)是一种用于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,这一点与FDDI结构相同。
在RPR环中,两个RPR结点之间的裸光纤的最大长度可以达到100km。
RPR将沿顺时针传输的光纤环叫作外环,将沿逆时针传输的光纤环叫作内环。
弹性分组环RPR的内环和外环都可以用统计时分多路复用的方法传输IP分组,同时可以实现“自愈环"的功能。（不是频分复用，不是波分复用）
RPR的内环和外环都可以传输数据分组与控制分组。
每一个结点都可以使用两个方向的光纤与相邻结点通信。
RPR环限制数据帧只在源结点与目的结点之间的光纤段上传输，当源结点成功地发送一个数据帧之后，这个数据帧要由目的结点从环中收回。
RPR环中每个结点都执行SRP公平算法。
RPR采用自愈环的设计思想，能够在50 ms的时间内，隔离出现故障的结点和光纤段，提供SDH级飞快速保护和恢复。
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传输。

网络接入技术与方法

目前，可以用作用户接入网的主要有三类：计算机网络、电信通信网与广播电视网。
目前宽带接入技术主要有以下几种：数字用户线xDSL、光纤同轴电缆混合网HFC技术、光纤接入技术、无线接入技术与局域网接入技术。
无线接入又可以分为无线局域网接入、无线城域网接入与无线Ad hoc接入。
SDH指的是同步数字体系,不属于具体的网络接入技术。
光接入网不适宜使用复杂的激光器及其他复杂光器件,以减少大量用户接入时的安装、维护的工作量，以降低成本，提高系统的可靠性。这些要求就意味着无源光接入网比有源光接入网更符合实际应用。

xDSL接入技术

xDSL技术按上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同分为速率对称型和速率非对称型两种。
ADSL接入技术提供非对称带宽特性,（不是对等型数据传输方式）。
ASDL提供的非对称宽带特性，上行速率在64 kbps~640 kbps，下行速率在500 kbps~ 7 Mbps。
ASDL技术在现有用户电话线上同时支持电话业务和数字业务。
ADSL在现有的用户电话铜双绞线上,以重复和不干扰传统模拟电话业务下,提供告诉数字业务。
HDSL上/下行速率为1.544Mbps。
其中HDSL是对称（上行下行带宽一致）的，其他均为非对称（上行下行带宽不一致）

HFC

HFC是由有线电视头端(head end )、长距离干线(trunk)、放大器、馈线(feeder)与下引线(drop)组成。
光纤同轴电缆混合网HFC是一个双向传输系统。
从用户接入的角度来看,光纤到同轴电缆混合网(HybridFiberCoax,HFC)是经过双向改造的有线电视网络,是用户通过有线电视宽带接入Internet的一种重要方式。
数据传输速率可达10~36Mbps。
Cable Modem把用户计算机与有线电视同轴电缆连接起来。（不是光缆）
Cable Modem利用频分复用的方法，将双向信道分为：从计算机终端到网络方向称为上行信道，从网络到计算机终端方向称为下行信道。(不是DWDM方法)。如果是对称式传输，上行信道速率一般在200kbps~10Mbps，下行信道速率最高可达36Mbps。
从传输方式，Cable Modem可以分为双向对称式传输和非对称式传输两类。
HFC光纤结点通过同轴电缆下引线为用户提供服务。
HFC接入方式采用共享式的传输方式，所有电缆调制解调器信号的发送、接收使用同一个上行和下
行信道。因此，HFC网上的用户越多,每个用户实际可用的带宽就越窄。

光纤接入技术

光纤传输信号可经过很长的距离无需中继。
光纤传输系统的中继距离可达100 km以上。(不是1000km)
无源光纤网PON是ITU的SG15研究组在G.983建议“基于无源光纤网的高速光纤接入系统”进行标准化的。该建议分为两部分：①OC-3，155.520 Mbps 的对称业务。②上行OC-3，155.520 Mbps，下行OC-12,622.080 Mbps的不对称业务。
APON是ATM和PON相结合的产物。PON即无源光纤网络(无缘的光接入网)，其光配线网(ODN) . 上的器件全部由无源器件组成，不包含任何有源结点。
在PON中采用ATM信元的形式来传输信息，称为APON。
OC-n: Optical Carrier leveln (光载体等级)。

"OC "是Optical Carrier的缩写，这是光纤传输的一种单位,它通常表示为0C-n,其中，n是多路传输技术中基本速率51.8 Mbit/s的倍数。

例如：9.954Gbps转换成兆单位约是9954Mbps, 除以51.8Mbps约等于192。即OC- 192.

宽带无线接入技术

无线接入技术主要有: WLAN、WiMAX、 Wi Fi、 WMAN和Ad hoc等。
与IEEE802.1 6标准工作组对应的论坛组织是WiMAX。远距离无线宽带接入网采用IEEE 802.16标准。
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70 Mbps的传输速率。
802.16标准规定无线网络使用更高的10 ~66 GHz波段的频率。这个频段属于毫米波。
IEEE802.16是一个点对多点的视距条件下的标准，最高传输速率为134Mbps,用于大数据量接入。
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。

802.11标准的重点在于解决局域网范围的移动结点通信问题。
802.16标准的重点是解决建筑物之间的数据通信问题。
802.16a增加了非视距和对无线网格网结构的支持，用于固定结点接入。
802.11a是无线网络标准，指定了最大数据传输速率为54Mbps和工作频段为5GHz,采用了多载波调制技术。
802.11b是802.1 1a的先行版本,大数据传输速率为11Mb/s,主要为个人电脑提供完全的网络服务。
802.11j在4.9 GHz到5.0 GHz之间的这个无线频率范围内增加信道，是802.11a的补充。
802.11n将WLAN的传输速率由目前802.1 1a及802.11g提供的54Mbps,提高到300Mbps。
按IEE 802.16标准建立的无线网络,基站之间采用全双工、宽带通信方式工作。
IEEE 802.15标准专门从事WPAN (无线个人局域网)标准化工作。它是适用于短程无线通信的标准。

补充知识点

光以太网是利用光纤的带宽优势，结合以太网成熟的技术，为新一代的宽带城域网提供技术支持。常见的光以太网有10Gbps以太网（10GE）以及RPR（弹性分组环）。由于光以太网是负责城域网的，这样大规模的网络，可靠性必须符合99.999%的标准。
光以太网需要具备以下特征：
- 1、能够根据用户的需求分配带宽；
- 2、具有认证和授权功能；
- 3、提供计费功能；
- 4、支持VPN和防火墙，保证网络安全；
- 5、支持MPLS，提供QoS服务；
- 6、能够方便快速灵活的适应用户和业务的拓展。信元是ATM（异步传输模式）所独有的，只有ATM在使用信元，而信元只用于ATM。
宽带城域网特征：
- 由于是城域网，覆盖范围为一个城域，传输距离较远，传输介质中能满足长距离传输的只有光纤。
- SDN是软件定义网络，并不是路由协议。
- 现今的无线网络接入技术已成为主流，融合无线城域网是必然的。
- 城域网是以宽带光传输网络为开放平台，以TCP/IP协议为基础，通过网络互联设备，实现语音、数据、图像、多媒体视频、IP电话、IP接入和各种增值服务业务与智能业务，并与广域计算机网络、广播电视网、电话交换网互联互通的本地综合业务网络，满足语音、数据、图像、多媒体的需求。