计算机网络基础及应用教学设计72

计算机网络基础及应用简案（教学设计）课程名称：计算机网络基础及应用第1章教学内容计算机网络概述理论课时4学时实训课时0学时一、学习目标与任务1．学习目标描述知识目标：掌握计算机网络的一般概念；掌握计算机网络的功能与服务技能目标：了解计算机网络的发展概念情感目标：通过项目提升学生的创意设计能力和团队合作能力；提高学生自主学习能力，培养欣赏美、发现美和创造美的能力2．学习任务重点及难点：计算机网络的逻辑组成和分类二、教学方法1.任务驱动、案例教学教师通过案例及任务驱动教学，让学生明确本次课学习目标及任务，从而可以激发起学生对学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培养学习兴趣等。2.分组讨论法学生通过分组讨论的方法，同时提高学生的沟通能力和人际关系。3.资源式教学课后练习，有针对性地进行课下作业任务的指导。三、学习活动组织1．课上：本节以计算机网络的概念和应用贯穿教学过程，以教师为主导，学生为主体，介绍本次课程的教学内容及目标，同时在教学过程中同时采用提问法、讨论法和互动式教学方法。2．课下：课后练习。四、教学结构流程的设计教学环节教师活动学生活动教学回顾（5分钟）教师引入课程新课导入（5分钟）计算机网络是计算机科学技术与通信技术逐步发展、紧密结合的产物，是信息社会的基础设施，是信息交换、资源共享和分布式应用的重要手段。学生思考。新课讲解1、计算机网络的定义及涉及到的四个要点（15分钟）教师讲解：一、计算机网络的定义及涉及到的四个要点1、定义：所谓计算机网络，就是利用通信设备和通信线路，将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完美的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络资源共享和信息传递的系统。2、四个要点：（1）计算机网络包含两台以上的地理位置不同具有自主功能的计算机。（2）网络中各结点的连接需要一条通道，即由传输介质实现物理互联。（3）网络中各结点之间互相通信或交换信息，需要有某些约定和规则，这些约定和规则的集合就是协议，其功能是实现各结点的逻辑互联。（4）计算机网络是以实现数据通信和网络资源（包括硬件资源和软件资源）共享为目的。3、计算机网络的目的人们使用网络主要是为了共享资源和进行在线通信。资源包括数据、应用程序和外围设备。电子邮件是在线通信的经典形式。学生记录教师本次课中的知识点。新课讲解二、计算机网络的形成（15分钟）教师讲解并演示：早在1925年当计算机还处于第一代的电子管时期，美国就建立了一套SAGE（Semi-AutomaticGroundEnvironment）系统，即半自动地面防空系统。该系统将远距离的雷达和其他设备的信息，通过通信线路汇集到一台旋风型计算机，第一次实现了利用计算机远距离地集中控制和人——机对话。SAGE系统的诞生被誉为计算机通信发展史上的里程碑。1.计算机终端网络。计算机终端网络又称为分时多用户联机系统特点：主机负荷较重；花费的费用高。终端——计算机目前我国金融系统等领域广泛使用的多用户终端系统就属于计算机终端网络。2.计算机通信网络计算机——计算机在终端设备和主计算机（HOST）之间增加一台功能简单的计算机。专门处理终端设备的通信信息及控制通信线路。并能对用户的作业进行某些预处理操作，因此称之为前端处理机FEP（FrontEndProcessor）或通信控制处理机CCP（CommunicationControlProcessor）。集中器用于终端设备较密集的地方。缺点：主机系统之间的数据传输都是通过各自的前端处理机实现的。全网缺乏统一的软件控制信息交换和资源共享。3.计算机网络20世纪60年代末期，美国国防部高级研究计划局成功地开发了ARPA网络（AdvancedResearchProjectAgencyNetwork），它是世界上第一个心资源共享为主要目的的计算机网络。计算机网络与计算机通信网络的硬件组成一样，都是由主计算机系统、终端设备、通信设备和通信线路4大部分组成的。计算机网络与计算机通信网络的根本区别是：计算机由网络操作系统软件来实现网络资源共享和管理的，而计算机通信网络中，用户只能把网络看做是若干个功能不同的计算机系统的集合。学生记录新课讲解3、计算机网络的组成和分类（20分钟

）教师讲解并演示：从功能角度出发计算机网络分为通信子网和资源子网。通信子网面向通信控制和通信处理，主要包括：通信控制处理机（CCP）、网络控制中心（NCC)、分组组装/拆卸设备（PAD）、网关（Gateway）等。资源子网负责全网的面向应用T的数据处理，实现网络资源的共享。它由各种拥有资源的用户主机和软件所组成，主要包括：主机（Host）、终端设备（Terminal）、网络操作系统（NetworkOperatingSystem）、网络数据库（NetworkDatabase）。按通信距离划分：可分为广域网、城域网、城域网按信息交换方式：可分为电路交换网、分组交换网、综合交换网按网络拓扑结构：可分为星型网、树型网、环型网、总线网。按通信介质：可分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫星网按传输带宽：基带网、宽带网1、广域网（WideAreaNetwork，WAN）又称远程网。特点：分布范围广，从数千米到数千千米。常借用传统的公共传输网如电话网来实现。数据传输率低64Kpbs，错误率高。2、城域网（MAN），介于广域网和局域网之间，一幢办公楼、一个仓库或一所学校；低误码率、专用的、由单一组织机构所使用。3、局域网（LAN），电气电子工程师协会（IEEE），一座办公楼、一个仓库或一所学校；低误码率；专用的，由单一组织机构所使用。小结：分类、目的、形成学生记录计算机网络的组成和分类。新课讲解4、掌握计算机网络的功能与服务（10分钟）教师讲解并演示：计算机网络于1969年APRA网络第一个以资源共享为主要目的的计算机网络。不仅使计算机的作用范围超越了地理位置的限制，方便了用户，而且也增强了计算机本身的功能，拓宽了服务，使得它在经济、军事、生产管理及教育、科学等部门发挥了重大作用，日益成为计算机应用的主要形式。一、网络基本功能：1、资源共享功能：充分利用计算机系统软、硬件资源是组建计算机网络的主要目标之一。大的计算中心，大容量硬盘、数据库、应用软件及某些特殊外设等。网络中的用户就可以共享分散在不同地的各种软、硬件资源及数据库，为用户提供了极大的方便。2、均衡负荷及分布处理功能：当某个主机系统的负荷过重时，可以将某些作业通过网络送至其他主机系统处理，以便均衡负荷，减轻局部负担，提高设备的利用率。3、信息的快速传输和集中处理功能终端与计算机之间、或计算机与计算机之间能快速可靠地相互传送信息，并根据需要对这些信息进行分散、分级或集中处理与管理，是计算机网络的最基本功能。4、综合信息服务的功能综合服务数据网（ISDN）将电话、传真机、电视机和复印机等办公设备纳入计算机网络，可提供数字、语音、图形、图像、视频等多种信息的传输。5、提高系统的性能价格比，维护方便，扩展灵活。大型计算机的处理能力强，运算速度快，但价格昂贵。小型机虽然有较好的性能价格比，但普及率远远低于个人计算机。二、网络基本服务1、文件服务：包括对数据文件和有效存储、提取以及传输这些内容。（1）文件传输：可以在几秒钟内把文件传到网络的另一端，而不用考虑文件的大小、传输距离，甚至也不用考虑本地的操作系统。（２）文件存储器及数据移动控制不同存储系统上的数据存储活动，是网络文件服务的重要方面。（３）文件同步更新：通过比较保存的文件的周期和时间来判定最新的文件。（４）文件归档：把重要数据复制到磁带机或一些脱机存储设备介质上，以防止数据的损坏，称为文件归档或文件备份。２、打印服务打印服务用来控制和管理对打印机和传真设备的访问。打印服务接受打印作业请求、解释打印作业格式和打印机设置、管理打印队列，为网络用户充当中间人，与网络上的打印机和传真设备打交道。

网络打印服务可以减少网络打印服务可以减少一个部门所需要的打印机数量，将打印机放在最便于使用的地方，通过打印队列作业管理减少计算机传送打印作业的时间，有效地共享特定的打印机，利用计算机收发传真等。3、消息服务消息服务内容包括对正文、二进制数据、图像数据，以及数字化声像数据的存储、访问和发送。消息服务能够主动地处理计算机用户之间、应用程序之间或者文件之间的交互式通信。消息服务不是简单地将数据文件存储起来，而是将数据一个点一个点地往前传送，并且通知等待这些数据的用户或程序。消息服务的典型应用是网络电子邮件（E-mail）。最初的只传递正文消息，现在的E-mail已包括各种数字化的正文、图形及声像数据。如今，随着国际互联网的广泛应用，称为布告牌的各种公用和私人E-mail服务，已成为与世界上其他计算机用户进行通信的普遍方式。4．应用服务应用服务是一种替网络客户运行软件的网络服务。它不同于文件服务是因为它不仅允许计算机之间共享数据，同时还允许计算机之间共享处理能力。网络应用服务可以协调硬件及软件在最为合适的平台上运行实用程序（或软件应用）；在网络上不用对每一台计算机进行升级便可增强关键硬件的处理能力。5．数据库服务网络数据库服务提供了基于数据库服务器进行数据存储和提取的操作，它允许网络上的客户控制数据的处理及数据的表示。这样，便产生了专用术语来描述数据库应用程序，它允许客户向这些指定服务器发出数据操作请求，这就是客户/服务器数据库系统。客户/服务器数据库系统把请求以及提供数据操作的任务进行优化和分割。为了提高事务处理效率，减少网络传输，每个客户分配一部分说明请求及处理响应结果和任务。同时，数据库服务器对请求进行处理并返回结果。利用网络数据库服务，可以优化计算机进行数据库记录的存储、查询及提取；有效控制数据的存储位置；在部门间对数据进行逻辑组织；保证数据的安全性；减少数据库客户的访问时间。6．目录服务目录服务是存储网络资源并且使其能被用户和应用程序访问的网络服务。它提供一致的方式来命名、描述、定位、管理和保障关于网络资源的信息。以上只是对网络服务做了简要说明，并未涉及其技术实现方面的问题。需要补充的是，对于有网络需求的部门来说，除了决定选择什么样的网络服务外，还必须决定这些网络服务应当采用集中式还是颁布式、或者是两者的混合。在实际应用中，网络服务可以集中放在一台计算机或一组计算机上，也可以颁布在网络上的所有计算机中，这主要由资源的控制、服务器专用性和网络操作系统等因素来决定，在此就不详述了。学生记录新课讲解5、网络的结构和组成网络的基本模块（10分钟）教师讲解并演示：1．3网络的结构教学目标：掌握计算机网络基本模块的功能。计算机网络是由计算机系统、数据通信系统和网络操作系统组成的有机整体。计算机系统是网络的基本模块，它提供各种网络资源；数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和信息交换技术；而网络操作系统则是网络的组织管理者，它提供了各种网络服务。从计算机网络设计者的角度来看，网络模块的组成及其相互间的连接方式，决定了网络的整体结构和性能。1．3．1网络的基本模块网络基本模块是组成计算机网络的基本要素，它是以计算机为核心、相对独立的资源点，如图1-4所示是网络基本模块的示意图。它主要是由主机系统、通信控制处理机、终端系统、集中器、本地线路和高速线路组成的多机系统。1．主机（HOST）主机（指主计算机系统）在计算机网络中负责数据处理和网络控制。它和其他模块中的主机连成网后构成网络的主要资源。作为网络的主机，它具有下述功能：①

通信处理能力。②

分时处理能力。③

多重处理能力。④

程序兼容能力。⑤

虚拟存储能力。⑥

数据库管理能力。主机与通信控制处理机之间利用通道或I/O接口相连，它们之间如同各自的外设。这样，两台计算机同时工作，就像同一台计算机一样，可以获得最高效率的信息传输。2．终端（TERMINAL）终端是用户进行网络操作时使用的设备。它种类繁多，常用的有交互式终端、批处理终端、汉字终端、智能终端及虚拟终端等。终端设备一般与通信控制处理机或集中器相连，与通信控制处理机相连的一般为近程终端，通过集中器再与通信控制处理机相连的一般为远程终端。为了提高处理能力，主机本身应尽量少接终端。3．通信控制控制处理机（CCP）通信控制处理机的主要作用是控制本模块和终端设备之间的信息传送，以及对终端设备之间的通信线路进行控制管理。此外，它还是网络中各个模块之间的接口机，负责模块间的信息传输控制。通信控制处理机的主要功能是：①

线路传输控制。②

作业装配和拆卸。③

差错检测和恢复。④

路径选择和流量控制。⑤

代码转换。通信控制处理机一般宜采用小型机或高档微型机，并和主计算机之间通过高速的并行方式交换信息。需要指出的是，在局域网中通常不专设通信控制处理机，而是把这部分任务交给主机来承担。1．集中器（CONCENTRATOR）集中器的作用是把若干终端经本地线路（一般为低速线路）集中起来，连接到1~2条高速线路上，以提高通信效率和降低通信费用。它的主要功能有差错控制、代码转换、信息缓存、电路转接及轮询等。集中器实质上是在终端一端的通信控制处理机，通常采用小型机或微机来担任。2．本地线路本地线路是靠近终端设备的通信线路，由它把终端设备和通信控制处理机或者主机连接起来，构成模块内的面向终端的网络。由于它不超越模块的连接范围，所以称为本地线路。本地线路大多数是低速通信线路，可以用专线连接，也可以用交换线路连接。3．高速线路高速线路用于集中器到通信控制处理机，或网络中模块的通信控制处理机之间的连接。从网络的传输效率出发，这种通信线路一般采用高速线路，如同轴电缆或光缆等。如上所述，网络模块大致由6部分组成。模块内部具有较复杂的结构关系，而由若干个模块组成的计算机网络，结构就更加复杂了。为了便于研究和设计网络的通信传输系统，通常采用图论和拓扑学的方法，将网络模块抽象成节点，通信线路抽象成链路，对网络的结构特性进行分析，以采用不同的技术来实现网络的通信和传输。学生思考并记录。课堂讨论（10分钟）计算机如何进行分类？学生在教师的带领下讨论问题。老师带领学生总结结论，学生记录。课堂总结（5分钟）由于计算机本身的特点，从而可以从不同的角度对计算机进行分类。学生在老师的引导下共同总结本次课的主要内容。布置作业（5分钟）课后练习。学生记录作业。教学反思（后记）该单元是本课程的核心内容，对后期的教学影响较大，计算机网络的形成分三个阶段。使用网络的目的是实现资源共享和在线通信。计算机网络的基本服务无论是广域网和局域网都采用。计算机网络由主机、终端、通信控制处理机、集中器、本地线路、高速线路组成。

计算机网络基础及应用简案（教学设计）课程名称：计算机网络基础及应用第2章教学内容数据通信理论课时4学时实训课时0学时一、学习目标与任务1．学习目标描述知识目标：数据和信号的基本概念数据通信系统的基本结构技能目标：数据传输方式情感目标：通过项目提升学生的创意设计能力和团队合作能力；提高学生自主学习能力，培养欣赏美、发现美和创造美的能力2．学习任务重点及难点：数据通信的主要技术指标二、教学方法1.任务驱动、案例教学教师通过案例及任务驱动教学，让学生明确本次课学习目标及任务，从而可以激发起学生对学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培养学习兴趣等。2.分组讨论法学生通过分组讨论的方法，同时提高学生的沟通能力和人际关系。3.资源式教学课后练习，有针对性地进行课下作业任务的指导。三、学习活动组织1．课上：本节以数据通信的概念和应用贯穿教学过程，以教师为主导，学生为主体，介绍本次课程的教学内容及目标，同时在教学过程中同时采用提问法、讨论法和互动式教学方法。2．课下：课后练习。四、教学结构流程的设计教学环节教师活动学生活动教学回顾（5分钟）教师引入课程新课导入（5分钟）什么是数据，什么是信号？学生思考。新课讲解1、数字与模拟（15分钟）教师讲解：一、数字与模拟“数字”泛指一切可数的信息，“模拟”则是那些只能通过比较技巧进行区分的不可数信息。二、信号信号：指的是所需的电压、光模式或调制的电磁波模拟信号：可以用波形进行图示，因为他们是逐渐的持续的发生变化的，模拟信号是一种能持续变化的电磁波。（电话系统）学生记录教师本次课中的知识点。新课讲解二、数据通信的构成原理（15分钟）教师讲解并演示：数据通信的构成原理Dte是数据终端。数据终端有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成，如果传输信道为模拟信道，DCE通常就是调制解调器(MODEM)，它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。2.数据通信的交换方式通常数据通信有三种交换方式:(1)电路交换电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨该电路。(2)报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存)，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储_转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。(3)分组交换分组交换是将用户发来的整份报文分割成若于个定长的数据块(称为分组或打包)，将这些分组以存储_转发的方式在网内传输。第一个分组信息都连有接收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。3.各种交换方式的适用范围(1)电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网(CSPDN)等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式;后一种方式与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较低;其缺点是线路利用率低。电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。(2)报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。(3)分组交换是在存储_转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。学生记录新课讲解3、数据通信的分类（20分钟

）教师讲解并演示：二、数据通信的分类1.有线数据通信(1)数字数据网(DDN)数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成，其网络组成结构如框图2所示。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路，即用户环路的传输也应该是数字的，但实际上也有普通电缆和双绞线，但传输质量不如前。DDN的主要特点是:①传输质量高、误码率低:传输信道的误码率要求小。②信道利用率高。③要求全网的时钟系统保持同步，才能保证DDN电路的传输质量。④DDN的租用专线业务的速率可分为2.4-19.2kbit/s，N×64kbit/s(N=1-32);用户入网速率最高不超过2Mbit/s。⑤DDN时延较小。(2)分组交换网分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的，所以又称为X..25网。它是采用存储转发方式，将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息，构成一个带有地址的分组组合群体，在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路，为多个用户同时使用，网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能，但网络性能较差。(3)帧中继网帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成，如框图3所示。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后在网上传输。其功能特点为:①使用统计复用技术，按需分配带宽，向用户提供共亨的的网络资源，每一条线路和网络端口都可由多个终点按信息流共亨，大大提高了网络资源的利用率。②采用虚电路技术，只有当用户准备好数据时，才把所需的带宽分配给指定的虚电路，而且带宽在网络里是按照分组动态分配，因而适合于突发性业务的使用。③帧中继只使用了物理层和链路层的一部分来执行其交换功能，利用用户信息和控制信息分离的D信道连接来实施以帧为单位的信息传送，简化了中间节点的处理。帧中继采用了可靠的ISDND信道的链路层(LAPD)协议，将流量控制、纠错等功能留给智能终端去完成，从而大大简化了处理过程，提高了效率。当然，帧中继传输线路质量要求很高，其误码率应小于10的负8次方。④帧中继通常的帧长度比分组交换长，达到1024-4096字节/帧，因而其吞吐量非常高，其所提供的速率为2048Mbit/s。用户速率一般为9.6、4.4、19.2、N×64kbist/s(N=1-31)，以及2Mbit/s。⑤)帧中继没有采用存储_转发功能，因而具有与快速分组交换相同的一些优点。其时延小于15ms。2.无线数据通信无线数据通信也称移动数据通信，它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输，因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的，因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说，移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联，把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户。学生记录计算机网络的组成和分类。课堂讨论（10分钟）数据通信的主要技术指标？学生在教师的带领下讨论问题。老师带领学生总结结论，学生记录。课堂总结（5分钟）在数据通信过程中，为了保证数据的传输差错控制在允许的范围内，就必须采用差错控制方法。学生在老师的引导下共同总结本次课的主要内容。布置作业（5分钟）课后练习学生记录作业。教学反思（后记）该单元是本课程的重要内容，对后期的教学影响较大，在数据通信系统中，通信双方交换数据，需要有高度的协同动作，这就是同步问题。

计算机网络基础及应用简案（教学设计）课程名称：计算机网络基础及应用第3章教学内容计算机网络的体系结构理论课时4学时实训课时0学时一、学习目标与任务1．学习目标描述知识目标：网络体系结构的概念、协议的概念开放系统互联参考模型的概念技能目标：OSI参考模型各层的功能情感目标：通过项目提升学生的创意设计能力和团队合作能力；提高学生自主学习能力，培养欣赏美、发现美和创造美的能力2．学习任务重点及难点：TCP/IP协议的体系结构和OSI的比较。二、教学方法1.任务驱动、案例教学教师通过案例及任务驱动教学，让学生明确本次课学习目标及任务，从而可以激发起学生对学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培养学习兴趣等。2.分组讨论法学生通过分组讨论的方法，同时提高学生的沟通能力和人际关系。3.资源式教学课后练习，有针对性地进行课下作业任务的指导。三、学习活动组织1．课上：本节以计算机网络体系结构穿教学过程，以教师为主导，学生为主体，介绍本次课程的教学内容及目标，同时在教学过程中同时采用提问法、讨论法和互动式教学方法。2．课下：课后练习。四、教学结构流程的设计教学环节教师活动学生活动教学回顾（5分钟）教师引入课程新课导入（5分钟）交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。学生思考。新课讲解1、网络体系结构和协议的概念（30）1.网络协议(Protocol)为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。协议总是指某一层协议，准确地说，它是对同等实体之间的通信制定的有关通信规则约定的集合。网络协议的三个要素：1)语义(Semantics)。涉及用于协调与差错处理的控制信息。2)语法(Syntax)。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。3)定时(Timing)。涉及速度匹配和排序等。2.网络的体系结构及其划分所遵循的原则计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，然后“分而治之”，这种结构化设计方法是工程设计中常见的手段。分层就是系统分解的最好方法之一。在(图3.1)所示的一般分层结构中，n层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务，实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。

图3.1层次模型层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。所谓网络的体系结构(Architecture)就是计算机网络各层次及其协议的集合。层次结构一般以垂直分层模型来表示(图3.2)。

图3.2计算机网络的层次模型层次结构的要点：1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。3)n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信(通常也是虚通信)来实现的。层次结构划分的原则：1)每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响。2)层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。3)层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂;若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。网络的体系结构的特点是：1)以功能作为划分层次的基础。2)第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。3)第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。4)仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。3.1.2OSI基本参考模型1.开放系统互连(OpenSystemInterconnection)基本参考模型是由国际标准化组织(ISO)制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型，又称ISO'sOSI参考模型。“开放”这个词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行互连。OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调各层标准的制定;OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语;OSI各层的协议规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。需要强调的是，OSI参考模型并非具体实现的描述，它只是一个为制定标准机而提供的概念性框架。在OSI中，只有各种协议是可以实现的，网络中的设备只有与OSI和有关协议相一致时才能互连。如图形3.3所示,OSI七层模型从下到上分别为物理层(PhysicalLayer,PH)、数据链路层(DataLinkLayer,DL)、网络层(NetworkLayer,N)、运输层(TransportLayer,T)、会话层(SessionLayer,S)、表示层(PresentationLayer,P)和应用层(ApplicationLayer,A)。

图3.3ISO'sOSI参考模型从图中可见，整个开放系统环境由作为信源和信宿的端开放系统及若干中继开放系统通过物理媒体连接构成。这里的端开放系统和中继开放系统，都是国际标准OSI7498中使用的术语。通俗地说，它们变相当于资源子网中的主机和通信子网中的节点机(IMP)。只有在主机中才可能需要包含所有七层的功能，而在通信子网中的IMP一般只需要最低三层甚至只要最低两层的功能就可以了。2.层次结构模型中数据的实际传送过程如图3.4所示。图中发送进程送给接收进程和数据，实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理媒体;通过物理媒体传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程。在发送方从上到下逐层传递的过程中，每层都要加上适当的控制信息，即图中和H7、H6、...、H1，统称为报头。到最底层成为由“0”或“1”组成和数据比特流，然后再转换为电信号在物理媒体上传输至接收方。接收方在向上传递时过程正好相反，要逐层剥去发送方相应层加上的控制信息。因接收方的某一层不会收到底下各层的控制信息，而高层的控制信息对于它来说又只是透明的数据，所以它只阅读和去除本层的控制信息，并进行相应的协议操作。发送方和接收方的对等实体看到的信息是相同的，就好像这些信息通过虚通信直接给了对方一样。

图3.4数据的实际传递过程学生记录教师本次课中的知识点。新课讲解二、OSI参考模型的几个层次（25）教师讲解并演示：各层功能简要介绍：(1)物理层----定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。具体涉及接插件的规格、“0”、“1”信号的电平表示、收发双方的协调等内容。(2)数据链路层----比特流被组织成数据链路协议数据单元(通常称为帧)，并以其为单位进行传输，帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息。数据链路层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链路。数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。(3)网络层----数据以网络协议数据单元(分组)为单位进行传输。网络层关心的是通信子网的运行控制，主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地的问题，这就需要在通信子网中进行路由选择。另外，为避免通信子网中出现过多的分组而造成网络阻塞，需要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。(4)运输层----是第一个端--端，也即主机--主机的层次。运输层提供的端到端的透明数据运输服务，使高层用户不必关心通信子网的存在，由此用统一的运输原语书写的高层软件便可运行于任何通信子网上。运输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。(5)会话层----是进程--进程的层次，其主要功能是组织和同步不同的主机上各种进程间的通信(也称为对话)。会话层负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。在半双工情况下，会话层提供一种数据权标来控制某一方何时有权发送数据。会话层还提供在数据流中插入同步点的机制，使得数据传输因网络故障而中断后，可以不必从头开始而仅重传最近一个同步点以后的数据。(6)表示层----为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示变换。为了让采用不同编码方法的计算机在通信中能相互理解数据的内容，可以采用抽象的标准方法来定义数据结构，并采用标准的编码表示形式。表示层管理这些抽象的数据结构，并将计算机内部的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的表示变换功能。(7)应用层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。网络环境下不同主机间的文件传送访问和管理(FTAM)、传送标准电子邮件的文电处理系统(MHS)、使不同类型的终端和主机通过网络交互访问的虚拟终端(VT)协议等都属于应用层的范畴。学生记录新课讲解3、IP基础与地址（30

）教师讲解并演示：IP地址每个因特网上的主机和路由器都有一个IP地址，它包括网络号和主机号。没有也不允许两台机器有相同的IP地址。所有的IP地址都是32位的。为了方便起见，一般使用下列方式来转换这一长串的0／1数值：1首先以8Bits为单位，将32Bits的IP地址分成4段：I100101101001010ll00ll0l011011112将各段的二进制数值转换成十进制，再以“”隔开以利阅读：11二、下一代IP协议IPv6现在使用的IP版本是IPv4，IPv6是IPv4的改良而不是革新。IPv4的一些有用特征被IPv6继承，不太有用的部分则被舍去。按照IPv6规范，从IPv4到IPv6的变更可分为以下几类：（1）扩大了寻址能力。IPv6中IP地址范围由32位增加到128位。（2）简化了分组头格式。（3）改善了各种扩展与选项的支持。（4）增加了标签能力。（5）加入了审计与保密能力。IP地址的等级IP地址包括网络地址和主机地址为了适合各种不同大小规模的网络需求，IP地址被分为A、B、C、D、E五大类，其中A、B、C类是可供Internet网络上的主机使用的IP地址，而D、E类是供特殊用途的IP地址。A类：A类的IP地址适合于超大型的网络B类：B类的IP地址适合于大、中型网络C类：C类的IP地址适合于小型网络D类：D类的NetworkID用于多点播送E类：这是一个用于将来扩展用的NetworkID学生记录计算机网络的组成和分类。课堂讨论（10分钟）TCP/IP协议簇的四个层次学生在教师的带领下讨论问题。老师带领学生总结结论，学生记录。课堂总结（5分钟）计算机网络体系结构采用分层结构学生在老师的引导下共同总结本次课的主要内容。布置作业（5分钟）课后练习题。学生记录作业。教学反思（后记）该单元是本课程的重要内容，定义和描述了一组用于计算机及通信设施之间互相联系的标准和规范。

计算机网络基础及应用简案（教学设计）课程名称：计算机网络基础及应用第4章教学内容计算机局域网理论课时4学时实训课时0学时一、学习目标与任务1．学习目标描述知识目标：局域网的概念、特点及分类网络拓扑结构的概念技能目标：网络拓扑结构的类型情感目标：通过项目提升学生的创意设计能力和团队合作能力；提高学生自主学习能力，培养欣赏美、发现美和创造美的能力2．学习任务重点及难点：高速局域网和虚拟局域网的工作原理二、教学方法1.任务驱动、案例教学教师通过案例及任务驱动教学，让学生明确本次课学习目标及任务，从而可以激发起学生对学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培养学习兴趣等。2.分组讨论法学生通过分组讨论的方法，同时提高学生的沟通能力和人际关系。3.资源式教学课后练习，有针对性地进行课下作业任务的指导。三、学习活动组织1．课上：本节以计算机局域网和应用贯穿教学过程，以教师为主导，学生为主体，介绍本次课程的教学内容及目标，同时在教学过程中同时采用提问法、讨论法和互动式教学方法。2．课下：课后练习。四、教学结构流程的设计教学环节教师活动学生活动教学回顾（5分钟）教师引入课程新课导入（5分钟）复习前一章，引入新课。学生思考。新课讲解1、局域网的概念和特点（15分钟）教师讲解：局域网LAN（LocalAreaNetwork）是计算机通信网的重要组成部分，是一种在一个局部地区范围内（例如一个学校、一个工厂、一家医院、一个机关等），把各种计算机、外围设备、数据库等相互连接起来组成的计算机通信网。5.1.1局域网的产生和发展为了共享软件、硬件资源和相互之间传送数据和文件，于是产生了近距离高速通信的要求，这就是局域网产生的背景。1972年Bell（贝尔）公司提出了两种环型局域网技术。1983年，IEEE802.3委员会以EthernetV2.0为基础，正式制定并颁布了IEEE802.3以太网标准，这个标准被称为标准以太网（10Base-5）。从此局域网开始进入标准化进程。1983年，美国国家标准化委员会ANSIX3T9.5委员会提出了光纤分布式数据接口（FDDI）标准，使局域网的传输速率提高到了100Mbps。这一阶段的网络技术是共享传输通道、共享带宽的共享式局域网技术。局域网的特点区别于一般的广域网，局域网通常具有如下特征：（1）地理分布范围小。一般为数百米至数千米，可以覆盖一幢大楼、一所学校或者一个企业。局域网一般为一个机构所拥有。（2）数据传输速率高。一般为10Mbps~10Gbps，可以交换各类数字和非数字（如语音、图像、视频等）信息。（3）误码率低。这是因为局域网通常采用段距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体，从而提高了数据传输质量。（4）以PC为主体。包括各种终端及外设，网络中一般不设中央主机系统。（5）一般仅包含OSI参考模型中的最低二层功能，即仅涉及通信子网的内容。所以连到局域网的数据通信设备必须加上高层协议和网络软件才能组成计算机网络。（6）协议简单，结构灵活，建网成本低，周期短，便于管理和扩充。覆盖局域网和广域网之间的区域是城市区域网MAN，简称城域网。学生记录教师本次课中的知识点。新课讲解二、局域网的拓扑结构（15分钟）教师讲解并演示：1.拓扑结构概念是用一些简单的几何图形来表示复杂的形式结构。在计算机网络中引用拓扑结构的目的是利用它来表示网络传输介质的连接形式，即线路构成的几何形状。2.按拓扑结构分类计算机网络的拓扑结构是指网络节点的地理分布和互连关系上的几何构形。这种分类方法是最常用的分类方法。局域网经常采用总线型、环型、星型这几种最常见的拓扑结构，因此可以把局域网分为总线型局域网、环型局域网、星型局域网和混合型局域网等类型。3.局域网拓扑结构的选择选择局域网拓扑结构需要考虑如下诸多因素：（1）局域网既要易于安装，又要易于扩展。（2）局域网的可靠性是考虑选择局域网的重要因素。要易于故障诊断和隔离，以使得局域网的主体在局部发生故障时仍然能够正常运行。（3）局域网拓扑结构的选择还会影响传输媒体的选择和媒体访问控制方法的确定，这些因素又会影响各个节点运行速度和局域网软、硬件接口的复杂性。学生记录新课讲解3、网络服务器（20分钟

）教师讲解并演示：服务器（Server）是整个网络系统的核心，它就是为网络用户提供服务并管理整个网络的设备。根据客户机/服务器交互模式中服务器提供的服务的类型的不同，可以将其分为文件服务器、数据库服务器、事务处理服务器、应用服务器和对象服务器等几种类型。其中，前两种类型是最基本的，而后面的几种类型都是在此基础上发展起来的。1.文件服务器文件服务器是最早出现的一种服务器类型，如图5-1所示。它的工作过程是：如果用户想要查询或处理文件服务器中的数据库文件，由客户机向文件服务器发出文件查询请求。文件服务器在接收到客户机的请求后，在服务器硬盘中搜索用户所需的数据库文件，然后将该数据库文件发送到客户机。客户机运行客户应用程序，对数据库文件进行处理，然后将修改过的数据库文件发送回文件服务器。以这种服务器的工作过程可以看出其缺点是网络负荷较大，致使网络的工作效率较低。2.数据库服务器在该服务器的工作模式中（如下图所示），客户机通过一条SQL命令将服务请求发送到数据库服务器，数据库服务器将每一条SQL命令的执行结果回送给客户机。服务器从外型来看，和普通的PC并没有什么两样，但其内部结构和性能却与普通的个人PC机有着本质的不同。体现在以下方面：1）硬件结构2）性能学生记录计算机网络的组成和分类。新课讲解4、以太网介质访问控制方法1.带冲突监测的载波侦听多址访（10分钟）教师讲解并演示：1.带冲突监测的载波侦听多址访问带冲突检测的载波侦听多址访问（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection，CSMA/CD），网络中各个站点都具备一种对总线上所传输的信号或载波进行监测的功能称为载波监听CS；多址MA是指当总线上一个站点占用总线发送信号时，所有连接到同一总线上的其他站点都可以通过各自的接收器收听，只不过目标结点会对所接收到的信号进行进一步处理，而非目标结点则忽略所接收到的信号；冲突检测CD是指一种检测或识别冲突的机制，这是实现冲突退避的前提。在总线环境中，冲突的发生可能有两种原因：一种是总线上两个或两个以上的接点同时发送信息；另一种是一个较远的接点已经发送信息，但是由于线路较长，使之到达目的地时，另一个刚好发送了信息。CSMA/CD通常用于总线型拓扑结构和星型拓扑结构的局域网中。2.载波侦听多路访问基本的载波侦听多路访问（CSMA）方法的算法如下：（1）一个站要发送信息时，首先需要监听总线，以确定是否有其他站发送的信号。（2）如果介质是空闲的（没有其他站点正在发送），则可以发送。（3）如果总线（传输介质）是忙的，则等待一定时间后重试。根据信道忙时，对如何监听采取的处理方法不同，可以将CSMA分为不坚持CSMA、1-坚持CSMA和P-坚持CSMA三种不同的协议，如图5-3所示。（1）不坚持CSMA。发送之前监听信道，如果信道空闲就发送数据；如果监听到信道忙，就不坚持监听，而是根据协议算法延迟一个随机时间后再重新监听。不坚持CSMA的缺点是不能找到信道刚好变成空闲的时刻，这样就会影响信道利用率的提高。（2）1-坚持CSMA。监听到信道忙，则继续监听，知道信道空闲就立刻把数据发送出去，但若有两个或两个以上的站点正在同时监听信道，则一旦信道空闲就会发送冲突，反而不利于吞吐量的提高。（3）P-坚持CSMA。监听到信道空闲时，就以概率P（0<P<1）发送数据，而以概率（1-P）延迟一段时间，重新监听信道。P坚持CSMA可以减少冲突，提高信道的利用率，但P值的确认十分复杂。3.带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD的工作过程可以为先听后发、边听边发、冲突停止、随机延时重发，具体说明如下：（1）当一个站点想要发送数据时，需检测网络是否有其他正在传输，即监听信道是否空闲。（2）如果信道忙，则等待，直到信道空闲。（3）在发送数据的同时，站点继续侦听网络确信没有其他站点在发送数据。因为有可能有两个或更多的站点同时在检测网络空闲后，几乎同一时刻开始传输数据。如果两个或多个站点同时发送数据，则会发生冲突。（4）当一个传输结点识别出一个冲突时，就发送一个拥塞信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的结点都能够发现。学生记录新课讲解5、网络的结构和组成网络的基本模块（10分钟）教师讲解并演示：1．3网络的结构教学目标：掌握计算机网络基本模块的功能。计算机网络是由计算机系统、数据通信系统和网络操作系统组成的有机整体。计算机系统是网络的基本模块，它提供各种网络资源；数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和信息交换技术；而网络操作系统则是网络的组织管理者，它提供了各种网络服务。从计算机网络设计者的角度来看，网络模块的组成及其相互间的连接方式，决定了网络的整体结构和性能。1．3．1网络的基本模块网络基本模块是组成计算机网络的基本要素，它是以计算机为核心、相对独立的资源点，如图1-4所示是网络基本模块的示意图。它主要是由主机系统、通信控制处理机、终端系统、集中器、本地线路和高速线路组成的多机系统。1．主机（HOST）主机（指主计算机系统）在计算机网络中负责数据处理和网络控制。它和其他模块中的主机连成网后构成网络的主要资源。作为网络的主机，它具有下述功能：①

通信处理能力。②

分时处理能力。③

多重处理能力。④

程序兼容能力。⑤

虚拟存储能力。⑥

数据库管理能力。主机与通信控制处理机之间利用通道或I/O接口相连，它们之间如同各自的外设。这样，两台计算机同时工作，就像同一台计算机一样，可以获得最高效率的信息传输。2．终端（TERMINAL）终端是用户进行网络操作时使用的设备。它种类繁多，常用的有交互式终端、批处理终端、汉字终端、智能终端及虚拟终端等。终端设备一般与通信控制处理机或集中器相连，与通信控制处理机相连的一般为近程终端，通过集中器再与通信控制处理机相连的一般为远程终端。为了提高处理能力，主机本身应尽量少接终端。3．通信控制控制处理机（CCP）通信控制处理机的主要作用是控制本模块和终端设备之间的信息传送，以及对终端设备之间的通信线路进行控制管理。此外，它还是网络中各个模块之间的接口机，负责模块间的信息传输控制。通信控制处理机的主要功能是：①

线路传输控制。②

作业装配和拆卸。③

差错检测和恢复。④

路径选择和流量控制。⑤

代码转换。通信控制处理机一般宜采用小型机或高档微型机，并和主计算机之间通过高速的并行方式交换信息。需要指出的是，在局域网中通常不专设通信控制处理机，而是把这部分任务交给主机来承担。1．集中器（CONCENTRATOR）集中器的作用是把若干终端经本地线路（一般为低速线路）集中起来，连接到1~2条高速线路上，以提高通信效率和降低通信费用。它的主要功能有差错控制、代码转换、信息缓存、电路转接及轮询等。集中器实质上是在终端一端的通信控制处理机，通常采用小型机或微机来担任。2．本地线路本地线路是靠近终端设备的通信线路，由它把终端设备和通信控制处理机或者主机连接起来，构成模块内的面向终端的网络。由于它不超越模块的连接范围，所以称为本地线路。本地线路大多数是低速通信线路，可以用专线连接，也可以用交换线路连接。3．高速线路高速线路用于集中器到通信控制处理机，或网络中模块的通信控制处理机之间的连接。从网络的传输效率出发，这种通信线路一般采用高速线路，如同轴电缆或光缆等。如上所述，网络模块大致由6部分组成。模块内部具有较复杂的结构关系，而由若干个模块组成的计算机网络，结构就更加复杂了。为了便于研究和设计网络的通信传输系统，通常采用图论和拓扑学的方法，将网络模块抽象成节点，通信线路抽象成链路，对网络的结构特性进行分析，以采用不同的技术来实现网络的通信和传输。学生思考并记录。课堂讨论（10分钟）什么是局域网？常见的局域网应用有哪些学生在教师的带领下讨论问题。老师带领学生总结结论，学生记录。课堂总结（5分钟）局域网是将小区域内各种通信设备互联在一起的通信网络。学生在老师的引导下共同总结本次课的主要内容。布置作业（5分钟）课后练习学生记录作业。教学反思（后记）该单元是本课程的重要内容，近年来，基于交换局域网的虚拟局域网逐渐取代了传统的共享介质局域网。使其应用越来越广泛。

计算机网络基础及应用简案（教学设计）课程名称：计算机网络基础及应用第5章教学内容网络的互联理论课时6时实训课时0学时一、学习目标与任务1．学习目标描述知识目标：了解网络互联的概念、类型和层次技能目标：公共网、综合业务数字网等的工作原理情感目标：通过项目提升学生的创意设计能力和团队合作能力；提高学生自主学习能力，培养欣赏美、发现美和创造美的能力2．学习任务重点及难点：掌握各种网络互联设备的工作原理及应用二、教学方法1.任务驱动、案例教学教师通过案例及任务驱动教学，让学生明确本次课学习目标及任务，从而可以激发起学生对学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培养学习兴趣等。2.分组讨论法学生通过分组讨论的方法，同时提高学生的沟通能力和人际关系。3.资源式教学课后练习，有针对性地进行课下作业任务的指导。三、学习活动组织1．课上：本节以网络互联贯穿教学过程，以教师为主导，学生为主体，介绍本次课程的教学内容及目标，同时在教学过程中同时采用提问法、讨论法和互动式教学方法。2．课下：课后练习。四、教学结构流程的设计教学环节教师活动学生活动教学回顾（5分钟）教师引入课程新课导入（5分钟）每种网络技术都有特定的限制，如局域网范围内的以太网适合于办公室环境等学生思考。新课讲解1、网络互连的基本知识（15分钟）教师讲解：网络互连的概念

所谓网络互连，就是利用网络互连设备、网络接入设备，将两个或者两个以上具有独立自治能力的计算机网络连接起来，组成地域覆盖范围更大、功能更强的网络，达到共享网络资源的目的，以容纳更多的用户。

20世纪90年代以来，局域网迅速发展并被广泛地应用，许多单位和部门都建立了局域网。但是，如果没有网络互连技术的支持，用于信息传输的计算机网络也会形成一个个“信息孤岛”。因此，网络互连是计算机网络发展到一定阶段的必然结果。在网络互连中，需要解决在网络设备接口、网络协议、网络体系结构和网络操作平台等方面存在的差异，实现网络的“互连”、“互通”和“互操作”。

(1)互连是指在两个网络之间至少有一条物理上的连接线路，为两个网络的数据交换提供物质基础。

(2)互通是指在两个网络之间建立端到端的链路，屏蔽各通信子网在网络协议、服务类型和网络管理方面的差异，提供不同网络之间传送数据时的寻址和路径选择等基本功能。

(3)互操作是指在网络中不同计算机系统之间网络用户可以透明地访问对方资源的能力，在NetWare、WindowsServer2003、UNIX和Linux等不同的网络操作系统之间，通过TCP/IP协议实现互操作。学生记录教师本次课中的知识点。新课讲解二、网络互连的要求（15分钟）教师讲解并演示：为了保证网络互连可以顺利地进行，实施网络互连时通常应当满足以下要求。

(1)设计连接两个网络的互连设备时，不要轻易要求修改其中一个网络的网络结构、协议、硬件和软件。不同的子网在诸多方面存在差异，具体表现在寻址、信息传送、访问控制、连接方式等几个方面。网络互连为了提供不同子网之间的网络通信，必须采取措施以屏蔽或者容纳这些差异。

(2)不能因为要提高网络之间的传输性能而影响各个子网内部的传输功能和传输性能学生记录新课讲解3、网络互连要解决的问题（20分钟

）教师讲解并演示：网络互连还应当考虑和解决以下问题。

1．互连的层次问题

在OSI模型的哪一层提供网络互连的链路是首先要考虑的问题，它涉及到网络互连的各个方面。

2．寻址问题

不同的子网具有不同的命名方式、地址结构，网络互连应当可以提供全网寻址的能力3．信息传送问题

网络互连可以在OSI模型的不同层进行，各层传送信息的格式不同。例如，物理层传送的是比特流，数据链路层传送的是数据帧，网络层传送的是数据分组等等。

实行网络互连时，对应不同的子网，传送的信息是不同的。例如，在网络层实现网络互连，对应不同的子网，分组的称呼、长度、格式和对各种分组的处理时序会有所不同，互连的网络应当具有解决这种分组长度不兼容的能力。4．访问控制问题

不同的子网采用了不同的访问控制方法，例如以太网采用CSMA/CD，令牌总线和令牌环采用令牌控制等，并由此而引出各种时间的限制，如CSMA/CD中的冲突检测时间，以及各种网络协议中的传输确认的等待时间等。如何使得这些采用不同访问控制的网络可以彼此协调，共存于同一个“大”的网络中，是网络互连必须解决的又一个问题。5．连接方式问题

不同的网络可能采用不同的连接方式，例如，X.25网络通常采用面向连接的信息传输，而大多数局域网又提供面向无连接的服务，因此互连网络提供的服务应当屏蔽这样的差异。

其他应当考虑的因素还包括不同子网的差错恢复机制对全网的影响，不同子网用户的接入限制、记账服务、通过互连设备的路由选择和网络流量控制等。学生记录计算机网络的组成和分类。新课讲解4、网络互连的类型（10分钟）教师讲解并演示：根据不同的标准，网络互连可划分成不同的类型。

1．局域网—局域网互连

在实际应用中，局域网与局域网互连是最常见的一种类型，可分为同种局域网互连和异种局域网互连两种。

1)同种局域网互连

同种局域网的互连是指使用相同协议的局域网之间的互连，如两个Ethernet网络的互连或者是两个TokenRing网络的互连，都属于同种局域网互连。这种互连比较简单，一般使用网桥就可以将分布在不同地理位置的多个局域网互连起来。2)异种局域网互连

异种局域网的互连是指两种使用不同协议的共享介质局域网的互连，如一个Ethernet网络和一个TokenRing网络的互连，就属于异种局域网互连。异型局域网也可以用网桥互连起来。2．局域网—广域网互连

局域网与广域网互连是目前常见的方式之一，路由器或网关是实现局域网与广域网互连的主要设备。

3．局域网—广域网—局域网互连

两个分布在不同地理位置的局域网通过广域网互连，也是常见的方式之一，主要设备是路由器或网关。

局域网通过广域网互连的结构正在改变传统的主机通过广域网中的通信处理机的传统接入模式，大量的主机通过局域网接入广域网是今后主机接入广域网的一种重要方法。4．广域网—广域网互连

广域网互连可以通过路由器或网关互连起来，并可以使连入各个广域网的主机资源能够相互共享。学生记录新课讲解5、网络传输介质（10分钟）教师讲解并演示：有线传输介质

1.同轴电缆

1)同轴电缆的结构

同轴电缆由四部分组成，其结构如图4-2所示。

(1)中心导线：位于电缆中心，为实心或绞合成一股的铜导线，用于传输电信号。

(2)绝缘层：位于中心导线的外层，用来隔离中心导线与屏蔽层。(3)屏蔽层：环绕绝缘层的金属网或金属箔，一方面用来接地线，另一方面用来屏蔽线缆外的电磁干扰和减小内部信号的辐射。同轴电缆这一名称的来源是因为中心导线和屏蔽金属网具有同一轴心。

(4)护套：保护线缆免受外部的损坏及加强线缆的强度学生思考并记录。新课讲解6、广域网的相关技术（10分钟）教师讲解并演示：公共交换电话网、综合业务数字网ATM技术学生记录课堂讨论（10分钟）为什么会产生互联网络？学生在教师的带领下讨论问题。老师带领学生总结结论，学生记录。课堂总结（5分钟）使用硬件和相应的软件将各种网络连接起来构成的最终系统成为互联网络学生在老师的引导下共同总结本次课的主要内容。布置作业（5分钟）课后练习。学生记录作业。教学反思（后记）该单元是本课程的重要内容，了解了什么是网络互联，相关的网络互联设备，ATM技术

计算机网络基础及应用简案（教学设计）课程名称：计算机网络基础及应用第6章教学内容网络操作系统和网络管理理论课时6时实训课时0学时一、学习目标与任务1．学习目标描述知识目标：了解网络操作系统的定义,特点和功能。技能目标：网络管理的概念、功能。情感目标：几种典型的网络操作系统的特点，简单的网络管理协议2．学习任务重点及难点：掌握网络管理协议二、教学方法1.任务驱动、案例教学教师通过案例及任务驱动教学，让学生明确本次课学习目标及任务，从而可以激发起学生对学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培养学习兴趣等。2.分组讨论法学生通过分组讨论的方法，同时提高学生的沟通能力和人际关系。3.资源式教学课后练习，有针对性地进行课下作业任务的指导。三、学习活动组织1．课上：本节以网络操作系统和网络管理贯穿教学过程，以教师为主导，学生为主体，介绍本次课程的教学内容及目标，同时在教学过程中同时采用提问法、讨论法和互动式教学方法。2．课下：课后练习。四、教学结构流程的设计教学环节教师活动学生活动教学回顾（5分钟）教师引入课程新课导入（5分钟）什么是网络操作系统？常用的操作系统有哪些？应用较为普遍的网络操作系统有Windows、NetWare、UNIX、Linux等。网络操作系统具有如下特征：（1）具有基本操作系统的特征，如支持处理机、协议、自动硬件监测以及应用程序的多重处理。（2）安全特征如认证、授权、登录限制和访问控制。（3）提供服务名和目录。（4）提供文件、打印、Web服务、支持和复制服务。（5）支持Internet网络，如路由选择和广域网端口。（6）用户管理并支持登录和下载、远程访问、系统管理、图形接口的管理和审计工具。（7）聚集能力、容错及高效性系统。学生思考。新课讲解1、Windows网络操作系统（15分钟）教师讲解：微软的网络操作系统主要有：WindowsNTServer4.0、Windows2000Server以及WindowsServer2003等，个人操作系统主要有：Windows9X、WindowsME、WindowsXP等。1.WindowsNTWindowsNT最初采用OS/2的界面，后来因Windows3.1操作系统的开发成功而改为用Windows系列的界面。WindowsNT系列可支持IntelX86和部分精简指令系统计算机的CPU。WindowsNT较好地实现了充分利用硬件新特性、可扩充性、可移植性、兼容性等设计目标，WindowsNT支持对称处理机结构、内核多线程、多个可装卸文件系统（MSDOSFAT，OS/2HPFS，CDROMCDFS，NT可恢复文件系统NTFS等），还支持多种常用API和标准API（Win32，OS/2，DOS，POSIX等），提供源码级兼容或二进制兼容、内置网络和分布式计算、互操作性。WindowsNT系统从结构上看，可以分成两部分：（1）系统用户态部分（NT保护子系统）。即NT的服务器进程，NT共有两类保护子系统：①环境子系统。②集成子系统。（2）核心态部分（NT执行体）。NT执行体包括：内核、硬件抽象层、LPC功能、对象管理程序、进程管理程序、虚存管理程序、I/O管理程序、安全访问监视器、Win32USER和GDI模块。这里的内核只是核心态程序的下层程序。内核的主要工作有中断和异常处理、线程调度和处理机同步、实现内核对象等。2.Windows2000（1）Windows2000Professional。它其实是WindowsNTWorkstation的最新版本，是专为各种桌面计算机和便携机开发的新一代操作系统。它继承了WindowsNT的先进技术，提供了高层次的安全性、稳定性和系统性能。同时，它帮助用户更加容易地使用计算机、安装和配置系统、脱机工作和使用Internet等。（2）Windows2000Server。它是在WindowsNTServer4.0的基础上开发出来的。按照软件版本的升级命名规则，将它命名为WindowsNTServer5.0更合适。Windows2000Server是为服务器开发的多用途操作系统，可为部门工作小组或中小型公司用户提供文件打印、软件应用、Web功能和通信等各种服务。它是一个性能更好、工作更加稳定、更容易管理的平台。Windows2000Server最重要的改进是在活动目录服务技术的基础上，建立了一套全面的和分布式的底层服务。3.WindowsXP（1）WindowsXP的新特性。①更丰富的交流功能。WindowsXP下实时的声音、视频和应用共享，使人们的交流更有成效。②更强的移动性。在WindowsXP中，移动用户随时随地访问信息的能力进一步增强。③更好的帮助与支持。用户遇到困难可以方便地连接到其他用户或帮助资源，及时获得帮助与支持。④更大的数码影像功能。利用WindowsXP创建、管理、共享数码影像将变得非常轻松。⑤令人激动的音乐和娱乐。WindowsXP将为寻找、下载、个性化和回放高质量的音频、视频带来最佳体验。⑥建设“互联家庭”。WindowsXP为人们提供了在家中共享信息、设备和Internet连接的简易途径。（2）WindowsXP核心技术。与Windows2000一样，WindowsXP基于NT技术，是纯32位操作系统，而不像Windows9X是16/32位混合操作系统。因此，WindowsXP更稳定。4.WindowsServer2003WindowsServer2003的突出特点是具有可靠性、可用性、可伸缩性和安全性，是一个高度可靠的平台。WindowsServer2003有四个版本，下面分别简要阐述：（1）WindowsServer2003标准版。WindowsServer2003标准版是一个可靠的网络操作系统，可迅速方便地提供企业解决方案。这种灵活的服务器是小型企业和部门应用的理想选择。①支持文件和打印机共享。②提供安全的Internet连接。③允许集中化的桌面应用程序部署。（2）WindowsServer2003企业版。WindowsServer2003企业版是为满足各种规模的企业的一般用途而设计的。它是各种应用程序、Web服务和基础结构的理想平台，它提供高度可靠性、高性能和出色的商业价值。①是一种全功能的服务器操作系统，支持多达8个处理器。②提供企业级功能，如8节点群集、支持高达32GB内存等。③可用于基于IntelItanium系列的计算机。④将可用于能够支持8个处理器和64GBRAM的64位计算平台。（3）WindowsServer2003Datacenter版。WindowsServer2003Datacenter版是为运行企业和任务所倚重的应用程序而设计的，这些应用程序需要最高的可伸缩性和可用性。①是Microsoft迄今为止开发的功能最强大的服务器操作系统。②支持高达32路的SMP和64GB的RAM。③提供8节点群集和负载平衡服务是它的标准功能。④将可用于能够支持32个处理器和128GBRAM的64位计算平台。（4）WindowsServer2003Web版。Windows操作系统系列中的新产品，WindowsServer2003Web版用于Web服务和托管。①用于生成和承载Web应用程序、Web页面以及XMLWeb服务。②其主要目的是作为IIS6.0Web服务器使用。③提供一个快速开发和部署XMLWeb服务和应用程序的平台，这些服务和应用程序使用ASP.NET技术，该技术是.NET框架的重要部分。④便于部署和管理。6.1.2UNIX系统UNIX操作系统是一种多用户操作系统，它本是针对小型机主机环境开发的操作系统，是一种集中式分时多用户体系结构。UNIX操作系统支持网络文件系统服务、提供数据等应用，功能强大，由AT&T和SCO公司推出。小型局域网基本不使用UNIX作为网络操作系统，UNIX一般用于大型的网站或大型的企、事业局域网中。目前常见的UNIX网络操作系统的版本主要有：AT&T、SCO的UNIXSVR3.2、SVR4.0和SVR4.2等。1.UNIX概述UNIX是一种多用户操作系统，1969年诞生于贝尔（电话）实验室，由于其最初的简洁、易于移植等特点而很快得到注意、发展并普及，成为从微型机跨越到巨型机范围的惟一操作系统。2.UNIX的系统结构UNIX系统的结构如下图所示。UNIX系统分为核心层和实用层两部分。内核是UNIX的心脏，它划分为44个源代码文件，包括两个汇编文件，28个C语言文件，14个C语言的全局变量文件。两个汇编文件分为33个汇编子程序，共约占1000行代码，主要用于系统初启、中断处理等与硬件细节密切相关的部分。28个C语言文件分为190个子程序，约占10000行代码，这些源代码文件是作为独立编写和编译的单位的。整个内核可以按其功能划分为：存储管理、进程管理、中断、陷阱与系统调用、输入/输出管理、文件系统。硬件机构支持核心态和用户指针，都有自己的地址映射部件，所以，用户态的程序不能直接访问核心态的程序和数据，只能通过Trap指令自陷到核心内