第1周1、2接入网、网络设备互联、无线局域网电子教案

第 1 周第 1-2 课时2011年 8月 日课题名称：网络基础知识（一）教学目标：复习已经掌握的网络基础知识和理论，巩固、系统化已有的网络知识。教学重点：网络基础知识，网络互联模型，以太网组网技术教学难点：OSI参考模型，常见网络器件课时安排：2课时教学方法：多媒体原理分析、讲授，师生互动启发式教学教学过程：一、课程要求1 成绩计算 期末总成绩期末试卷总分70%平时成绩30%。2 平时成绩分课堂纪律分和作业分两部分。3 授课方式：每周2课时的多媒体讲授。4 学习方法：a.课前预习，课后复习b.积极上网查找最新知识内容c.不懂就问，强调同学之间的横向交流学习d.结合最新CCNA考试学习二、网络基础知识1.什么是计算机网络 定义: 是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。三个主要的组成部分 若干个主机（host）、 一个通信子网 、一系列的通信协议 计算机网络的功能：数据通信 资源共享 实现分布式的信息处理 提高计算机系统的可靠性和可用性换器 计算机网络的分类：从网络的交换功能进行分类 电路交换网、报文交换网、分组交换网、帧中继网和ATM网 从网络的拓扑结构进行分类 星型网、树型网、总线型网、环型网、网状网和混合网等从网络的控制方式进行分类 集中式网络、分散式网络和分布式网络从网络的作用范围进行分类 广域网、局域网、城域网、内联网（Intranet）网络层物理层数据链路层2.网络参考模型及通信原理1）OSI参考模型 OSI全称:Open System Interconnect开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。国际标准化组织ISO发布的最著名的标准是ISO/iIEC 7498，又称为X.200协议。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架，即ISO开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。问题：从下到上描述具体七层名称及功能。OSI各层的功能：第一层：物理层物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。在这一层，数据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。第二层：数据链路层数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。第三层：网络层网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等第四层：传输层传输层是第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。在这一层，数据的单位称为数据段（segment）。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。第五层：会话层会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。第六层：表示层表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。第七层：应用层应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。2）OSI和TCP/IP模型问题：根据上图说明两者的异同。3）网络通信原理按照 OSI 参考模型，网络中各节点都有相同的层次，不同节点的同等层次具有相同的功能，同一节点内相邻层之间通过接口通信；每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信（虚拟通信）。主机A 主机B 应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层 路由器A 路由器B 网络通信基本原理图3.以太网组网技术以太网(Ethernet)。指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE8023系列标准相类似。 它不是一种具体的网络，是一种技术规范。 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。问题：简述CSMA/CD原理和作用。CSMA/CD工作原理是: 发送数据前 先监听信道是否空闲 ,若空闲 则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随机时间,再重新尝试。在以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。1）拓扑结构总线型：所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高，不易隔离故障点、采用共享的访问机制，易造成网络拥塞。早期以太网多使用总线型的拓扑结构，采用同轴缆作为传输介质，连接简单，通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备，但由于它存在的固有缺陷，已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。 星型：管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线、对核心设的可靠性要求高。采用专用的网络设备（如集线器或交换机）作为核心节点，通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上，这就形成了星型结构。星型网络虽然需要的线缆比总线型多，但布线和连接器比总线型的要便宜。此外，星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模，因此得到了广泛的应用，被绝大部分的以太网所采用。2）传输介质以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。 3）接口的工作模式以太网卡可以工作在两种模式下：半双工和全双工。 半双工：半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是在半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时，就会产生冲突，这会降低以太网的效率。 全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线中两个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下，冲突检测电路不可用，因此每个双全工连接只用一个端口，用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到5060的带宽，双全工在两个方向上都提供100的效率。4）常见的组网器件集线器： 集线器并不处理或检查其上的通信量，仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质，其结果是它们也共享同一冲突域、广播和带宽。因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。如果一个节点发出一个广播信息，集线器会将这个广播传播给所有同它相连 的节点，因此它也是一个单一的广播域。 集线器多用于小规模的以太网，由于集线器一般使用外接电源（有源），对其接收的信号有放大处理。在某些场合，集线器也被称为“多端口中继器”。 集线器同中继器一样都是工作在物理层的网络设备。 交换机： 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。网桥： 依据帧地址进行转发的二层网络设备，可将数个局域网网段连接在一起。网桥可连接相同介质的网段也可访问不同介质的网段。网桥的主要作用是分割和减少冲突。它的工作原理同交换机类似，也是通过MAC地址表进行转发。因此，网桥同交换机没有本质的区别。在某些情况下，我们可以认为网桥就是交换机。路由器： 路由器是使用一种或者更多度量因素的网络设备，它决定网络通信能够通过的最佳路径。路由器依据网络层信息将数据包从一个