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计算机网络技术与应用教案第一章 计算机网络概论一、 教学目的：1.掌握计算机网络的概念2了解计算机网络的诞生及发展历程二、教学重点：计算机网络的基本功能；三、教学难点:计算机网络中相对抽象的概念的理解，如通信子网、资源子网等四、课时分配：讲授8学时、实验12学时五、教学方法：讲授六、教学过程：第一讲【引入】教师根据情况做自我介绍，并讲解课堂要求及考核要求【新授】教师提问：大家谈谈对于计算机网络的认识和理解；教师总结引出：一、计算机网络概念1计算机网络就是用通信线路和通信设备将分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，在网络操作系统和通信协议及网络管理软件的管理协调下，实现资源共享、信息传递的系统。简单的说：网络就是自治的相互连接的计算机的集合；2网络定义的理解：计算机系统；理解：计算机网络是多个计算机集合的系统，计算机是组成网络的基本元素；通讯设备和线路；理解：网络中各计算机进行通信，需要一条通道，即网络传输介质。通信设备是计算机与通信线路之间按照一定协议传输数据的设备。软件；理解：网络中各计算机之间的信息交换和资源共享，必须在完善的网络协议和软件的支持下才能实现。数据通信和资源共享；理解：网络的基本功能二、计算机网络的组成1硬件组成分为：（1）计算机系统：网络中的最基本模块，主要完成数据信息的收集、存储、处理和输出作用，并提供各种网络资源；网络中的计算机又分为主机和终端；主机：负责数据处理和网络控制，构成网络的主要资源；终端：用户进行网络操作，实现人机对话；（2）通讯设备和线路：连接网络中基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和交换技术。l 网络互连设备：网络之间的互连以及网络中计算机互连的设备；l 传输介质：传输数据的物理通道，连接各种网络设备；（3）软件：对网络中的工作管理和控制。资源子网：完成数据处理和提供共享资源的任务。通信子网：完成计算机之间数据的传输和通信任务。三、计算机网络的产生和发展1、现代计算机网络技术起始于20世纪60年代末；在1969年，形成了世界上第一个分组交换计算机网络；2、网络发展经历以下阶段：（1）远程终端联机阶段；（2）计算机网络阶段；（3）计算机网络互联阶段；（4）信息高速公路阶段；四、计算机网络的功能教师提问：我们日常的工作和学习中，利用网络，我们可以做什么学生回答，教师总结1 数据通信：计算机与计算机之间能相互传输各种信息，对分布在不同地理位置的部门进行集中管理和控制；举例：民航订票系统；2 资源共享：网上用户可以在权限范围内共享网络中所提供的共享资源。可共享的资源包括软件和硬件；举例：共享打印机；3 均衡使用网路资源：使网络中每台计算机都可以平均工作，以避免某台计算机负载过重；举例：大型网站提供下载时，都设有一些分站点；4分布处理：将任务或工作分配给网络中不同计算机进行综合处理；举例：大型运算；5 数据信息的综合处理：将分散在各地的数据信息进行集中或分级管理，从而获取有价值的信息资料；举例：股票分析；6 提高计算机安全可靠性：网络中计算机可以能够彼此互为备用；举例：银行备用服务器；五、作业：一、填空题：1.2.3.二、简答：1计算机网络有哪些部分组成；2.谈谈你对计算机网络的认识；第二讲【复习】教师提问：什么是计算机网络？作业点评；【新授】计算机网络是个复杂的系统，其内部包含各种网络设备和网络协议，那么怎么样将计算机网络进行分类呢，有哪些具体的标准呢。一、按覆盖的地理范围分类通常根据网络覆盖的地理范围和计算机通信的距离将计算机网络分为三类：广域网、城域网和局域网。1.广域网（WAN，Wide Area Network）广域网又称远程网，是研究远距离大范围的计算机网络。广域网涉及的区域大。2.城域网（MAN，Metropolitan Area Network）城域网的作用范围介于广域网和局域网之间，是一个城市或地区组建的网络。3.局域网（LAN，Local Area Network）局域网又称局部网，是有限范围内的计算机网络。二、按拓扑结构分类1、拓扑的概念拓扑：网络中计算机及其他设备的连接关系。拓扑隐去了网络的具体物理特性，而抽象出节点之间的关系加以研究。2常见的局域网的拓扑结构有总线型、星型、环型，此外还有树型和网状型等（1）总线型网在一条单线上连接着所有工作站和其他共享设备（如文件服务器、打印机等）。总线型网络的优点是：结构简单，非常便于扩充，价格相对较低，安装使用方便；网络中某一结点的故障，不会造成全网的故障，可靠性高。总线型网络的缺点是：故障的诊断与隔离比较困难；实时性不强。（2）星型网以中央结点为中心与各结点连接。星型网络的优点是：故障的诊断与隔离比较容易；方便网络扩展；系统稳定性好，故障率低。星型网络的缺点是：由于任何两个结点间通信都要经过中央结点，故中心点出故障时，整个网络会瘫痪。（3）环型网网络中各结点上的计算机通过通信介质连接成一个闭合的环。环型网络的优点是：可以使用多种传输介质，比如光纤；数据按序传输，网络适时性好。环型网络的缺点是：由于整个网络构成闭合环，故网络扩充起来不太方便；信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间有唯一的通路，任何一个结点的故障均导致环路不能正常工作，可靠性差；当某个结点发生故障会引起整个网络瘫痪时将需要对每一个结点都进行检测，故障诊断困难。三、按服务方式分类1.客户机/服务器网络服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，客户机是用户计算机。网络性能在很大程度上取决于服务器的性能和客户机的数量。目前针对这类网络有很多优化性能的服务器称为专用服务器。银行、证券公司都采用这种类型的网络。2.对等网在计算机网络中，倘若每台计算机的地位平等，都可以平等地使用计算机内部的资源，每台计算机磁盘上的空间和文件都成为公共财产，这种网就称为对等网。这种网络组网方式灵活方便，但是较难实现集中管理与监控，安全性也低。较适合于部门内部协同工作的小型网络。四、按传输介质分类网络传输介质就是通信线路。目前常用同轴电缆、双绞线、光纤、卫星、微波等有线或无线传输介质，相应的网络就分别称为同轴电缆、双绞线网、卫星网、无线网等。五、作业：1 什么是拓扑，画出常见的拓扑结构；2. 分析学校机房的网络要求，并写出其应该选用什么样的拓扑结构；3. 对等网和客户端/服务器的网络有什么不同；第二章 数据通信基础知识一、教学目的：知识目标：1 掌握计算机网络数据的基本概念和主要指标；2 了解基本的数据传输技术；3 理解计算机网络通信模型，理解DTE和DCE的概念；技能目标：通过基本概念，能够分析计算机网络的技术及性能参数；情感目标：通过通信技术的理解，能够逐渐理解网络技术深层次的内容，培养对于知识的兴趣。二、教学重点：DTE与DCE与实际网络通信中设备的对比；三、教学难点：1.基本理论与实际的网络知识的结合；2.计算机网络数据通信的主要技术指标；四、课时分配：讲授10学时、实验12学时五、教学方法：讲授六、教学过程：第一讲数据通信基本概念一、信息与数据1.信息2.数据二、模拟数据与数字数据1.模拟数据2.数字数据三、信道与信道容量四、数据通信系统主要技术指标1.数据传输率2.误码率3.吞吐量4.信道的传播延迟5.信道带宽数据传输技术一、数据通信系统结构模型二、基本概念数据终端设备DTE数据线路端接设备DCE【复习】一、 提问：1、 什么叫做计算机网络？用自己的话谈谈对计算机网络的理解。2、 网络有哪些部分组成？3、 网络按距离可以怎么分类？4、 网络主要功能有哪些？各举一例说明。二、 作业讲评【导入】网络是现代通信技术和计算机技术相结合的产物。数据通信技术的发展与计算机网络技术密切相关，是促进计算机网络技术发展的重要因素之一。掌握数据通信的基本原理将为理解和掌握网络知识打下基础。【新授】数据通信计算基础一、信息与数据1.信息它是对客观事物的反映。信息有各种存在形式，如数字、文字、声音、图形和图像等。2.数据信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。数据是信息的载体，信息则是数据的内在含义或解释。二、模拟数据与数字数据一般来说，数据的类型有两种，即模拟数据和数字数据。1.模拟数据连续变化的各种物理量是模拟数据，如声音的大小、光线的强弱等。2.数字数据离散不连续的物理量则称为数字数据，计算机中的信息都是用数字形式来表示的。三、信道与信道容量在数据通信中，信号是数据的传输形式，包括模拟信号及数字信号。信道是传输信号的一条通道。信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示。四、数据通信系统主要技术指标1.数据传输率数据传输率是指单位时间内某信道传输的信息量，它是一种数字信号的传输速率，有时也称比特率。单位为：b/s；2.误码率误码率是指信息传输过程中传错的数据占总传输数据的比率，也称错误率；3.吞吐量吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节每秒（B/s）或位每秒（b/s）。在单信道总线型网络中，吞吐量=信道容量传输效率。4.信道的传播延迟信号在信道中传播，从信源端到信宿端需要一定的时间，这个时间叫做传播延迟（或时延）。这个时间与信号传播的距离有关，也与信号传播的速率有关。5.信道带宽信道带宽是指信息所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率与最低频率之差。带宽越大，所能达到的传输速率就越大。数据传输技术一、数据通信系统结构模型数据通信系统是指以计算机为中心，用通信线路与分布在远地的数据终端设备连接起来，执行数据通信的系统。数据通信系统数据通信系统的一般结构模型如图1-4所示，它是由数据终端设备（DTE）、数据线路端接设备（DCE）和通信线路等组成。数据通信系统的一般结构1.数据终端设备数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）是指用于处理用户数据的设备，因为这种设备代表通信链路的端点，所以叫数据终端设备。2.数据线路端接设备数据线路端接设备DCE（Data Circuit Terminal Equipment）又叫数据通信设备（Data Communication Equipment），是介于DTE与传输介质之间的设备，用于将DTE发出的数字信号变换成适合在传输介质上传输的信号形式，并将它送至传输介质上；或者将从传输介质上接收的信号变换成计算机能够接收的数字信号形式，并送往计算机中。如Modem等设备。作业：1、 填空题第1题2、 画出数据通信模型第二讲数据线路的通信方式1.单工通信在单工通信方式中，信息只能在一个方向上传送2.半双工通信半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，但不能同时发送和接3.全双工通信全双工通信的双方可以同时进行双向的信息传输。串行传输与并行传输1.串行传输串行传输每次由发送端到接收端传输的数据只有一位；2.并行传输一次就可以传输多位数据，外部的并行端口及其连线都利用并行传输。同步传输与异步传输1 同步传输同步传输适合于大的数据块的传输，这种方法开销小、效率高，缺点是控制比较复杂，如果传输中出现错误需要重新传送整个数据段2.异步传输它把每个字节作为一个单元独立传输，字节之间的传输间隔任意。为了标志字节的开始和结尾，在每个字符的开始用一位作起始位，结尾加停止位，构成一个个的“字符”。数据交换技术1电路交换电路交换是指通过网络结点（交换设备）在工作站之间建立专用的通信通道，即在两个工作站之间建立实际的物理连接。一旦通信线路建立，这对端点就独占该条物理通道，直至通信线路被取消。2报文交换报文是一个带有目的端信息、控制信息和数据包的数据块。报文交换采取的是“存储转发”（Store-and Forward）方式，不需要在通信的两个结点之间建立专用的物理线路。3分组交换分组交换是报文交换的一种改进，也属于存储转发方式，但它不是以报文为单位，而以长度受到限制的报文分组（Packet）为单位进行传输交换的。分组也叫做信息包，分组交换有时也称为包交换。根据分组在网络系统中的传输方式，还可以将分组分为数据报和虚电路两种。（1）.数据报（Data Gram）（2）.虚电路（Virtual Circuit）【复习】一、提问：1、 什么叫做数据，数据有哪几种，有什么不同？2、 数据传输要经过哪些系统？3、信号有哪两种，有什么不同？二、作业评讲【导入】我们在上节课中学习了发送器和接收器的功能。我们以发送器为例，发送器的功能是对信号进行转换或编码，以产生能在特定传输系统中传输的电磁信号。计算机在传输这些信号时，如何实现有效可靠传输，如何通过一台台计算机传送，就是此次课要学习的内容【新授】数据线路的通信方式根据数据在传输线路上的传送方向，通常将数据通信方式分为单工通信、半双工通信和全双工通信三种。1.单工通信在单工通信方式中，信息只能在一个方向上传送2.半双工通信半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，但不能同时发送和接3.全双工通信全双工通信的双方可以同时进行双向的信息传输。串行传输与并行传输1.串行传输串行传输每次由发送端到接收端传输的数据只有一位；2.并行传输一次就可以传输多位数据，外部的并行端口及其连线都利用并行传输。同步传输与异步传输1 同步传输同步传输适合于大的数据块的传输，这种方法开销小、效率高，缺点是控制比较复杂，如果传输中出现错误需要重新传送整个数据段2.异步传输它把每个字节作为一个单元独立传输，字节之间的传输间隔任意。为了标志字节的开始和结尾，在每个字符的开始用一位作起始位，结尾加停止位，构成一个个的“字符”。数据交换技术1电路交换电路交换是指通过网络结点（交换设备）在工作站之间建立专用的通信通道，即在两个工作站之间建立实际的物理连接。一旦通信线路建立，这对端点就独占该条物理通道，直至通信线路被取消。2报文交换报文是一个带有目的端信息、控制信息和数据包的数据块。报文交换采取的是“存储转发”（Store-and Forward）方式，不需要在通信的两个结点之间建立专用的物理线路。3分组交换分组交换是报文交换的一种改进，也属于存储转发方式，但它不是以报文为单位，而以长度受到限制的报文分组（Packet）为单位进行传输交换的。分组也叫做信息包，分组交换有时也称为包交换。根据分组在网络系统中的传输方式，还可以将分组分为数据报和虚电路两种。（1）.数据报（Data Gram）数据报传输分组交换方式的优点是：对于短报文数据，通信传输率比较高，对网络故障的适应能力强；而它的缺点是传输时延大且时延离散度大。（2）.虚电路（Virtual Circuit）所谓虚电路就是两个用户的终端设备在开始互相发送和接收数据之前，需要通过通信网络建立逻辑上的连接。虚电路传输分组交换的优点是：对于数据量较大的通信传输率高，传输延时短，且不容易产生数据丢失。而它的缺点是：对网络依赖性较大。作业：选择题1-10第三章 计算机局域技术一、教学目标（1）了解双绞线的标准线序（对等线与交叉线），并尝试交叉线的制作。（2）熟悉网卡，知道网卡的用途，并尝试进行安装。（3）理解网络组建的所需要的硬件设备以及网络协议的配置。（4）学会简单对等网的组建。（5）能运用多种方法对网络进行测试。（6）经历对等网组建的过程，理解组网的基本过程。二、教学重点1、 双绞线的制作2、 网络的配置3、 网络组建的基本思想。三、教学难点1、 对等线与交叉线之间的区别与制作方式2、 网络的配置和测试四、课时分配：讲授8学时、实验12学时五、教学方法：讲授六、教学过程：导入：1.创设情景，引起学生学习的兴趣(3分钟)问题：“小明家新买了一台电脑，他的旧电脑还运行着windows me，现在希望把原来电脑里的大约20G的数据复制到新电脑里，请同学们帮他想一想，有些什么好办法？”听取学生列举方案，并提出：“如果使用对等网的连接学生列举方案：1、硬盘对拷2、双机互连，通过局域网共享数据提出问题，引出对等网络的组建的教学内容，吸引学生的兴趣2上网搜索了解双机互连的各种方法。（7分钟）提出问题：1、什么是对等网；2、对等网的连接方式有哪几种；3、分别需要哪些设备？学生分组（4个人一组），带着问题上网寻找小型网络的组建方案，并将其填写在学生活动手册上，组内讨论。引导学生积极主动地通过网络探究双机直连的对等网网络组建的多种方案。3确定网络连接的方案（3分钟）教师总结，并确定实验方案1双机通过网线直接连接；2通过交换机/集线器实现网络的连接学生发言，选择一种组网方案，并说明该组网方案需要哪些设备确定组网的方案4了解网线制作的方法（5分钟）问题：“双绞线的标准线序有哪些？双绞线的连接线序有哪些？”学生上网查找并把网线制作的线序标准填写在学生活动手册上。知道双绞线的两种连接线序了解双绞线的标准线序，并了解双绞线的两种连接线序（T568A和T568B），为网线的制作做好准备5网线钳