软考网络工程师|第 1 章 计算机网络基础 完整备考笔记

一、计算机网络基础概念

1.1 ICT 融合定义

ICT = IT(计算机信息技术)+ CT(通信技术),现代网络是二者融合产物。华为认证由 HCNA 升级为 HCIA,体现 ICT 一体化趋势。

1.2 软考网工与通信工程师对比

  1. 软考网络工程师:IT 方向,每年 5、11 月开考;
  2. 通信工程师:CT 通信方向,每年 9-11 月开考;
  3. 两者 70% 知识点重合,包含 VLAN、OSPF、ARP 等路由交换核心内容。

二、计算机网络发展四大阶段

  1. 早期专用网络阶段 军事:美国 SAGE 防空系统、ARPAnet(互联网前身); 商业:通用电气 SABRE-I 民航订票系统。
  2. 厂商私有标准阶段 各厂商独立封闭体系,设备无法互通:1974 IBM SNA、1976 DEC DNA、1977 UNIVAC 分布式通信架构。
  3. 标准化阶段 1984 年 ISO 发布 OSI 七层参考模型(理论标准,未商用);1985 年 TCP/IP 协议商用,成为互联网事实标准。
  4. 国内互联网发展里程碑(选择高频考点)
  • 1987 年:国内第一封电子邮件;
  • 1989 年:NCFC 科研网搭建,连通北大、清华、中科院,1992 年完工;
  • 1994 年:64K 国际专线开通,中国接入全球互联网;
  • 1997 年:CNNIC 成立,统一管理国内 IP 地址、域名资源;
  • 2023 行业数据:网民 10.79 亿,5G 基站 293.7 万个,物联网终端 21.23 亿户。

三、网络两大组成:通信子网、资源子网

分类 包含设备 核心功能 网络位置
通信子网 路由器、交换机、防火墙、传输链路 跨节点数据转发传输 网络核心传输层
资源子网 PC、服务器、存储、监控终端 提供业务资源与访问入口 网络边缘

易错点:交换机、路由器均属于通信子网。

四、计算机网络分类

4.1 按覆盖范围划分

  1. PAN 个人网:20 米内,蓝牙、家用短距离 WiFi,个人所有;
  2. LAN 局域网:大楼 / 园区,企业内网、校园网,单位自建;
  3. MAN 城域网:城市范围,教育城域网,运营商 / 市政管理;
  4. WAN 广域网:跨城 / 跨国,互联网骨干,运营商运营。

4.2 按交换技术划分

  1. 电路交换:电话网,独占链路,时延低、资源利用率差;
  2. 报文交换:完整文件存储转发,延迟高;
  3. 分组交换:互联网主流,拆分小包传输,兼顾时延与带宽。

五、QoS 业务优先级与时延标准

  1. 业务优先级(由高至低):SNMP 网管管理业务 > 语音 / IPTV 视频 > 普通网页上网;
  2. 时延阈值:
    • 音视频、实时游戏 ≤50ms,实时性要求最高;
    • Web、邮件普通业务 ≤200ms;
  3. 考题区分:问实时性选视频点播;问优先级选 SNMP 网管。

真题(网规 2016 年 11 月 26 题) 题目:实时性要求最高的业务是?

A.SNMP B. 视频点播 C. 邮件 D.Web

答案:B

六、视频监控带宽计算

固定带宽参数

4CIF:1.5Mbps / 路;720P:2Mbps / 路;1080P:4Mbps / 路。

原题计算示例

场景:单仓库 16 台 1080P 摄像头,共 10 个仓库,核心交换机统一汇聚。

  1. 单仓库接入带宽:16 × 4Mbps = 64Mbps <100Mbps,百兆交换机满足;
  2. 核心交换机总带宽:10 × 64Mbps = 640Mbps >100Mbps,必须使用千兆交换机。

答题模板:单路带宽 × 摄像头总数 = 所需带宽,对比交换机端口速率判断是否满足。

七、网络分层设计的意义

早期厂商封闭系统软硬件一体化,兼容性差、迭代慢;分层架构解决该问题:

  1. 层级独立,修改单层不影响其他层,故障易排查;
  2. 统一接口标准,多厂商设备互通;
  3. 软硬件解耦,降低开发、维护成本。

八、OSI 七层、TCP/IP 四层、五层协议模型

8.1 OSI 七层模型(自上而下)

口诀:应表会传网链物

  1. 应用层:承载各类网络应用程序;
  2. 表示层:数据编码、压缩解压、加密解密(高频考点);
  3. 会话层:建立、管理、终止通信会话;
  4. 传输层:端到端传输,TCP 可靠、UDP 不可靠,端口区分应用;
  5. 网络层:逻辑寻址(IP)、路由转发;
  6. 数据链路层:相邻节点点到点传输,封装帧、MAC 地址、FCS 校验;
  7. 物理层:传输二进制比特流,定义线缆电气、机械规范。

核心区分:传输层 = 端到端(主机到主机);数据链路层 = 点到点(直连设备)。

8.2 TCP/IP 四层模型(互联网商用标准)

  1. 应用层:合并 OSI 应用、表示、会话三层,压缩加密功能在此层; 协议:HTTP、FTP、DNS、SMTP、DHCP、SNMP、SSH;
  2. 传输层:TCP、UDP;
  3. 网际层:IP、ICMP、ARP、OSPF、VRRP;
  4. 网络接口层:合并 OSI 数据链路层、物理层;协议:以太网、PPP、PPPoE、HDLC。

8.3 五层通用模型(运维、考试通用)

应用层 → 传输层 → 网络层 → 数据链路层 → 物理层

8.4 易混淆对比考点

  1. 数据压缩加密:OSI 表示层,TCP/IP 应用层;
  2. 二层攻击:特指数据链路层攻击;
  3. 可靠传输两处:传输层全局端到端可靠、数据链路层单链路局部可靠。

九、数据封装与解封流程

9.1 封装(发送端:高层→低层逐层加头部)

  1. 应用层:原始数据 APDU,标识进程号;
  2. 传输层:添加 TCP/UDP 头 → 段 Segment,标识端口号;
  3. 网络层:添加 IP 头 → 分组 Packet,标识 IP 地址;
  4. 数据链路层:添加 MAC 头 + FCS → 帧 Frame,标识 MAC 地址;
  5. 物理层:转换为比特流 Bit。

封装顺序:数据 → 段 → 分组 → 帧 → 比特

9.2 解封(接收端:低层→高层逐层拆头)

比特流 → 帧 → 分组 → 段 → 原始数据,流程与封装完全逆向。

9.3 通俗类比

应用层原始数据 = 鼠标;传输层 = 产品包装盒;网络层 = 快递外箱;链路层 = 快递整车;物理层 = 公路运输。

历年真题

  1. 2005 网工 18 题:OSI 中数据压缩功能在哪层?答案:表示层
  2. 2005 网工 19 题:数据链路层数据单位?答案:帧
  3. 2021 网工 13 题:传输层数据单位?答案:段 / 报文
  4. 网规 2016 年 11 题:封装正确顺序?答案:数据、段、分组、帧、比特

十、本章重难点速查表

表格

知识点 核心考点 易错坑点 考试星级
ICT 与考试对比 IT+CT 融合、两场考试时间 混淆 HCNA/HCIA 名称、考试月份 ⭐⭐
网络发展历程 1997 CNNIC 职能、1994 国际专线 记错国内首封邮件年份 ⭐⭐⭐
通信 / 资源子网 子网设备、功能区分 路由器归属通信子网 ⭐⭐
网络覆盖分类 PAN/LAN/MAN/WAN 场景 混淆城域网、广域网运营主体 ⭐⭐
QoS 时延优先级 50ms/200ms 阈值、业务排序 区分实时性、业务优先级题干 ⭐⭐⭐⭐
监控带宽计算 1080P=4M / 路,带宽叠加 核心交换机多仓库带宽求和遗漏 ⭐⭐⭐⭐
OSI 七层模型 表示层功能、端到端 / 点到点 两层可靠传输范围混淆 ⭐⭐⭐⭐
TCP/IP 分层 各层协议、三层合并规则 TCP/IP 无独立表示层 ⭐⭐⭐
封装解封 各层数据单元、封装顺序 分组、帧顺序颠倒 ⭐⭐⭐⭐⭐

文末总结

本章是软考网络工程师基础开篇,选择题占比高,带宽计算为下午固定题型。复习重点:分层模型对比、数据封装顺序、QoS 文字区分题、监控带宽计算题;高频陷阱集中在 OSI 与 TCP/IP 分层功能差异,做题需看清题干指定模型。

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