项目1 认识计算机网络

素质目标

1.增强国家安全意识:通过学习计算机网络,引导学生认识到网络安全对国家安全的重要性,培养学生的国家安全意识。

2.弘扬社会主义核心价值观:借助计算机网络,弘扬社会主义核心价值观,引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

3.提升网络道德素养:通过学习计算机网络,引导学生认识到网络信息的真实性、合法性和道德性,培养学生的网络道德素养。

4.培养创新能力:计算机网络的发展日新月异,通过学习计算机网络,引导学生敢于尝试、勇于创新,培养学生的创新能力。

5.强化团队协作精神:计算机网络是一个团队协作的产物,通过学习计算机网络,引导学生认识到团队协作的重要性,培养学生的团队协作精神。体验感知“体验1”小明不会操作一款软件,他请外地的朋友通过QQ进行远程协助。“感受”网络能实时地为人类提供帮助。“体验2”四个大学同学身处天南地北,他们约定周日8:00—10:00在网上视频通话。“感受”网络能为异地的人提供虚拟的场所,使他们聚到一起。“体验3”一个写毕业论文的人可以在网上查阅资料。“感受”网络提供了公共资源,可供人使用。探究学习实践活动关联拓展总结提高探究学习计算机网络源于计算机与通信技术的结合计算机网络发展的几个阶段（1）第一代：面向终端的计算机网络（2）第二代：多台计算机互连的计算机网络（3）第三代：面向标准化的计算机网络（4）第四代：面向全球互连的计算机网络1.1.1计算机网络概述1.计算机网络的发展过程HostFEPMMMMTTTTC低速高速FEP：前端处理机，减轻主机通信负担TC：终端控制器，带多个终端1.1.1计算机网络概述第一个阶段:面向终端的计算机网络

40年代，诞生第一台计算机--主机，带终端，用户去机房上机;

50年代，计算机技术与通信技术相结合，终端通过通信线路连接主机，用户可以在自己的办公室里上机，构成面向终端的计算机网络，又称远程联机系统。IMPIMPIMPIMPIMPHHHH通信子网

IMP：接口报文处理机（节点机），存储转发方式工作通信子网：IMP与它们之间的连线，负责通信任务，公用网资源子网：主机及所有连接终端，负责应用，私用网1.1.1计算机网络概述第二阶段:多台计算机互连的计算机网络

60年代，要求多个远程联机系统互连，即多个主机互连各主机相对独立，无主从关系1.1.1计算机网络概述第三阶段:面向标准化的计算机网络第二代计算机网络的缺点是没有统一的体系结构，各网自行研制，互连困难。

70年代末，国际标准化组织（ISO）开始制定标准，1984年颁布了OSI开放系统互连标准，网络发展进入第三代计算机网络基于个人计算机的局域网：EthernetTokenRingFDDIFDDIDualRingTokenRing1.1.1计算机网络概述1.1.1计算机网络概述WAN1.1.1计算机网络概述2.概念小企业网计算机网络：由多台具有独立自主性的计算机通过传输介质互联，执行协议和网络操作系统，实现资源共享的系统1.1.1计算机网络概述3.计算机网络的功能信息通信资源共享分布式处理提高可靠性负荷均衡1.1.1计算机网络概述4.网络的四要素连接对象(元件)传输介质(电缆、双绞线等)连接的控制机制(约定、协议)连接方式与结构1.1.2计算机网络的组成与逻辑结构1.计算机网络系统的组成

简而言之：硬件，软件两部分组成。硬件系统:包括计算机系统、通信线路和通信设备,负责数据处理和数据转发。软件系统:包括网络软件和网络通信协议,用来控制数据通信和各种网络应用。局域网的硬件组成通信链路网络适配器微型机/工作站网络服务器网络适配器1.1.2计算机网络的组成与逻辑结构资源子网和通信子网两个部分的结构示意图

1.1.2计算机网络的组成与逻辑结构2.计算机网络系统的逻辑结构1.1.2计算机网络的组成与逻辑结构主机、终端、终端控制器资源子网的组成向用户提供可共享的软件、硬件和数据资源，其中主机负责运行程序；资源子网的功能通信控制处理机、通信线路等通信设备通信子网的组成完成网络数据传输、转发等通信处理任务；通信子网的功能由路由器互联的大型、层次结构的互联网络示意图1.1.2计算机网络的组成与逻辑结构1.1.3计算机网络的拓扑结构1.网络拓扑的概念拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系;计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。1.1.3计算机网络的拓扑结构2.基本术语节点就是网络单元。网络单元是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端设备。节点分为：转节点，它的作用是支持网络的连接，它通过通信线路转接和传递信息；访问节点，它是信息交换的源点和目标。(1)节点1.1.3计算机网络的拓扑结构链路是两个节点间的连线。链路容量是指每个链路在单位时间内可接纳的最大信息量。(2)链路通路是从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路。也就是说，它是一系列穿越通信网络而建立起的节点到节点的链路。(3)通路HSHH1.1.3计算机网络的拓扑结构3.计算机网络的拓扑结构星型拓扑由中央转接结点（集线器）和连接到中央结点的各个结点组成中央转接结点比较复杂，执行集中式控制，转接各站点间信息1.1.3计算机网络的拓扑结构控制简单，任何站点只和中央转接结点相连中央结点可以方便地为各个站点提供服务容易进行网络重新配置故障诊断和隔离容易，因中央结点对线路可以一条条隔离开来进行故障检测和定位优点中央转接结点负担重，形成瓶颈，一旦出现故障影响全网对中央转接结点的可靠性和冗余度方面要求高电缆长度和数量可观缺点HHHHH1.1.3计算机网络的拓扑结构树型拓扑是星型的一个变体，引进次级HUB，形成树状某站点发送信息时，先由根接收，然后再重新发布到全网1.1.3计算机网络的拓扑结构优点和缺点:优点和缺点和星型基本相似次级集线器带来两个优势允许更多的设备连接到中央集线器上次级集线器的转发作用可以使信息传输到更远的距离允许网络隔离不同的计算机之间的通信，即对计算机进行分组允许网络对不同的计算机设定通信的优先级在有线电视技术中采用HHH1.1.3计算机网络的拓扑结构总线型拓扑采用一条长电缆作为主干，网络节点通过分接头和引出线连接到总线电缆上每次只能一个站点传输信号，采用集中或分布控制策略决定下一时间哪个站点可以发送任何站点都可以接收总线上的信息，但只处理发送到本结点的信息，其他的被过滤掉1.1.3计算机网络的拓扑结构易于安装，需要电缆少总线结构简单，可靠性高优点不是集中控制，故障检测需要在各个结点进行。难于进行重新配置系统范围受限制，扩展总线长度需要中继器等设备分布式协议不能保证实时功能总线故障或断裂会终止所有传输缺点HHH1.1.3计算机网络的拓扑结构环型拓扑每个站点都能接收从一条链路上来的数据并一同样的速度串行地沿环输送到另一端的链路上，采取分布式控制方式1.1.3计算机网络的拓扑结构容易安装和重新配置，增删结点时，仅需简单地连接线路长度比星型拓扑结构短优点一旦某个结点发生故障会引起全网故障，可以通过双环来解决采用分布式控制，故障检测需在各个结点上进行，比较困难缺点HHHH1.1.3计算机网络的拓扑结构网型拓扑在任何两个节点直接有链路，构成全连通图1.1.3计算机网络的拓扑结构两个节点之间可以使用专用链路，避免共享链路中的通信量问题具有健壮性，当一条链路不可用时间，不会引起网络瘫痪使用专用链路具有秘密性或安全性，从物理上防止其他用户截获信息故障识别和隔离容易优点电缆数和设备上输入输出端口数过于巨大缺点1.1.3计算机网络的拓扑结构混合拓扑1.1.4计算机网络的分类1.按计算机网络覆盖范围分类局域网

(LAN)城域网(MAN)广域网

(WAN)局域网

指十几公里的地理范围内将计算机、外设和通信设备互连在一起的网络系统。采用局域网，传输速率较高（10M-1000M），误码率较低（10-8-10-11）。组网方便，技术简单。广域网

涉及的范围较大，通常可以达到几十公里、几百公里，甚至更远。

传输距离远，误码率较高。机制复杂。1.1.4计算机网络的分类1.1.4计算机网络的分类2.按计算机网络拓扑结构分类总线网以总线拓扑结构组建的网络为总线网。环形网以环形拓扑结构组建的网络为总线网。星形网树状网网状网1.1.4计算机网络的分类3.按通信传播方式划分

⑴点对点传播方式网

点对点传播方式网是以点对点的连接方式，把各台计算机连接起来的。

⑵广播式传播结构网

广播式传播结构网是用一个共同的通信介质把各个计算机连接起来的，如以同轴电缆联接起来的总线形网；以微波、卫星方式传播的广播式网。ABEDC1.1.4计算机网络的分类1.1.4计算机网络的分类4.按配置划分⑴同类网：在网络系统中，每台计算机既是服务器，又是工作站。⑵单服务器网：在网络系统中只有一台计算机作为整个网络的服务器，其它计算机全部是工作站。⑶混合网：在网络系统中的服务器不只一个，但又不是每台工作站都可以当作服务器来使用，那么这个网就是混合网。分类标准：分类标准网络名称物理范围

局域网、城域网、广域网拓扑总线型网络、星型网络、环型网络等局域网的标准协议以太网、快速以太网、千兆以太网、万兆以太网、令牌环网传输介质双绞线网、光纤网、无线网等网络操作系统Windows网络、Netware网络、UNIX网络传输技术广播式网络、点到点网络1.1.4计算机网络的分类实践活动任务1使用互联网搜索信息,下载数据步骤1打开浏览器,登录百度网站首页,如图1-2所示。任务1使用互联网搜索信息,下载数据步骤2在“百度一下”文本框中输入“大数据”关键字,单击“百度一下”按钮,出现与大数据有关的网页,如图1-3所示。任务1使用互联网搜索信息,下载数据步骤3单击“收藏”按钮,将当前网页添加到“本地收藏夹”,命名为“大数据-百度搜索”,如图1-4所示。步骤4在浏览器右侧文件菜单选择“保存”命令,打开“保存网页”对话框,选择目录,将当前网页保存至指定目录下,文件名为“大数据.html”,单击“保存”按钮。任务2使用OSPF绘制网络拓扑图步骤1在桌面上双击“eNSP”图标(网络仿真工具软件),打开eNSP软件,首页如图1-5所示。任务2使用OSPF绘制网络拓扑图步骤2单击“样例1-1R1RV1&V2”,打开一个样例,观察绘图区域左侧出现的工具栏和样例,自己思考是如何完成样例图的,如图1-6所示。步骤3用手机拍下当前样例图,新建一个空白拓扑图,独立完成样例1的绘制。关联拓展1.3.1大数据对于“大数据”(BigData),研究机构Gartner给出了这样的定义:“大数据”是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。麦肯锡全球研究所给出的定义是:大数据是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合,具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息,而在于对这些有意义的数据进行专业化处理。换而言之,如果把大数据比作一种产业,那么这种产业实现盈利的关键,在于提高对数据的“加工能力”,通过“加工”实现数据的“增值”。1.3.1大数据从技术上看,大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理,必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘。但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。随着云时代的来临,大数据也吸引了越来越多的关注。分析师团队认为,大数据通常用来形容一个公司创造的大量非结构化数据和半结构化数据,这些数据在下载到关系型数据库用于分析时会花费大量时间和金钱。大数据分析常和云计算联系到一起,因为实时的大型数据集分析需要像MapReduce一样的框架来向数十、数百或甚至数千台计算机分配工作。1.3.1大数据大数据需要特殊的技术,以有效地处理大量数据。适用于大数据的技术,包括大规模并行处理(MPP)