计算机网络基础教学教案

《计算机网络基础》课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目1计算机网络概论任务1了解计算机网络的形成与发展任务2了解计算机网络的功能与特点任务3了解计算机网络的组成与分类教学目的1.了解计算机网络的概念、计算机网络发展的4个阶段及我国计算机网络的发展概况。2.熟悉计算机网络的数据通信、资源共享等功能。3.掌握计算机网络的不同分类方式,了解星型、总线型、树型等网络拓扑结构。知识能力结构1.能够应用计算机网络进行数据通信。2.学会分辨计算机网络所属的分类方式。3.能够分析计算机网络的拓扑结构。教学重点难点重点：能够应用计算机网络进行数据通信；难点：能够分析计算机网络的拓扑结构。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.什么是计算机网络?2.计算机网络是由什么组成的?3.什么是拓扑结构?如何选择网络拓扑结构?教学内容进程设计任务1了解计算机网络的形成与发展1.1计算机网络的概念计算机网络是指,利用通信线路和通信设备,将分布在不同地理位置,具有独立功能的多台计算机系统连接起来,通过运用功能完善的网络系统软件、网络通信协议、信息交换方式和网络应用软件来实现相互通信和网络资源共享的系统。1.2计算机网络的发展历程计算机网络从问世至今已经有半个多世纪的时间了,一般认为其发展历经了4个阶段:诞生阶段、形成阶段、互联互通阶段和高速网络技术阶段。任务2了解计算机网络的功能与特点2.1计算机网络的功能计算机网络的功能主要包括数据通信、资源共享、分布式处理和提高可靠性等。资源共享包括软件资源和硬件资源的共享。软件资源的共享包括程序、数据等。硬件资源的共享包括打印机、大容量磁盘和计算机计算资源等。软件资源共享又可分为共享数据、共享软件包和应用于通信等。2.2计算机网络的特点计算机网络具有以下5个特点。(1)开放性；(2)可靠性；(3)高性能；(4)独立性；(5)智能化。2.3网络发展的新技术目前,计算机网络已经普及,计算机应用已进入更高的层次,出现了大量的计算机网络新技术,如云计算、物联网和大数据等。云计算是指将大量用网络互联的计算资源进行统一管理和调度,构成一个计算资源池向用户按需提供服务。物联网(IoT)是新一代信息技术的重要组成部分,也是信息化时代的重要发展阶段。但是对于物联网的定义,目前尚未统一。大数据是一个较为抽象的概念,至今尚无确切、统一的定义。任务3了解计算机网络的组成与分类3.1计算机网络的组成从资源构成角度来讲,计算机网络系统的基本组成包括硬件系统和软件系统。硬件系统包括主机、终端等用户端设备,以及交换机、路由器等通信控制处理设备;而软件系统则由系统程序、应用程序和大量的数据资源组成。从功能角度来讲,计算机网络可分为完成数据通信的通信子网和进行数据处理的资源子网。3.2计算机网络的分类从计算机系统之间互联距离和网络分布的覆盖范围来看,计算机网络可以分为局域网、城域网和广域网。计算机网络采用的传输技术有不同的特点,按网络传输技术分类,计算机网络可分为点对点式网络和广播式网络。按网络操作类型分类,计算机网络可分为客户机(Client)/服务器(Server)网络和对等网络两类。按网络拓扑结构划分,计算机网络可分为星型网络拓扑结构、总线型网络拓扑结构、树型网络拓扑结构、环型网络拓扑结构和网状型网络拓扑结构（分为全连接网状拓扑结构和不完全连接网状拓扑结构）等。教学小结本项目主要介绍了计算机网络的概念、计算机网络的发展、计算机网络的功能和特点、计算机网络的组成、计算机网络的分类和计算机网络的拓扑结构等。计算机网络的主要功能包括数据通信、资源共享、分布式处理和提高可靠性。计算机网络具有开放性、可靠性、高性能、独立性和智能化的特点。计算机网络按网络覆盖范围、网络传输技术、网络操作类型和网络拓扑结构等划分为不同的网络。在计算机网络中,常见的网络拓扑结构有星型网络拓扑、总线型网络拓扑、树型网络拓扑、环型网络拓扑和网状型网络拓扑。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目2数据通信任务1了解数据通信的相关知识任务2熟悉数据传输的方式和传输介质任务3熟悉数据传输的同步原理任务4熟悉数据的编码任务5熟悉数据通信技术教学目的1.理解数字信号和模拟信号的概念,理解有线信道和无线信道的定义。2.了解数据通信系统的组成和数据传输系统中的带宽、波特率、比特率和差错率等指标。3.熟悉基带传输、频带传输和宽带传输概念,熟悉并行传输与串行传输等数据传输方式。4.掌握数字数据的数字信号和模拟数据的数字信号等编码方式。知识能力结构1.能够区别数据通信中的数字信号与模拟信号。2.学会使用计算机网络中的各种传输介质。3.能够应用报文交换和分组交换等技术。教学重点难点重点：能够区别数据通信中的数字信号与模拟信号；难点：能够应用报文交换和分组交换等技术。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.简述并行传输与串行传输的区别。2.简述数据传输的方式有哪些。3.简述频分多路复用和时分多路复用的概念。4.简述电路交换、报文交换和分组交换3种数据交换技术的工作原理。教学内容进程设计任务1了解数据通信的相关知识1.1信息、数据和信号概念信息是指通信系统传输和处理的对象。数据是信息的表示形式,是信息的物理表现,即所有信息都要用某种形式的数据进行表示和传播。信号是在特定通信方式中数据的物理表达形式,信号有具体的物理描述。1.2通信信道信道是指传输信号的通道,包括通信线路和传输设备。根据适合传输信号的类型,信道可以分为模拟信道和数字信道。根据信道使用的传输介质,信道可以分为有线信道和无线信道。1.3数据通信系统的模型数据通信系统是指,通过通信线路和通信控制处理设备将分布在各处的数据终端设备连接起来,执行数据传输功能的系统。数据通信系统的基本模型如下。1.4数据传输系统的技术指标在模拟通信系统中,常使用带宽和波特率来分别描述通信信道传输能力和数据信号对载波的调制速率;在数字通信中,一般使用比特率和误码率来分别描述数据信号传输速率的大小和传输质量的好坏。任务2熟悉数据传输的方式和传输介质2.1数据传输的方式(一)基带传输、频带传输和宽带传输(二)并行传输与串行传输(三)单工、半双工、全双工通信(四)同步传输与异步传输2.2传输介质传输介质根据传播形式可分为有线传输介质和无线传输介质两大类。有线传输介质是指在两个通信设备之间用物理信道完成传输的物质,它能将信号从一方传输到另一方,主要有同轴电缆、双绞线和光纤等。无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接充当传输媒介的传输介质。无线传输介质主要有红外线、微波、无线电波和激光。任务3熟悉数据传输的同步原理3.1位同步位同步是指接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确地保持同步。实现位同步的方法有外同步法和自同步法。3.2字符同步字符同步有同步制和异步制。3.3帧同步常用的帧同步方法有使用字符填充的首尾定界符法、使用比特填充的首尾标志法、违法编码法和字节计数法。任务4熟悉数据的编码4.1关于数据编码数据编码是实现数据通信最基本的一项工作,数字数据在数字信道上传输需要数字信号编码,模拟数据在数字信道上传递需要采样编码,数字数据在模拟信道上传输需要调制编码,而用模拟信号传输模拟数据则不需要编码。4.2数字数据的数字信号编码数字数据需要编码成数字信号序列才能在数字信道上传输。通常使用的二进制数字数据的数字信号编码方法有双极性归零编码、双极性不归零编码、单极性不归零编码和双相位编码等。双相位编码是网络中常用的编码方式,主要有曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码两种方式。4.3数字数据调制编码对数字数据的模拟信号进行调制有3种基本形式:幅移键控法、频移键控法和相移键控法。4.4模拟数据的数字信号编码(一)采样频率根据奈奎斯特定理,采样频率是原始有效信号中最高频率分量或带宽的2倍。(二)脉冲振幅调制(三)脉冲编码调制任务5熟悉数据通信技术5.1数据交换技术常用的数据交换技术有电路交换、报文交换和分组交换等技术。5.2信道复用技术信道复用技术是利用一条通信线路实现多个终端之间同时传输信息的技术。多路复用技术一般有频分多路复用、时分多路复用和波分多路复用3种基本形式。5.3差错控制技术在数据通信中,差错是指接收端接收到的数据与发送端发出的数据出现不一致的现象。数据传输中所产生的差错多是由热噪声引起的。热噪声是由元器件中电子或电荷受热激发所产生的噪声信号。差错控制的方法主要有向前纠错和自动请求重发两类。教学小结本项目首先介绍数据通信的基本概念,然后介绍数据传输的方式和传输介质、数据传输的同步原理、数据的编码和数据通信技术等知识。本项目主要讲述了基带传输、频带传输、宽带传输和多路复用等数据传输技术。数据交换技术有电路交换、报文交换和分组交换技术,计算机网络中主要采用的是分组交换技术。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目3计算机网络体系结构与协议任务1了解网络体系结构及协议的概念任务2熟悉开放式系统互连参考模型的原理任务3掌握TCP/IP的体系结构与协议教学目的1.理解计算机网络的层次结构模型。2.熟悉计算机网络中OSI参考模型各个层次的实现原理。3.掌握TCP/IP网络体系结构及传输控制协议(TCP)和网际互连协议(IP)的作用。知识能力结构1.能够区分OSI参考模型和TCP/IP模型的异同点。2.能够理解OSI参考模型中各层之间的联系。3.能够掌握TCP/IP协议集中的各个协议。教学重点难点重点：能够理解OSI参考模型中各层之间的联系；难点：能够掌握TCP/IP协议集中的各个协议。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.简述开放式系统互联通信参考模型(OSI/RM)的原理。2.TCP/IP参考模型包含几层,每一层主要完成的功能是什么?3.简述IP地址的组成和分类。4.简述三次握手协议的过程。教学内容进程设计任务1了解网络体系结构及协议的概念1.1网络的分层结构网络设计中采用的结构化设计方法是按照不同的功能将网络分成一系列的层次,每一层完成一个特定的功能,相邻层中的较高层可直接使用较低层提供的服务来实现本层的功能,同时向上一层提供服务,服务的提供和使用都是通过相邻层的接口来实现的。1.2协议、服务和接口每一层中的活动元素称为实体。在某层上进行通信所使用的规则集合称为该层的协议。第N层实体向第N+1层实体提供的在第N层上的通信能力称为第N层的服务。相邻实体间的通信是通过它们的边界进行的,该边界称为相邻层间的接口。任务2熟悉开放式系统互连参考模型的原理2.1OSI参考模型概述OSI参考模型是根据分层原则参照已有的网络体系结构制定的,将网络通信的功能划分为7个层次,并规定了每层功能及不同层之间如何协作完成网络通信。2.2物理层物理层位于OSI参考模型的最底层,其作用是传输原始的二进制比特流。2.3数据链路层数据链路层的传输单位是帧,它在网络两点之间的链路上控制信息帧的传输,并进行差错检测。2.4网络层网络层的传输单位是数据包(数据分组),它负责控制通信子网的工作,即控制报文分组的传输。2.5传输层传输层通过通信线路在不同设备之间进行程序和数据的交换,主要负责端到端之间的数据传输和控制功能。2.6会话层会话层的功能是,在两个节点间建立、维护和释放面向用户的连接,包括使用权、差错恢复和会话活动管理等。2.7表示层表示层在网络内部实现不同语句格式和编码之间的转换和表示,为应用层提供服务。2.8应用层应用层负责为用户的应用程序提供网络服务。任务3掌握TCP/IP的体系结构与协议3.1TCP/IP模型与体系结构TCP/IP模型分为4层,自下而上分别为网络接口层、网际层、传输层和应用层。TCP/IP出现在OSI参考模型之前,两者之间不存在严格的对应关系3.2IP协议(一)IP地址IP数据报是一个在因特网上传输,具有可变长度的数据包,由头部和数据两部分组成。IP地址结构包括两个标识码(ID),即网络ID(网络地址)和主机ID(主机地址)。IP地址分为A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址5种类型,其中只有A类、B类和C类地址被分配给主机或路由器等。(二)子网技术应用子网编址的IP地址由3部分构成,分别为网络号、子网号和主机号(其中,子网号来自原来的IP地址中主机号的前若干位)。在子网掩码中,二进制位为1的部分表示网络编号,二进制位为0的部分表示主机编号。3.3用户数据报协议用户数据报协议(UDP)是最简单的传输层协议,它和IP协议一样提供面向无连接的、不可靠的数据报传输服务。UDP产生的数据包称为用户数据报。3.4传输控制协议(一)传输控制协议概念传输控制协议(TCP)是一个面向连接的协议,提供有序的、可靠的、全双工的虚电路传输服务。(二)TCP提供服务的特征(1)面向连接；(2)传输可靠性；(3)可靠的连接建立；(4)完美的连接终止；(5)点对点通信；(6)全双工通信；(7)流接口。(三)TCP的段格式教学小结本项目介绍了计算机网络体系结构及其各层功能、OSI参考模型的原理、TCP/IP模型、TCP/IP的体系结构、TCP/IP协议集、IP子网技术、IP路由技术和UDP与TCP等内容。网络体系结构是对构成计算机网络的各个组成部分及计算机网络本身所必需实现的功能的一个精确定义。通过本项目的学习,学生应掌握OSI参考模型的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层7个层次,以及TCP/IP的体系结构等内容。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目4DNS与DHCP任务1了解DNS基础任务2熟悉DNS的结构任务3熟悉DNS解析和DNS资源记录任务4了解DHCP教学目的1.理解完整域名的概念及组成。2.了解DNS的根域、顶层域、第二层域和主机结构方式。3.熟悉DNS解析程序中递归查询和反复查询的过程。4.掌握动态主机配置协议(DHCP)的工作原理。知识能力结构1.能够区别DNS服务器的不同类型。2.学会使用递归查询和反复查询进行DNS解析。3.能够分析DNS域名结构。教学重点难点重点：学会使用递归查询和反复查询进行DNS解析；难点：能够分析DNS域名结构。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.简述DNS服务器的类型和特点。2.简述DHCP的工作原理。教学内容进程设计任务1了解DNS基础1.1DNS概述DNS可以将域名转换为IP地址,然后使用找到的IP地址进行连接(通常称为“正向解析”)。DNS还可以将IP地址转换为域名,当登录到一个工作站时,工作站将执行反向查找以找出连接的来源(通常称为“反向解析”)。1.2完整域名完整域名(FQDN),又称绝对域名,是指主机名加上全路径,全路径中列出了序列中所有域成员。完整域名包括主机名与母域名两部分。任务2熟悉DNS的结构2.1DNS域结构概述除了考虑到查询效率的高低,为了方便管理及确保网络上每台主机的完整域名不会重复,整个DNS域结构设计为4层:根域、顶层域、第二层域和主机。2.2DNS区域每个域至少要有一台DNS服务器负载管理,但是在指定DNS服务器的管理范围时,是以区域(Zone)为单位的,而不是以域为单位的,即区域是DNS服务器的实际管辖范围。2.3DNS服务器的类型根据工作方式的不同,DNS服务器又可分为以下5个类型。(1)主DNS服务器；(2)辅助DNS服务器；(3)主控DNS服务器；(4)DNS转发服务器；(5)Cache-Only服务器。任务3熟悉DNS解析和DNS资源记录3.1DNS解析程序查询过程当使用浏览器浏览网页时,在地址栏输入网站的域名后,操作系统会调用解析程序,开始解析此网站的域名对应的IP地址。3.2递归查询递归查询是客户端要求DNS服务器解析DNS名称时常用的查询方式。3.3反复查询反复查询像对话一样,整个操作会在服务器间进行交互,并经过反复查询而完成,一般多用在服务器对服务器之间的查询操作。3.4DNS资源记录(1)起始授权机构记录；(2)主机记录；(3)名称服务器记录；(4)邮件交换器资源记录；(5)反向查询指针记录；(6)主机信息；(7)别名。任务4了解DHCP4.1DHCP的概念及分配IP地址过程(一)DHCP的概念动态主机配置协议(DHCP)是一个局域网的网络协议,是一种基于UDP协议且仅在局域网内部使用的协议。其主要功能是,快速、自动地为每台网络上的计算机分配IP地址,并指定TCP/IP的其他参数,从而能大幅度减少网络管理员的负担。DHCP主要用途有两个:一是用于内部网或网络服务供应商自动分配IP地址给用户;二是用于内部网管理员对所有计算机进行管理。(二)DHCP分配IP地址过程DHCP结构由DHCP客户端、DHCP服务器和领域3个部分组成。其中,DHCP客户端是要求使用DHCP服务器的计算机;DHCP服务器是为DHCP客户端提供DHCP服务的设备;领域是指每台DHCP服务器至少管理的一组IP地址。4.2DHCP工作原理DHCP工作原理由4个阶段组成:发现阶段、提供阶段、选择阶段和确认阶段。4.3DHCP的优点DHCP的用途是自动分配IP地址给予DHCP客户端。而实际上,DHCP的优点在于方便管理。教学小结本项目主要介绍了应用层中的两种协议:DNS协议和DHCP协议。DNS是域名系统,由域名解析器和域名服务器组成;DHCP是一个局域网的网络协议,为内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址,能方便网络管理员对计算机IP地址的管理。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目5计算机局域网络任务1了解局域网的基础知识任务2掌握局域网的基本组成与组网工具任务3掌握局域网的组网类型任务4掌握局域网联网设备与应用任务5掌握局域网的介质访问控制方法教学目的1.了解局域网的功能性定义和技术性定义。2.熟悉局域网中常用的连接设备及其作用。3.理解局域网的几种组网方式及其介质访问控制方法。4.掌握以太网、令牌环网等常用组网类型及其原理。知识能力结构1.能够认识局域网应用的各个标准。2.能够区别并应用局域网中常用的联网设备。2.能够应用局域网的硬件系统和网络软件进行组网。3.能够熟练使用以太网、无线局域网等。教学重点难点重点：能够应用局域网的硬件系统和网络软件进行组网；难点：能够熟练使用以太网、无线局域网等。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.简述IEEE802.5令牌环网的工作原理。2.简述集线器在以太网组网中的作用。教学内容进程设计任务1了解局域网的基础知识1.1局域网的概念与属性局域网是指在某一区域内由多台计算机互联而成的计算机组,可以实现文件管理与共享、共享应用软件、共享打印机、工作组内的日程安排、电子邮件传输和在线协同办公等功能。1.2局域网体系结构参考模型与标准由于开放式系统互联通信参考模型(OSI/RM)已得到广泛认同,并且它提供了一个便于理解、易于开发和加强标准化的计算机网络体系结构,因此局域网参考模型参照了OSI参考模型。IEEE802局域网参考模型如下。任务2掌握局域网的基本组成与组网工具2.1网络硬件网络硬件一般是指终端设备、传输介质和网络连接设备。局域网硬件系统包括网络工作站(PC)、网络服务器、交换机和路由器等。网络工作站是通过网络接口卡连接到网络上的个人计算机(PC),通常又称客户机(Client),可作为独立的个人计算机为用户服务,也可以按照一定权限访问服务器。网络服务器是局域网的核心，主要有6个功能。这里的网络设备是指用户计算机接入局域网或网络与网络互联时需用的设备。传输介质是通信双方交流信息的物理通道,用于两个网络站点之间原始比特流的实际传输。2.2网络软件网络软件是在网络环境下运行和使用(或者说控制与管理网络运行)软件的总称,是使通信参与方能够交流信息的软件。网络软件根据功能与作用可分为网络系统软件和网络应用软件。2.3组网工具常用的组网工具包括网络设备管理工具、IP和链路工具、网络分析和诊断工具等。任务3掌握局域网的组网类型3.1以太网以太网是基于总线型的广播式网络,在已有的局域网标准中,它是最成功的局域网技术,也是当前应用最广泛的一种局域网。计算机网络的传输技术有广播式网络和点到点网络。以太网体系结构包括物理层、MAC子层和LLC子层。在IEEE802.3标准中,以太网的物理层又分为物理信令(PLS)和物理介质连接件(PMA)两个子层。3.2令牌环网与令牌总线网令牌环网的标准是IEEE802.5,它使用差分曼彻斯特编码,寻址方式也是使用6字节的地址,这个地址和网卡上的物理地址对应。令牌总线网的标准是IEEE802.4,它采用与以太网一样的总线拓扑结构,逻辑上使用令牌环网的令牌技术(可预测的时延),使站点轮流公平地访问传输介质。3.3无线局域网目前比较流行的无线局域网(WLAN)标准有802.11标准、蓝牙标准、HomeRF(家庭射频网络)标准等。无线局域网使用的是无线传输介质,按照所采用的传输技术可以分为3类:扩频无线局域网、红外线局域网和窄带微波无线局域网。任务4掌握局域网联网设备与应用4.1网络适配器网络适配器(NIA)通常简称网卡,又称网络接口卡(NIC)。它只传输信号而不分析高层数据,属于OSI参考模型的物理层。按网络适配器支持的网络协议分类有标准以太网网卡、快速以太网网卡、千兆以太网网卡、FDDI网卡和ATM网卡等。按网络适配器提供的总线接口可分为ISA总线、PCI总线和EISA总线等类型网络适配器。网络适配器地址也称MAC地址,由一组12位十六进制数组成。4.2中继器中继器是一种放大模拟信号或数字信号的网络联网设备,属于OSI参考模型中的物理层。中继器工作于网络的物理层,用于互连两个相同类型的网段(如两个以太网段),它在物理层内实现透明的二进制位复制,补偿信号衰减,即中继器接收从一个网段传来的所有信号,将其进行放大后发送到下一个网段。4.3集线器最开始,集线器只是一个多端口的中继器,它有一个端口与主干网相连,有多个端口连接一组工作站。集线器的主要功能是,对接收到的信号进行整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。4.4以太网交换机交换机的每一个端口都扮演一个网桥的角色,而且每一个连接到交换机上的设备都可以享有各自的专用信道。换言之,交换机可以把每一个共享信道分成几个专用信道。任务5掌握局域网的介质访问控制方法5.1以太网介质访问控制方法以太网介质访问控制方法又称带冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)。CSMA/CD主要是为解决如何争用一个广播型的共享传输信道而设计的,它能够决定由谁使用信道。CSMA/CD发送时的工作过程分为两部分:载波监听总线和总线冲突检测。5.2令牌环网介质访问控制方法令牌环网介质访问控制方法又称令牌环网介质访问方法。令牌环网技术已成为流行的环访问技术,这种介质访问方法的基础是令牌。令牌是一种特殊的帧,用于控制网络站点的发送权,只有获取令牌的网络站点才能发送数据。5.3令牌总线网介质访问控制方法令牌总线网在物理上是一根线型或树型的电缆,连接各个站点;在逻辑上,所有站点构成一个环。令牌总线控制的一个显著的特点是站点间有公平的访问权。教学小结本项目主要介绍局域网的基本概念和工作原理、局域网的体系结构和IEEE802局域网标准。通过本项目的学习,学生应熟悉各种局域网技术,了解最新局域网技术的发展,掌握局域网的组网技术,从而具备一定的独立设计和组建局域网的能力。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目6网络的互连任务1了解网络互连的基础知识任务2熟悉网络互连的设备任务3掌握广域网的关键技术教学目的1.了解网络互连的概念、功能和分类等。2.理解中继器、网桥、路由器和网关的工作原理及特点。3.掌握广域网的PSTN技术、ISDN技术、xDSL技术和X.25技术等。知识能力结构1.能够对网络互连的层次进行区分。2.学会使用路由器配置网络。教学重点难点重点：能够对网络互连的层次进行区分；难点：学会使用路由器配置网络。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.简述网络互连概念及功能。2.网桥的主要用途有哪些?3.路由器的功能有哪些?4.简述帧中继技术的特点。教学内容进程设计任务1了解网络互连的基础知识1.1网络互连的概念及功能网络互连是将使用不同链路或MAC层协议的单个网络连接成一个整体,使之能够相互通信的一种技术和方法。网络互连的最大优点是,能集合任意多个网络而成为规模更大的网络,并且能互通互连,实现资源共享。网络互连的功能分为基本功能和扩展功能。1.2网络互连的要求和分类1.按同种网络和异种网络划分(1)同种网络之间的互连；(2)异种网络之间的互连；(3)局域网与远程公共数据网之间的互连。2.按连接方式划分按局域网(LAN)和广域网(WAN)的连接方式划分,网络互连有LAN-LAN、LAN-WAN、WAN-WAN和LAN-WAN-LAN等连接方式。1.3网络互连的层次根据网络层次的结构模型,网络互连的层次可以分为数据链路层互连、网络层互连和高层互连。任务2熟悉网络互连的设备2.1关于网桥网桥是用于连接两个或两个以上具有相同通信协议、传输介质及寻址结构的局域网间的互连设备,能实现网段间或LAN与LAN之间的互连,并使其互连后成为一个逻辑网络。它也支持LAN与WAN之间的互连。网桥的功能主要有帧转发和过滤功能、源地址跟踪、管理监控功能、存储转发功能、生成树的演绎。2.2关于路由器路由器是连接多个网络或网段的网络设备,在网络间起网关的作用,它能读取每一个数据包中的地址,然后决定如何传输数据包的智能型网络设备。路由器具有数据通道功能和控制功能。路由器能够实现的功能有网络互连、路由选择、协议转换、数据处理、网络管理与安全、多协议路由选择、实现网络层的一些功能。2.3关于网关网关用于类型不同且差别较大的网络之间的互连,主要用于不同体系结构的网络或局域网与主机系统的连接。网关不能完全归为一种网络硬件,它是能够连接不同网络的软件和硬件的产品。网关主要用于连接不同体系结构或不同规模的网络。网关的主要变换项目包括信息格式变换、地址变换和协议变换等。网关按其功能可以分为3种类型:协议网关、应用网关和安全网关。任务3掌握广域网的关键技术3.1公用电话交换网公用电话交换网(PSTN)就是人们平时所用的电话系统。传统的PSTN是以模拟技术为基础的电路交换网络,租用该网络实现数据通信较为廉价,但传输质量较差,网络资源利用率也较低。PSTN的入网方式有通过普通拨号电话线入网、通过租用电话专线入网、拨号或专线方式接入公共数据交换网。3.2综合业务数字网综合业务数字网(ISDN)能使用户利用现有的电话线,实现用户端数字信号入网,是数字传输和数字交换综合而成的数字电话网,整个思想就是电话网络数字化。ISDN具有电路交换、包交换和无交换连接等功能。ISDN的特点：ISDN是一种先进的网络技术、.ISDN能够提供各种通信业务、ISDN能够提供标准的接口、ISDN能够提供很高的带宽。3.3xDSL技术xDSL是数字用户线路(DSL)的统称,它是一种点到点的传输技术,利用现有电话网的用户环路为用户提供高速的数据传输,本地用户环路是带宽为1MHz或更宽的双绞线电缆。xDSL使用的调制技术有:正交振幅调制(QAM)、分立多音频技术(DMT)、无载波振幅调制(CAP)和多虚拟线路(MVL)等。数字用户线路技术有多种,实际应用中主要有非对称数字用户线路(ADSL)和对称数字用户线路(SDSL),可以从信号的传输速率和传输距离进行区别。3.4分组交换网分组交换网(X.25)是继电路交换网和报文交换网之后发展出的一种新型交换网络,它主要用于数据通信。X.25由分组交换机、分组装拆设备、网络管理中心、远程集中器等组成。3.5数字数据网数字数据网(DDN)可以采用铜电缆、光纤和微波等作为传输介质,向用户提供永久性连接,它是一种使用数字信道传输数据的数字传输网络,是面向所有专线用户或专用网用户的基础电信网,DDN专线能够为用户提供多种速率。DDN用户接入方式有用户终端接入DDN和局域网接入DDN。3.6帧中继帧中继(FR)是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。它主要用于公共网或专用网上的局域网互连及广域网互连,大多数公共电信局都提供帧中继服务,把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。帧中继网络是由许多帧中继交换机通过帧中继电路连接组成的。教学小结网络互连是将使用不同链路或MAC层协议的单个网络连接成一个整体,使之能够相互通信的一种技术。本项目主要介绍了网络互连的基本概念和功能、网络互连原理、网络互连的设备及其功能和广域网的关键技术等知识。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目7网络操作系统与网络结构任务1了解网络操作系统任务2熟悉网络系统的结构任务3熟悉服务器技术教学目的1.了解网络操作系统组成和功能。2.熟悉基于服务器网络模式的工作原理和对等式网络的工作原理。3.掌握多处理器、磁盘接口和磁盘阵列等服务器技术。知识能力结构1.能够熟练使用常用的网络操作系统。2.能够应用网络服务器的各种技术。教学重点难点重点：能够熟练使用常用的网络操作系统；难点：能够应用网络服务器的各种技术。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.简述网络操作系统的功能与特点。2.基于服务器模式网络的优点有哪些?教学内容进程设计任务1了解网络操作系统1.1网络操作系统组成网络操作系统(NOS)是管理计算机网络资源的系统软件,是网络终端用户与计算机网络之间的接口。网络操作系统不仅具有单机操作系统的处理机管理、内存管理、文件管理、设备管理和作业管理等功能,还具有对整个网络的资源进行协调管理、实现计算机之间高效可靠的通信、为网络用户提供便利的操作与管理平台等网络管理功能。网络操作系统是由网络驱动程序、子网协议和应用层协议等组成的。1.2网络操作系统的功能与特点网络操作系统的功能：良好的系统服务、强有力的安全保密措施、较强的系统容错能力、简单的设置方式和管理工具、丰富的应用程序、对客户端的支持。网络操作系统的特点：硬件独立性、支持多用户、多任务、支持广域网连接、安全性、互操作性。1.3常见的网络操作系统一般情况下,网络操作系统把网络功能封装到操作系统的内核中,作为操作系统核心功能的一个组成部分。常用的网络操作系统有UNIX系统、Linux系统、WindowsServer列操作系统等。任务2熟悉网络系统的结构2.1基于服务器模式的网络基于服务器模式网络是指将处理的任务进行合理分工并发送给客户端(Client)和服务器端(Server)处理。客户端是指提出服务请求的一方;服务器端是指提供服务的一方。基于服务器模式网络的工作原理如下。网桥是用于连接两个或两个以上具有相同通信协议、传输介质及寻址结构的局域网间的互连设备,能实现网段间或LAN与LAN之间的互连,并使其互连后成为一个逻辑网络。它也支持LAN与WAN之间的互连。网桥的功能主要有帧转发和过滤功能、源地址跟踪、管理监控功能、存储转发功能、生成树的演绎。2.2对等式网络对等式网络(P2P)又称点对点网络,是一种无中心服务器、依靠用户群交换信息的互联网体系。网络上所有连接的站点地位平等,安装在任何一个站点的系统软件都是相同的,每一个站点都有自主权,可以相互交换文件,并且不需要专用的服务器支持。按此模式建立的计算机网络,也称对等式网络。2.3网络服务器的分类网络服务器从用途方面分为专用型服务器和通用型服务器。网络服务器从应用层次方面可分为入门级、工作组级、部门级和企业级服务器。网络服务器从处理器架构方面(从CPU采用的指令系统)可分为CISC架构服务器、RISC架构服务器和VLIW架构服务器。任务3熟悉服务器技术3.1总线和内存总线是一种内部结构,是计算机系统中数据传送的“主干线路”。CPU、内存和其他设备组件都连接到总线上,内部高速总线用于完成服务器的各种任务。总线的技术指标有位宽、工作频率和带宽。服务器内存也是内存,它与普通PC机内存在外观和结构上没有实质性的区别,主要是在内存上引入了一些新的技术。常见的服务器内存技术有ECC技术、Register技术、内存保护技术、Chipkill内存技术和内存镜像技术。3.2多处理器技术中央处理器(CPU)是衡量服务器性能好坏的重要指标之一。多处理器的类型有对称多处理器(SMP)和非对称多处理器(AMP)。3.3磁盘接口技术计算机系统基本上采用EIDE和SCSI两种硬盘接口技术。3.4磁盘阵列技术磁盘阵列技术是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘,使多个硬盘的读写同步,以减少错误、提高效率和可靠性的技术。磁盘阵列技术按级别可以划分为RAID0~RAID7。随着相关技术的发展,又出现了RAID10、RAID30和RAID50的新级别。3.5其他服务器技术(一)双机热备份(二)服务器状态监视(三)热插拔技术教学小结网络操作系统(NOS)是管理计算机网络资源的系统软件,是网络用户与计算机网络之间的接口。网络按照操作方式不同可分为对等式网络和基于服务器模式的网络两种结构。本项目介绍了网络操作系统的基本概念、组成、功能和特点,网络系统结构,服务器方面的技术等。通过本项目的学习,学生应熟悉网络操作系统及网络系统结构。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目8网络服务与应用任务1熟悉网络的基本服务功能任务2熟悉网络应用教学目的1.了解简单网络管理协议、万维网服务等常用的网络服务功能。2.熟悉数据中心系统的设计原则及体系结构。3.掌握电子邮件服务的工作过程。知识能力结构1.能够应用电子邮件服务的SMTP协议和POP3协议收发电子邮件。2.能够设计简单的视频点播和广播系统。教学重点难点重点：能够应用电子邮件服务的SMTP协议和POP3协议收发电子邮件；难点：能够设计简单的视频点播和广播系统。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.Internet的基本服务功能有哪些?2.简述电子邮件服务的工作过程。教学内容进程设计任务1熟悉网络的基本服务功能1.1简单网络管理协议简单网络管理协议(SNMP)是利用TCP/IP协议管理网络上设备的一个框架,它为网络的监控和维护提供了一组基本操作。网络管理的功能主要包括安全管理、性能管理、配置管理、故障管理和计费管理。1.2电子邮件服务电子邮件简称E-mail,是一种通过Internet与其他用户进行快速、简便的通信方式,也是目前Internet用户使用最频繁的一种服务功能。简单邮件传输协议(SMTP)是一种基于FTP的服务,是指能可靠地、有效地传输电子邮件的协议,比较简单,用于系统之间邮件信息的传输。POP是指邮局协议,主要用于接收方从邮件服务器中取回邮件。目前主要使用的是第三版,即POP3。电子邮件服务的工作过程如下。1.3超文本传输协议和万维网超文本传输协议(HyperTextTransferProtocol,HTTP)主要用于万维网中,它以明文、超文本、音频和视频等形式传输数据。万维网(WWW)简称Web或3W,是指遍布全球并被链接在一起的信息存储库。1.4文件传输服务文件传输协议(FTP)是TCP/IP应用层的协议,简单地说,就是应用该协议可以将文件从一个主机复制到另一个主机。FTP采用了典型的客户机/服务器模式进行工作,其工作过程如下。1.5远程登录服务远程登录(Telnet)协议是TCP/IP协议集的其中之一,是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式。远程登录是一个客户机/服务器程序。任务2熟悉网络应用2.1数据中心系统数据中心系统的设计原则：实用性和先进性、安全性和可靠性、高性能和高负载能力、灵活性与可扩展性、经济性与投资保护、开放性和标准化。数据中心系统体系结构核心组件包括客户层、应用/Web服务器层、数据库服务器层和存储与备份层。数据中心系统体系结构如下。2.2视频会议系统视频会议系统是指两个或两个以上不同地方的个人或群体,以实现会议为目的,通过传输介质及多媒体设备,将音频、视频及文件资料互传,实现即时且互相沟通的系统设备。2.3视频点播和广播系统视频点播和广播系统一般都能支持视频、音频、文本和图片等多种格式的资源,实施文件网上点播、广播或直播服务,可流畅地运行于局域网、广域网(互联网、电信网)等比较复杂的网络环境。当下比较流行的网络流媒体直播平台通常是由管理工作站、采集工作站、发布工作站(包括VOD工作站、流媒体工作站)和接收客户端组成的。视频点播和广播系统功能：系统管理、存储管理、权限管理、安全管理、实时监控、节目管理、用户管理、统计管理、流量负载均衡管理、计费管理。2.4数字远程监控系统数字远程监控系统结合了当前先进的网络技术实现远程视频监控,是具有集中管理功能的分布式远程监控系统。数字远程监控系统采用的技术：图像压缩技术、图像控制、图像传输系统。数字远程监控系统具有的特点：分布式计算机控制、对云台可做全方位控制、对大范围区域散布、编码/解码器具有双向通信功能、语音、图像全矩阵切换、控制信号和监测数据具有强抗干扰性及传输距离远、编码控制节省控制线、易使用性。教学小结本项目主要介绍了简单网络管理协议、万维网服务、电子邮件服务、文件传输服务和远程登录服务,比较常见的数据中心系统、视频会议系统、视频点播和广播系统,以及数字远程监控系统的应用。

课程单元教案本课编号本课课时内容提要项目9计算机网络安全任务1了解网络安全任务2熟悉访问控制与设备安全任务3熟悉网络安全技术任务4掌握网络维护与故障检测教学目的1.理解网络安全的概念及保护策略。2.了解访问控制的概念、分类及基本原理。3.熟悉数据加密与解密、防火墙和数字签名等常用的网络安全技术。4.掌握常见的主机故障、线路故障、路由器故障等网络故障。知识能力结构1.能够使用Nessus、Nmap、Wireshark等常见的网络安全工具。2.能够应用代理服务器防火墙。3.能够应用网络故障测试程序,判断网络故障并维护网络系统。教学重点难点重点：能够应用代理服务器防火墙；难点：能够应用网络故障测试程序,判断网络故障并维护网络系统。教学手段方法教学方法：项目任务驱动法、启发式教学手段：课堂讲授法、操作演示法、多媒体教学思考题与习题1.对网络管理与维护人员的要求是什么?2.制定网络安全策略遵循的原则有哪些?3.什么是防火墙?它的功能有哪些?教学内容进程设计任务1了解网络安全1.1网络安全的概念网络安全从本质上讲就是网络上的信息安全,是指网络系统的硬件、软件及系统中的数据受到保护,不因偶然或恶意的原因而遭到泄露、破坏或更改,系统能够保持连续、可靠、正常地运行,网络服务不会中断。1.2网络安全的现状今后网络安全发展的必然趋势是从管理和技术两个方面解决网络安全问题。一般情况下,采取的措施有以下3个方面。(1)集中管理,重点防护；(2)结合实际,合理规划；(3)强化用户上网行为管理,确保互联网资源的合理使用。1.3网络安全的保护策略制定网络安全策略遵循的原则：简单性原则、系统性原则、适应性原则、动态性原则。物理安全策略主要是对计算机系统、网络服务器、打印机等硬件实体和通信线路进行保护。信息加密的目的是保护网内的数据、文件、口令和控制信息,保护网络上传输的数据。网络加密常用的方法有端到端加密、节点加密和链路加密。访问控制策略是为了保证网络资源不被非法使用和非法访问,是网络安全防范和保护的主要策略。主要有入网访问控制、网络的权限控制、网络服务器安全控制、属性安全控制、防火墙控制、网络监测和锁定控制、网络端口和节点的安全控制。1.4对网络管理与维护人员的要求(1)保密性；(2)完整性；(三)可控性；(四)可用性；(五)可靠性；(六)不可抵赖性。1.5网络的安全管理网络安全管理的措施主要有操作系统逻辑访问管理、关键设备、病毒防治、访问控制。网络安全管理的目标主要有信息完整性、信息保密性、信息可用性和信息可审查性。1.6常见的网络安全工具常用的网络安全工具有Nessus、Nmap和Wireshark等。分析数据包有3个步骤:选择数据包、分析协议和分析数据包内容。任务2熟悉访问控制与设备安全2.1访问控制技术访问控制是指主体依据某些控制策略或权限对客体本身及其资源进行的不同授权访问。访问控制包括主体、客体和控制策略3个要素。访问控制一般包括自主访问控制、强制访问控制和基于角色的访问控制。2.2设备安全网络设备安全包括网络设备的访问控制安全和网络设备的物理安全等方面。任务3熟悉网络安全技术3.1数据加密与解密技术密码算法的目的是保护信息的保密性、完整性和安全性。密码算法可分为传统密码算法和现代密码算法。3.2防火墙技术当用户与互联网连接时,为了保障安全,可以在中间加入一个或多个中介系统,即防火墙。根据防火墙所采用技术的不同,可以将它分为3种:动态包过滤防火墙、数据包过滤防火墙和应用代理服务器防火墙。防火墙由网关(安全策略)和数据包过滤器组成。代理服务器一般采用两种体系结构:屏蔽主机网关和屏蔽子网网关。3.3数字签名技术数字签名是指使用密码算法对待发的数据(如报文)进行加密处理,生成一段信息,附着在原文上一起发送。数字签名的算法很多,应用最为广泛的是Hash签名和RSA签名。3.4网络病毒的防范计算机网络病毒就是编程人员人为编写的一段特殊的代码程序,能对特定的计算机网络进行破坏,从而达到盗取数据及私人账户信息的目的。网络安全防护工具主要是病毒防护软件和电脑管家等。其主要功能为软件和系统补丁更新、垃圾邮件拦截、漏洞分析、木马程序防护、检测和删除计算机病毒等。3.5入侵检测与预警技术网络预警技术研究的内容主要包括入侵技术研究、检测模型研究和审计分析策略研究等。这些技术组合起来可以形成一个互动发展的有机体。任务4掌握网络维护与故障检测4.1常见的网络故障常见的网络故障有主机故障、线路故障和路由器故障等。4.2常用的网络故障测试程序(1)连通性测试程序；(2)路由跟踪程序TraceRoute。4.3常用的网络故障诊