计算机网络-教案

1、2010-2010学年上学期计算机网络教案主讲：刘晓健2010年 9 月教案首页课程名称：计算机网络任课教师刘晓健总课序第1次授课 时间撰写（修改）2010年9月14日讲课内容第一章课型（教法）多媒体ppt演示+ 教学讲解课题计算机网络概论教具准备无教学 目的主要学习计算机网络的概念、计算机网络的发展、计算机网络的组成、 计算机网络的拓扑结构以及网络的分类。学完本章能对计算机网络从 宏观上有较好的理解。教学 重点计算机网络概念、计算机网络的基本组成和拓扑结构、计算机网络的 分类。教学 难点 与关键计算机网络概念、计算机网络拓扑结构。教学内容及板书纲要：1、计算机网络的形成与发展2、计算机网络的

2、定义3、计算机网络的拓扑构型4、计算机网络的分类方法5、典型的计算机网络6、公共数据网的发展7、计算机网络应用的主要领域8、计算机网络应用带来的社会问题辽东学院信息技术学院制教案中页一、掌握什么是计算机网络？计算机网络由什么组成？计算机网络就是把分散在各地的计算机用通信工具连在一起的系统，它是计 算机技术与通信技术相结合的产物，它实现了分布在不同地理位置的计算机资源 的信息交流、资源共享和能力共享。计算机网络是由通信子网和资源子网组成。通信子网是由网络中的各种通信设备和用作信息交换的节点计算机构成。系 统以通信子网为中心，通信子网处于网络的内层。通信子网的重要任务是负责全 网的信息交换，它采用

3、的是分组交换技术 （也就是存储转发技术）。资源子网是由处于网络外围的主机和终端机构成。资源子网的任务是负责信 息处理，向网络提供可用的资源。用户通过资源子网不仅共享通信子网的资源， 而且还可以共享用户资源子网的硬件资源和软件资源。,j f资源子网通信子网计算机网络由通信子网和资源子网组成、掌握计算机网络的分类及各类的特点1、按覆盖的地域分类：局域网 （LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。网络分类缩写分布距离大约网络中的物理设备传输速率范围局域网_AN10 m房间4Mb/s 10Gb/s100 m建筑物1km校园城域网MAN10 km城市50Kb/s 2Gb/s广域网WAN100100

4、0 km国家9.6Kb/s 2Gb/s2、按传输介质分类：有线网、无线网。3、按拓朴结构分类：星型网、总线型网、树型网、环型网、网状型网。4、按通信方式分类：点对点传输网：是以点对点的连接方式把计算机连接 起来，信息沿着一定的线路一步一步地传下去，直到目的地。这是复杂的、大的 网络采用的通信方式。广播式传输网络：所有连到网上的计算机都可以接收到某一台计算机发出的 信号。在LAN有总线型网、星型网和树型网；在 WAN上有微波、卫星方式传播 的网络。5、按使用目的分类：共享资源网、数据处理网、数据传输网。6、 按服务方式分类：C/S网、B/S网、P/P网7、 按企业和公司管理分类：内部网（Inne

5、rnet）、内联网（intranet）、外联网 （extranet）、因特网（internet）。8、按带宽速率传输分类：可分为：基带网（窄带网） ：低速网，传输未经调 制的数字信号。电话网是低速网。宽带网：高速网，传输经过调制的数字信号。光纤网是高速网。三、掌握网络应用技术1、 利用万维网（WWW）进行网络浏览，采用的是超文本传输协议HTTP。它的作用是提供了浏览器与WWW服务器之间的通信，WWW工作原理三要素：（1）WWW服务器：其功能是生成并传递文档（2） WWW浏览器：其功能是客户端通过URL请求和接收文档。（3） WWW服务器和浏览器之间的协议：请求与响应方式服从HTTP协议。2、

6、利用电子邮件（E-mail）进行工作交流，采用的是简单邮件传输协议SMTP （它规定了一台计算机上的邮件系统如何将邮件传输到另一台计算机上，但没有良好的用户和邮件服务的接口。），个人邮局协议 POP（邮局通讯协议。保证了用 户随时从远端发送和接收邮件。目前用的是POP3版本）。3、 文件传输（FTP），采用的是文件传输协议FTP，进行不同计算机之间传输数据，其传输过程有 8个步骤：启动FTP、登录、确定目录位置、定义文件传输 模式、开始数据传输、结束数据传输、关闭连接、退出FTP。4、 远程登录（TELNET），采用网络终端仿真协议 TELNET，使异地计算机以 终端方式接通远地主机，共享主机

7、资源，其服务过程有三个步骤：（1）本地用户在本地终端上对远程系统进行登录。（2） 将本地终端上的键盘输入逐键传到远端。（3）将远端的输出送回本 地终端。以上四种应用属于网络中的高层应用。而综合服务数字网络ISDN（窄带64kb、B-ISDN （宽带）、ADSL（非对称用户线，它提供了较高的下行带宽，较 低的上行带宽）均属于技术的应用。附：1、计算机多用户系统与网络系统的异同：相同点：都是处理多用户的系统，为多台计算机进行资源共享服务。 不同点：（1 ）数据处理方式不同：在多用户系统中，终端一般不具有单独处理数据 的能力，它们靠主机 CPU把系统在存的一部分分给终端用户，并且使用CPU为每个用户

8、划分时间片来执行终端用户的应用程序；而在网络系统中，每个用户的 工作站都是具有独立功能的计算机，都能执行用户自己的应用程序。（2） 物理连接方式不同：多用户系统的用户终端是通过独立的I/O并行口连 接到中央计算机上；而网络系统中的工作站则是通过网卡连接到公共的通信线路上。（3 ）功能结构方式不同：多用户终端机是分享主机的主存部分空间和CPU执行时间的分片；而网络系统中的用户使用的存储器和CPU都是在自己个人的计算机上。更重要的是：多用户系统上的计算机有主从关系统；而网络系统上的计算机 则是C/S关系。2、分布式操作系统：为分布式计算机系统配置的操作系统。分布式操作系 统能把系统中若干台计算机互

9、相协作完成一个共同的任务，把一个计算问题分成 若干个可并行执行的计算，分别在各台计算机上并行执行。这样，一个程序就被 分布在多台计算机上并行执行，相互协作得出结果，这是计算机网络化的一个基 本应用。其特点：（1）网络中每台计算机无主从之分；（2 ）网络中任意两台计算机都可以通过通信交换信息；（3）网络中资源可提供各用户共享。（4 ）环形网络、星形网络、树形网络都是分布式计算机系统结构的一种表 现。3、 网络操作系统：就是为计算机网络配置的操作系统。具体见课本P404、网络系统：是由网络操作系统、用以组成计算机网络的多台计算机和各 种通信设备构成。5、In ternet、WWW、W3、Web?（

10、1）In ternet :是一个国际互联网，又称因特网。这个网络上有丰富的资源， 需要一个好的应用程序（工具）来浏览。（2）WWW （ World Wide Web简写 W3）:是一个应用程序，是一个面向全球的浏览器（早期的浏览器有Netscape）。它的任务就是显示 Web的文档，并允许用户用超链来进行选择。（3）Web：是一个概念，而非应用程序。它既不是一个系统，也不是一个特定的协议，技术上讲，Web是一个分布式的超媒体系统，是In ternet发展过程中的一个意外收获。Web可以不面向全球，在 LAN中也可以起作用。6、什么是 In ternet ？In ternet:称为国际互联网，也

11、称为环球网或因特网。它是将横跨全球的不 同类型的计算机网络用高速线路互联在一起，形成一个全球性的网络，进行资源 共享。它的核心技术是TCP/IP协议。7、In ternet有什么特点？（1）In ternet采用分组交换技术。（2）In ternet使用TCP/IP协议（这是In ternet的核心协议）。（3）In ternet通过路由器将各个网络互连起来。（4）In ternet使用IP地址和域名来识别计算机。辽东学院信息技术学院制教案首页课程名称：计算机网络任课教师刘晓健总课序第2次授课 时间撰写（修改）2010年9月14日讲课内容第二章课型 （教法）多媒体ppt演示+ 教学讲解课题数据

12、通信的基础知识教具准备无教学目的主要学习数据通信的概念、数据传输的类型和方式、各种数据传输介 质、多路复用技术、数据交换技术；掌握奇偶校验和CRC校验方法。教学 重点重点是使学生掌握数据通信系统结构组成及各部分的特点，掌握数据 传输类型的特点、数据通信方式的种类、数据编码技术的应用以及数 据传输速率的计算，掌握传输介质的种类以及网线的制作方法。教学 难点 与关键数据通信方式的种类、数据编码技术的应用。教学内容及板书纲要：1数据通信的基本概念2. 数据传输类型及传输方式3. 传输介质4多路复用技术5. 数据交换技术6. 差错检验与校正辽东学院信息技术学院制教案中页信息、数据和信号数据：可定义为有

13、意义的实体，可以以多种形式存在。计算机中的数据一般 指具有一定含义的数值、文字、声音、图形、图像和动画等。数据可分为模拟数据和数字数据两大类。模拟数据：模拟数据是在某个区间内连续变化的值。数字数据：数字数据是离散的值。信息：信息是数据的内含，数据是信息的载体。 信息需要通过数据表示出来。 模拟信号波型vo)数字信号波型信号、信源、信宿信号：信号是数据的电、磁、光形式的编码。信源：信源是指在通信的过程中产生和发送信号的设备或计算机。 信宿：信宿是指在通信的过程中接收和处理信息的设备或计算机。 数据通信系统的基本结构口一唁计机制调数据通信的技术指标1数据传输速率S（比特率）单位时间内所传送的二进制

14、代码的有效位(bit)数。S用每秒比特数(bit/s或bps)2信号传输速率B (波特率)指在有效带宽上，单位时间内所传送的波形单元数。一个波形单元也称为一 个码元。信号传输速率也叫码元速率。信号传输速率的单位为波特(Baud )。3带宽F带宽是指物理信道的频带宽度，即信道允许的最高频率和最低频率之差，单 位为赫兹(Hz)。通常所说的带宽是指有效带宽，有效带宽是指单位大小的信号通 过信道时，幅度衰减至原信号的根号2分之1(即0.707)倍时，最高频率和最低频率之差4. 信道容量C信道容量一般是指物理信道上能够传输数据的最大能力。它表征一个信道传 输数据的能力，单位也用位/秒(bit/s)表示奈

15、奎斯特(Nyquist)首先给出了无噪声情况下码元速率的极限值与信道带宽的 关系：B max=2- F单位(Baud)由此可推出表征信道数据传输能力的奈奎斯特公式为：C max=2F- log2N单位(bps)5. 误码率Pe二进制码元在数据传输中被传错的概率，因此，也称为出错率”。设传输的二进制数据总数为N位，其中出错的位数为Ne位，则误码率表示为：P e=Ne/N其中，N为传输的二进制比特总数； Ne为被传错的比特数。P e10-6数据的传输1.串行传输串行传输是一位一位地传送，从发送端到接收端只要一根传输线2并行传输并行传输的速率高，并行传输可以一次同时传输若干比特的数据，从发送端 到接

16、收端的信道需要用相应的若干根传输线发送接收援收发送(b)信道的通信方式串行数据通信又有 3种不同方式：即单工通信、半双工通信和全双工通信。*!单间诵道：険送Y_-5、k接收1双向通逍：发送接收 P i=接收笈送三种调制法双向通追常用的多路复用技术频分多路复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)时分多路复用（TDM , Time Division Multiplexing）。波分多路复用（WDM , Wavelength Division Multiplexing）。码分多路复用（CDMA）和空分多路复用（SDM , Space Division Multi

17、plexing）。 动态时分多路复用。双绞线在局域网中常用到的双绞线是非屏蔽双绞线（UTP），它又分：3类、4类、5类、超5类、6类和7类。双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP ）。循环冗余校验CRCCRC检错方法举例1 0 0 (J 0 1 Q(x)G(x) -*11001 71100110000 f(x) 屮 ! D I L 0 0 0 L 1 0 0 1FoVT RW110011 1001发送数据CRCK验码比特序列比博序列帯下C校检码抽发送数据比特序列1 0 0 0 0 1110 0 1 丿 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1L 1 0 0 1110 0 10教案首

18、页课程名称：计算机网络任课教师刘晓健总课序第3次授课 时间撰写（修改）2010年9月14日讲课内容第三章3.1-3.5课型（教法）多媒体ppt演示+ 教学讲解课题计算机网络的协议与体系结构（理论结构）教具准备无教学 目的主要学习计算机网络体系结构；通信协议。教学 重点重点是计算机网络体系结构。教学 难点 与关键计算机网络体系结构的组成、功能。教学内容及板书纲要：1计算机网络体系结构基本概念；2.协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念； 3计算机网络的标准化组织和通信标准。辽东学院信息技术学院制教案中页一、掌握什么是计算机网络的体系结构？为什么要定义网络体系结构？1、计算机网络体系结构就是指计

19、算机网络各层次功能和相应协议的集合， 其重要的框架文件是 OSI标准。2、OSI的核心内容由高、中、低三层组成：高层面向网络应用，低层面向网 络通信的各种物理设备，中层则集中了大量的协议，起作信息交换、路径选择等 作用。二、为什么要对计算机网络进行分层？分层的原则是什么？1、因为计算机网络是一个复杂的、分布的、开放性的网络系统，采用结构 化的方法来描述它，可以把复杂的网络问题分解为许多比较小的、界面比较清晰 的、结构简单的部分来处理。2、分层的原则是：将一组相近功能放在一起，有明确的定义，并有助于制定网络协议的标准化，形成一个网络的层次结构。分层不能太粗，粗了不同功能容易混杂在一起；分层 也不

20、能太细，细了会造成体系统结构过于庞大。各层边界选择尽量减少跨接口的通信量。 依据这一原则，每一层都向上一层提供一定的服务，而把如何实现 这一服务的细节对上一层加以屏蔽。三、 什么是网络协议？(Network Protocol)它在网络中起什么作用？网络协议也是网络通信协议，是通信双方共同遵守的规则或约定。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序， 因此可以根据服务需要， 制定不同的“协 议”分别用来协调和管理计算机网络的各个方面的运作。1、同等层协议(Peer-to-peer)：只有在同等层次上的协议实体之间才可以互 相访问。如：两个政府相关人员要进行联系，是对等逐级上报的进程协议。2、主/

21、从服务协议(Master/Slave)：有效地区分主动方和被动方。3、网络层间服务协议：指底层模块如何向高层模块提供功能性的服务；高 层模块又如何利用底层的“服务”来开展工作。四、如何理解网络层次化模型中的纵横信息流？协议和服务的概念、关系。问题如何建立计算机网络(层次化)模型？网络互连模型的两种主要划分 方式是什么？例：甲乙通信模型的层次对应关系甲写信（应用层）ZM f应用层）最咼层功能这里有两个信息在流动：纵向信息：真实的物理层传输，层与层之间是透明的； 纵向信息流是物理的； 横向信息：逻辑的信息在流动。而横向信息流则是逻辑的；服务是指物理网中低层实体向高层实体提供功能性的支持，协议是指对

22、等实体之间进行对话的一组规则；对等层实体通过协议进行通信，完成一定的功能， 从而为上层实体提供相应的服务；五、什么是面向连接服务？什么是无连接服务？试举出生活例子？1、面向连接的服务：就是通信双方在通信时，要事先建立一条通信线路，其过程有建立连接、使用连接和释放连接三个过程。TCP协议就是一种面向连接服务的协议，电话系统是一个面向连接的模式。2、无连接的服务：就是通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包（报文分组）送到线路上，由系统选定路线进行传输。IP、UDP协议就是一种无连接协议，邮政系统是一个无连接的模式。面向连接与无连接的优缺点：面向连接优点：实时通信/可靠信息流

23、/信息回复确认；面向连接缺点：占用通信道；无连接优点：不占用通信信道；无连接缺点：非实时通信/信息流可能丢失/信息无回复确认；教案首页课程名称：计算机网络任课教师刘晓健总课序第4次授课 时间撰写（修改）2010年9月14日讲课内容第三章3.5-3.9课型（教法）多媒体ppt演示+ 教学讲解课题计算机网络的协议与体系结构（两个标准结构）教具准备无教学 目的主要学习OSI网络参考模型及各层相关协议；TCP/IP模型及各层相关 协议；了解常用网络操作系统概况。教学 重点重点是OSI参考模型和TCP/IP参考模型及各层协议。教学 难点 与关键OSI参考模型和TCP/IP参考模型及各层协议。教学内容及板

24、书纲要：1、ISO的OSI七层参考模型2、TCP/IP参考模型3、OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较辽东学院信息技术学院制教案中页OSI七层协议中各层的主要功能做什么？各自传输的信息流是什么？1、 物理层(Physical layer):传送原始的比特流，信息格式为比特流bits : 0、 1的组合；2、 数据链路层(Data layer):解决相邻节点间通信的正确性，信息格式为帧 frame :通常是25f/每秒。物理层仅仅是接收和传送原始的比特流，并不关心它的 意义和结构。这一工作则由链路层来完成。该层是 OSI系统中极为重要的一层， 它把从物理层中传送来的原始数据打包成帧(fra

25、me)，传送以帧为单位的数据。 典型的帧为几百字节或几千字节。3、网络层(Netword layer):保证通信子网内端到端之间无差错通信，信息格式为包packet:或叫报文分组。该层是七层协议中最为复杂的一层，其中一个 关键的任务是确定分组从源端到目的端(en d-to-e nd)如何选择路径。4、传输层(Tran sport layer):保证网上用户计算机与服务器系统间通信的正确性，信息格式为报文message这是计算机网络体系结构中最为关键的一层。这一层是负责错误的确定和恢复，以确保信息的可靠传输。其目的是向用户提供 可靠的端到端服务，透明地传输报文，它向高层屏蔽了下层数据通信的细节。

26、注：end-to-end与point-to-point 样都是描述网络传输中对等实体之间关系 的两个概念。但在 end-to-end系统中，初始信源机上的实体与最终宿机上的对等 实体是直接通信，而不是象point-to-point那样利用报文处理机(交换设备)IMP(Inkrface Message Processor)。5、会话层(Session layer):允许不同机器上的用户建立会话关系，管理数据 交换。6、表示层(Presentation layer):主要是处理在两个通信系统中交换信息的表 示方式，用标准的方法对数据进行编码。7、应用层(Application layer ):保证

27、用户高效地使用网络资源。确定进程之 间通信的性质，以满足用户的需要。七、TCP/IP什么？它可分为哪几层？请画出结构图，并简述各层的主要功 能？TCP: Transmission Conrol Protocol 传输控制协议IP: In ternet Protocol网际协议/网与网之间协议注1: TCP/IP不是ISO标准，但它的广泛使用已成为一种“实际上的标准”注2： Internet的核心技术是 TCP/IP协议，TCP/IP协议的核心是“包交换” Packet Switch ing辽东学院信息技术学院制教案首页课程名称：计算机网络任课教师刘晓健总课序第5次授课 时间撰写（修改）2010

28、年9月14日讲课内容第四章-第五章课型（教法）多媒体ppt演示+ 教学讲解课题局域网工作原理与组网技术教具准备无教学 目的主要学习局域网的概念；局域网的拓扑结构；局域网的类型；局域网 的访问控制方式；以太网的特点及技术知识；局域网IEEE 802标准。掌握网络设备的安装和设置；掌握计算机局域网的互连技术。教学 重点局域网的结构；局域网的介质访冋控制方式；以太网标准，了解网络 互连设备的功能以及在网络互连中作用。教学 难点 与关键局域网的访问控制方式；以太网的特点及技术知识。教学内容及板书纲要：1 .局域网概述；2 .局域网的拓扑结构；3 .局域网的各种类型；4 .局域网的访冋控制方式；5.以太

29、网的特点及技术知识，分别介绍高速局域网、交换式局域网、虚拟局域网 以及无线局域网的基本知识；6网络互联的基础知识；7中继器、网桥、路由器和网关的功能和在网络互连中作用教案中页掌握IEEE802LAN 体系结构（局域网的技术）和参考模型?1、LAN的定义；注：LAN的访问方式有先来先服务的竞争原则和轮流 服务的令牌传递原则 P3 8。2、LAN的拓朴结构：星形、环形、总线形；3、 LAN的参考模型：其参考模型如下图，层次内容P39。TCP/IPOSILAN1应用层应用层&耒示层5令18层4传输层轩层3逻辑链路控制LLC -琴数据讎路层敷据琏路层介质访1可控制MAC1物理层厠理层物理层4、LAN的

30、核心协议：LAN在以太网技术中采用的协议是： IEEE802.3载波侦听多路访问/冲突 检测CSMA/CD。这说明在某种意义上讲，真正衡量一个网络是否是LAN，主要不是看拓朴结构，而是看是否采用了 CSMA/CD协议。5、 几种以太网络的拓朴及特性。P38理解载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD的工作原理：1、CSMA/CD工作原理：当一台计算机要传输帧的时候，它首先监听信 道（载波侦听），如果信道忙，则等待直到信道空闲再发帧。如果存在多路访问， 发生冲突，则采用二进制退避算法。2、二进制退避算法：（1） 对每个帧，当第一次发生冲突时，设置标准最大延迟为D ；（2）退避间隔取 0到D之间一

31、个随机延迟；（3）当帧重复发生一次冲突时，将延迟 D加倍，设为2D ；（4 ）设置一个最大重传次数，超过这个次数，则不重传帧，并报告差错。掌握NetWare IPX/SPX 协议及与 TCP/IP的对应关系NWLink、IPX与IP 一样都是网络层上的协议，IPX的作用类似于IP。思考题一目前网络在发展过程中存在的主要问题是什么？（1）现有的网络已经具备相当的规模，电信网、数据网、广电网等多种 网络并存，各自承载不同的业务，投资重复、浪费现象严重，整个网络都面临着 巨大的压力；（2）信息技术不断发展，新技术层出不穷，网络整体如何适应技术的发 展，如何满足用户日益增长的需要，网络业务功能面临着整

32、体提升的压力。（3）在现有网络在向新一代网络转变的过程中，如何既保护现有用户的 投资，又不断提供新增业务成为人们关注的焦点。教案首页课程名称：计算机网络任课教师刘晓健总课序第6次授课 时间撰写（修改）2010年9月14日讲课内容第六章课型（教法）多媒体ppt演示+ 教学讲解课题Internet基础与应用教具准备无教学 目的主要使学生了解In ternet知识；熟练掌握IP地址的结构、分类及适用 的氾围；掌握In ternet中各种服务的使用方法。教学 重点IP地址的结构、分类及子网分割。教学 难点 与关键IP地址应用。教学内容及板书纲要：1.1 nternet的基本概念、产生与发展、主要的功能

33、；2 .IP地址的结构、分类及子网分割；3 .电子邮件服务、WWW服务、文件传输 FTP服务、信息讨论与公告服务的使用方法；4 .接入In ternet的基本方式的种类，网卡的安装方法，将计算机加入局域网的过 程，安装与配置 TCP/IP协议网络连接测试方法。辽东学院信息技术学院制教案中页掌握IP地址的相关概念1、IP包或IP数据报：信息传输到网络层时，就被分割成包，常说的分组或打 包。从而形成包交换。2、 掌握地址概念：有物理地址和IP地址：物理地址：在任何一个物理网络中，都有一个机器可以识别的地址。这个地址 的特点是：长度、格式都是物理网络的一部分。因此，物理网络技术不同，物理地 址也就不

34、同。IP地址（网络地址）：一个长度为32位，分成4个段，能在因特网上标识一台计 算机的地址。IP地址的分类：IP地址=netID + hostID。主要分为三类注1: 一些特殊的IP地址及作用。如全1用于网内广播地址；全0表示本网络; 127xx.x回送地址。正因为如此，所以所有类型的主机数都减2。注2: Ipv6采用长度为128位的IP地址，分8个段，用十六进制表示，之间用 “：”分开，如：C8E0: DEBA : 35EA : 6401 : 56AF: EEA8 : FF98: AA90例：把IP地址CA67E144转换成十进制形式。解：十六进制 C22F1588的十进制IP地址为：8;它属于C类地址；子网掩码为：;每个子网最多可包含 28-2=256-2=254台主机。掌握把一个网络划分成多个子网和进行地址方案的设计的方法？例：把一个 B类网络：划分为四个子网。解： 的二进制为：10100110 10100110 000000