网络工程师教程（第5版）依据2018年审定通过的网络工程师考试大纲大纲编写，涵盖网络工程师（中级）岗位所要求的主要知识及应用技术。通过网络工程师考试的考生可以获得由人力资源和社会保障部、工业和信息化部认可的职业资格证书，本考试为中级资格认证。

本书是全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试指定用书。作者在前4版的基础上，根据网络工程师新版大纲的要求，针对考试的重点内容做了较大篇幅的修订，书中主要内容包括数据通信、广域通信网、局域网、城域网、因特网、网络安全、网络操作系统与应用服务器配置、组网技术、网络管理、网络规划和设计。 　　本书是参加本考试的教材，也可作为网络工程从业人员学习网络技术的教材或日常工作的参考用书。

第3版（修订版）前言

根据新的网络工程师考试大纲，这次再版时对本书内容进行了比较大的调整，对基础知识部分进行了简化，对应用技术部分进行了改写，突出了网络服务器的配置、路由器和交换机的配置，以及网络安全和网络管理等实用技术。在适当调整后，全书分为10章，其主要内容介绍如下。

第1章介绍计算机网络的基本概念，这一章主要的内容是计算机网络的体系结构——ISO开放系统互连参考模型，其中的基本概念，例如协议实体、协议数据单元、服务数据单元、面向连接的服务和无连接的服务、服务原语、服务访问点、相邻层之间的多路复用，以及各个协议层的功能特性等，都是进行网络分析的理论基础，是网络工程技术人员应该掌握的基础         知识。

第2章讲述数据通信的基础知识，这一章主要是属于物理层的内容。网络工程师除了熟悉网络协议的工作原理、能够操作网络互连设备之外，也应该掌握数据通信方面的基础知识，这样，在进行网络故障分析和故障排除时才能做到有的放矢，事半功倍地解决问题。

第3章介绍电话网、数据通信网、帧中继网和综合业务数字网等广域通信网方面的基础知识，这些网络都是进行网络互连时必须要用到的基础设施，这方面的基础知识可以帮助网络工程师根据已有的条件选择网络互连设备。

第4章详细介绍局域网和城域网方面的主要技术。这次修改时突出了快速以太网技术，删去了较少使用的令牌环网等，丰富了无线局域网和城域网方面的内容。这一章是网络工程师应该掌握的重要的基础知识。

第5章讨论了网络互连的基本原理，深入讲解了Internet协议及其提供的网络服务。这一章也是网络工程师应该掌握的重要的基础知识。

第6章包含了网络安全方面的基础知识和应用技术。读者应该掌握诸如数据加密、报文认证、数字签名等基本理论，在此基础上深入理解网络安全协议的工作原理，并能够针对具体的网络系统设计和实现简单的安全解决方案。

第7章介绍了Windows和Linux操作系统的基础知识，并详细讲述了常用的各种服务器的配置方法。这一章的内容主要是在具体操作方面，网络工程师要能够熟练地配置各种网络服务器，排除网络服务器中出现的故障。

第8章是有关网络互连设备操作方面的基础知识和实用技术，这一章也是要求能够熟练地操作，重点是VLAN和动态路由配置。要求网络工程师能够熟悉网络互连设备的工作原理，掌握路由器和交换机的配置命令，能够排除网络互连设备的故障。

第9章是网络管理，读者除了要熟悉SNMP协议的体系结构和操作原理之外，还要能实际操作网络管理系统，熟练地使用常见的网络管理命令，针对具体的网络给出实用的网络管理解决方案。

第10章讲述网络规划与设计。网络工程师应该能够根据网络的设计目标，按照系统工程的方法给出解决方案，写出规范的设计和实施文档。另外，这一章还给出了网络规划和设计的案例，作为学习时的参考。

新大纲增加了IPv6、802.11x、MPLS、光纤主干网等新技术，希望读者给予注意。

                                                       编者

 2009年4月

3.1.1  电话系统的结构　　电话系统是一个高度冗余的分级网络。图3-1所示为一个简化了的电话网。用户电话通过一对铜线连接到近的端局，这个距离通常是1～10km，并且只能传送模拟信号。虽然电话局间干线是传输数字信号的光纤，但是在用电话线连网时需要在发送端把数字信号变换为模拟信号，在接收端再把模拟信号变换为数字信号。由电话公司提供的公共载体典型的带宽是4000 Hz，称其为话音信道。这种信道的电气特性并不完全适合数据通信的要求，在线路质量太差时还需采取一定的均衡措施，方能减小传输过程中的失真。
图3-1  电话系统示意图　　公用电话网由本地网和长途网组成，本地网覆盖市内电话、市郊电话以及周围城镇和农村的电话用户，形成属于同一长途区号的局部公共网络。长途网提供各个本地网之间的长话业务，包括国际和国内的长途电话服务。我国的固定电话网采用4级汇接辐射式结构。一级有8个大区中心局，包括北京、上海、广州、南京、沈阳、西安、武汉和成都。这些中心局互相连接，形成网状结构。第二级共有22个省中心局，包括各个省会城市。第三级共有300多个地区中心局。第四级是县中心局。大区中心局之间都有直达线路，以下各级汇接至上一级中心局，并辅助一定数量的直达线路，形成如图3-2所示的4级汇接辐射式长话网。
图3-2  4级汇接辐射式长话结构示意图3.1.2  本地回路　　用户把计算机连接到电话网上就可以进行通信。按照CCITT的术语，用户计算机叫作数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE），因为这种设备代表通信链路的端点。在通信网络一边，有一个设备用于管理网络的接口，这个设备叫数据电路设备（Data Circuit Equipment，DCE）。DCE通常指调制解调器、数传机、基带传输器、信号变换器、自动呼叫和应答设备等。它们提供波形变换和编码功能，以及建立、维持和释放连接的功能。物理层协议与设备之间（DTE/DCE）的物理接口以及传送位的规则有关。物理介质的各种机械的、电磁的特性由物理层和物理介质之间的界线确定。实际设备和OSI概念之间的关系如图3-3所示。
（a）实际设备
（b）OSI逻辑表示图3-3  实际设备和OSI逻辑表示之间的关系　　图3-3（a）中的传输线路可以是公共交换网或专用线。在通信线路采用公共交换网的情况下，正式进行数据传输之前，DTE和DCE之间先要交换一些控制信号以建立数据通路（即逻辑连接）；在数据传输完成后，还要交换控制信号断开数据通路。交换控制信号的过程就是所谓的“握手”过程，这个过程和 DTE/DCE之间的接插方式、引线分配、电气特性和应答信号等有关。在数据传输过程中，DTE和DCE之间要以一定的速率和同步方式识别每一个信号元素（1或0）。对于这些与设备之间通信有关的技术细节，CCITT和ISO用4个技术特性来描述，并给出了适应不同情况的各种标准和规范。这4个技术特性是机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。下面以EIA（Electronic Industries Association）制定的RS-232-C接口为例说明这4个技术特性。　　1．机械特性　　机械特性描述DTE和DCE之间物理上的分界线，规定连接器的几何形状、尺寸大小、引线数、引线排列方式以及锁定装置等。RS-232-C没有正式规定连接器的标准，只是在其附录中建议使用25针的D型连接器（如图3-4所示）。当然，也有很多RS-232-C设备使用其他形式的连接器，特别是在微型机的RS-232-C串行接口上大多使用9针连接器。　　2．电气特性　　DTE与DCE之间有多条信号线，除了地线之外，每根信号线都有其驱动器和接收器。电气特性规定这些信号的连接方式以及驱动器和接收器的电气参数，并给出有关互连电缆方面的技术指导。　　图3-5（a）给出了RS-232-C采用的V.28标准电路。V.28的驱动器是单端信号源，所有信号共用一根公共地线。信号源产生3～15 V的信号，正负3V之间是信号电平过渡区，如图3-6所示。当接口点的电平处于过渡区时，信号的状态是不确定的；当接口点的电平处于正负信号区间时，对于不同的信号线代表的意义不一样，如表3-1所示。