计算机网络技术教案

计算机网络技术教案《计算机网络技术》教案科目计算机网络技术教学班级15级计算机15信息技术班教科书名及册计算机网络技术上课时间2017/2/27每周总授课节数8每学期总授课节数112周次时间教材内容（4课至8课）周备课节数起止12.27——3.51.1-1.2计算机网络发展和功能423.6——3.121.1-1.2计算机网络系统组成及分类433.13——3.192.1数据通信的基本概念443.20——3.262.2数据传输方式453.27——4.22.3数据交换技术464.3——4.92.4差错校验与校正474.10——4.163.1计算机网络拓扑结构484.17——4.4.233.2OSI/ISO互联参考模型494.24——4.303.3数据传输控制方式4105.1——5.7中期考试115.8——5.143.4局域网标准4125.15——5.213.5TCP/IP网络协议4135.22——5.283.6广域网4145.29——6.44.1结构化布线系统组成4156.5——6.114.2双绞线的应用4166.12——6.184.3光纤的应用4176.19——6.254.4布线系统的测试技术4186.26——7.24.5结构化布线系统工程安装施工4197.3——7.9期末考试207.10——7.16本学期工作总结教学对象教学时间2017年02教学内容计算机网络概述教学目的1）掌握计算机网络的概念2）了解计算机网络的发展3）掌握计算机网络的功能4）了解计算机网络的应用教学重点1)计算机网络的概念2)掌握计算机网络的功能教学难点1)计算机网络的概念2)掌握计算机网络的功能建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）教学过程教学对象教学时间2017年03教学内容计算机网络概述教学目的1）掌握计算机网络的系统组成2）掌握计算机网络的分类方法和类型教学重点1）熟悉计算机网络的系统组成2）掌握计算机网络的分类方法和类型教学难点1）熟练掌握计算机网络系统2）掌握计算机网络功能的资源子网和通信子网建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）教学过程课程导入主要内容一、复习上节课内容导入新课二、新授课1、网络结点和通信链路计算机网络结点（网络单元）①访问接点②转接结点③混合结点2、资源子网和通信子网1）定义：通信子网：实现网络通信功能的设备及软件集合。资源子网：网络中实现资源共享功能的设备及软件叫集合。2）功能的分类资源子网：负责全网信息处理：①主计算机，Ｉ/Ｏ设备和终端②各种网络协议，网络软件③数据库通信子网：负责全网数据通信：①通信线路，网络链接设备②网络通信协议③网络控制软件在局域网中：①资源子网：服务器、工作站、共享打印②通信子网：网卡、线缆、网桥、路由、交换机在广域网中：①资源子网：上网所有主机及外部设备②通信子网：通信处理机集中器通信子网有两种传输方式①点一点通信方式适用于广域网②广播信道通信方式适用于局域网2、计算机网络的系统网络软件系统：网络通信协议，网络操作系统，网络应用系统网络硬件系统：计算机系统，终端，通信设备，网络互联设备3、计算机网络分类1）按网络覆盖的范围：局域网，城域网，广域网2）按传输介质分①有线：双绞线，同轴电缆，光纤②无线：微波信道（1—20GHZ）红外线:无限电话、无限电视、卫星通信网（同步地球、近地轨道）3）按拓扑结构分①星型②型③总线型④环型⑤网状型4）通信方式①点对点传输网络②广播式传输网络5）使用目的①共享资源②数据处理③数据传输6）网络服务方式①客户机/服务器模式（C/S）②浏览器/服务器(B/S)③专用网7.按使用权限来分①公用网：DDN、PSIN、X.25、FR②专用网8.按地位来分①对等网②基于服务器的网络教学小结学习指导参阅教材作业教学后记教学对象教学时间2017年03教学内容数据通信基础教学目的1）数据通信的基本概念2）模拟通信和数字通信3）数据通信的技术或指标教学重点掌握数据通信的基本概念、模拟通信和数字通信教学难点掌握数据通信的技术指标建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）教学过程课程导入主要内容复习上节课内容，导入新课。新授课一、基本概念1、信息：客观事物的属性和相互联系特性的表现。它反映了客观实物的存在形式和运动状态2、数据：是信息的载体，它是信息的表示形式，3、信号：数据在传输过程中的具体物理表示形式，具有确定的物理描述。信息：数据，信号三者是紧密相关的，通信的目的就是传递信息，数据用来表达信息，把表达这个信息的数据传送出去，要依赖于一定的物理信号，通过传输介质进行传递。二、模拟通信和数字通信1.通信系统主要由5个基本系统构成信源转换器信源转换器信道信宿反转换器源系统目的系统数据通信三要素:信源、信道、信宿2.通信系统传输的信号①模拟信号：连续变化的物理量，即在时间特性幅度的取值是连续的，一般用连续变化的电压表示②数字信号：是离散的，即在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，一般用脉冲序列来表示，③二者区别：数字信号只包含有限个电平值，分别为0.1，在数字信号还没有衰减到不能辨别原电平前，很容易通过再生中继的方式恢复原值。特点：数字信号传输可靠性高，易存储，，处理和传输。三、数据通信技术指标主要技术指标是衡量数据传输有效性和可能性。有效性：信道宽带，数据传输速率，信道容量，波特率，信道延迟来衡量。可靠性：数据传输误码率来衡量。概念：（1）信道宽度:信道所能传送的信号频率的宽度，最高频率与最低频率之差。（HZ)描述信道传输能力的技术指标。傅立叶分析表明：传输速度越快，则信号脉冲越窄，所需带宽就越宽。数据传输频率：称为比特率，指信道每秒能传输的二进制比特数，bpsS=BlogNB为数字信号的脉冲频率，即比特率。信道容量:单位时间内最多可传输的二进制数据的位数。香农定力理：C=log（1+S/N）信噪比S/N通常用lolgS/NdB（分贝）当N→0，C→由来奎斯特定理决定：C=2WlogL（L为信号有效状态的数量）波特率：传输信号值每秒变化的次数。为波形速度或调制速率。比特率：单位时间内所传送的二进制代码的有效数位。Bps（R）V表示传输信号包含的离散电平数。注：对于二进制信号：只有两个离散电平0,1，这时R=Rb（5）吞吐量：单位时间内整个网络能够处理的信息总量。Bps单信道：吞吐量=信道容量*传输效率6.信道的传输延迟：从信源到达信宿所需的时间（时延）时延=发送和接受时间+传输介质延迟时间+发送和接受设备响应时间+通信设备转发时间。误码率：指信息传输的错误率教学小结学习指导参阅教材作业教学后记教学对象教学时间2017年03教学内容数据传输方式教学目的1）数据通信系统模型2）串/并行通信3）通信线路连接方式4）信道的通信方式5）信号的传输方式6）数据传输的同步技术教学重点串/并行通信、通信线路连接方式、信道的通信方式、信号的传输方式、数据传输的同步技术教学难点模拟数据与数字数据通信系统的区别，基带传输和宽带传输。建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）教学过程课程导入主要内容一、复习上节课内容导入新课二、新授课1、数据通信系统模型1）数据终端设备（DTE）:用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和信宿。2）数据端接设备（DCE）:介于DTE与传输介质之间的设备。DTEDCEDCEDTEDCEDCEDTE接口传输介质接口通信系统2、串／并行通信1）串行通信串行通信在传输数据时，数据是一位一位地在通信线路上进行传输．（适合远距离）如串行技术标准RS-232和RS-422网卡就负责串行数据和并行数据的转换工作。2）并行通信并行通信是指同时在两个设备之间传输数据中多个数据位。（适合近距离，附加1位校验位）在远程通信，在同样传输速率的情况下，并行通信在单位时间内所传送二进制位数是串行通信的n倍。S并=nS串3、通信线路的连接方式1）点到点连接方式点到点链接方式就是在发送终端和接收端之间采用一条线路连接，使用的线路可以是专用线路、租用线路或交换线路。公用电话交换网实现点到点的链接。2）多点连接方式多点连接方式是指各个站点通过一条公共的通信线路或集线器连接起来。4、信道的通信方式按照数据通信信号传送的方向和时间，可将信道的通信方式分为3种：单工通信、半双工通信和全双工通信。1）单工通信在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变幸好的传输方向，无线广播电台的广播、电视播放等都是采用单工传输方式。2）半双工通信在半双工通信中，信号可以双向传送，到必须交替进行，在任何一刻只能乡一个方向传送，半双工的通信设备必须同时具备发送何接收数据的功能。适用于终端与终端之间的会话通信。半双工通信方式在通信过程中要频繁地切换信道方向，通信效率较低。例：航海/空的无线电台、对讲机3）全双工通信在全双工通信方式中，信号可以同时双向传送数据，故通信效率高，适用于计算机与计算机之间的通信。特点：通信性能最好，所需设备复杂，实现成本高。5、信号的传输方式对于传输的二进制比特位，基本上有两种方式：一种是按照它们的原样进行传输；另一种是利用他们调制载荷和高频载波信号进行传输。1）基带传输人们把矩形脉冲信号的固有频带称号、称为基带，把矩形脉冲信号称为基带信号。在数据通信信道上直接传输的基带的通信信号的通信方式称为基带传输。优点：无需调制就可以传送数据信号，简化了通信过程，提高了传输速度。缺点：适用近距离，信道利用率低2）频带传输频带传输是将数字信号调制成模拟音频信号在发送和传输，到达接收端时再把音频信号调成原来的数字信号。解决了利用电话系统传输数字信号的问题，而且可以实现多路复用提高信道的利用率。适合远距离传输。6、数据传输的同步技术要求通信双方在时间基准上保持一致，这种协调一致的通信的过程称为同步常用的同步技术有两种：异步传输和同步传输1）异步传输异步传输不发送数据时，信道一直处于高电平状态，每传送一个字符都要在字符前加一个起始位（低电平），表示字符的开始；在字符代码和校验码后面加1或2位停止位（高电平），表示字符结束。接收方根据起始位和停止位判断一个字符开始和结束，从而起到通信双方的同步作用。异步传输特点：①每个字符作为一个独立的整体进行传送。②字符之间的时间间隔是任意的。③每传输一个字符都需要使用2－３个二进制位，增加了通信的开销，适用于低速通信通信。2）同步传输是以数据块（一组字符或数据流）为单位进行传输。3）异步传输与同步传输的区别同步传输比异步传输的效率高，但对传输设备有较高的要求，需要接收端和发送端的时钟频率相等（时钟同步），使接收端对接收到的比特流的采样判决时间准确。教学小结学习指导参阅教材作业教学后记教学对象教学时间2017年03教学内容数据交换技术教学目的(1)掌握电路交换的工作原理、工作特点及适用网络类型。(2)掌握报文交换的工作原理、工作特点及适用网络类型。(3)掌握分组交换的工作原理、工作特点及适用网络类型。教学重点三种数据交换方式的工作原理及工作特点教学难点三种数据交换方式的工作原理及工作特点建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）教学过程课程导入主要内容复习上节课内容，导入新课新授课一、电路交换1、电路交换的原理电路交换过程主要有3个阶段：电路建立、数据传输和电路拆除。(1)电路建立在传输数据之前，先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。(2)数据传输电路建立以后，数据就可以从源站发往目的站，电路连接是全双工的，数据可以在两个方向传输。在整个数据传输过程中，所建立的连接必须始终保持连接状态。(3)电路拆除数据传输结束后，由某一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方的节点链路，将电路的使用权交还给网络，以供其他用户使用。2、电路交换的特点电路交换方式的特征是在整个连接路径中均采用物理连接。优点：信息传输时延小；电路是透明的；信息传送的吞吐量大。缺点：网络资源利用率较低；数据通信的效率较低；通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、通信规程等要完全兼容，不同速率和不同通信协议之间的用户不能通信。3、适用范围电路交换方式进行数据通信，可以用于公用交换网，即电话网，以及专线方式，如数字数据网DDN。电路交换适用于信息量大的场合。二、存储转发交换1、报文交换报文交换也称为包交换，它将用户的一个报文分成若干个报文组，以报文组为单位采用“存储－转发”交换方式进行通信。1）报文交换的工作原理报文交换采用“存储－转发”原理，即交换机把来自用户的报文先暂时存放在节点机内排队等候，网络上链路空闲时就转发出去至下一节点，报文在下一节点再存储－转发，直到到达目的节点。信息是以报文为单位传输的，网络节点具有信息处理、存储和路由选择的功能。2）报文交换的特点报文交换的优点是：报文交换过程没有电路接续，可以采用多路复用，提高线路的利用率；用户不需要叫通对方就可以发送报文；容易实现不同类型的终端之间的通信。3）报文交换的缺点是：数据时延较大，不利于实时通信；要求交换机有高速处理能力及大的存储容量，增加了设备的开支。2、分组交换分组交换采用了“存储－转发”的方式，同时把报文分割成若干较短的、按一定格式组成的分组进行交换和传输。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种，是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。1）虚电路分组交换虚电路分组交换在传送数据前必须在发送端和接收端之间建立一条逻辑连接，数据按照事先建好的路径顺序传输。传送数据量较大时，通常采用虚电路方式。2）数据报分组交换数据报分组中每个分组的大小有严格的限制，每个数据报自身携带足够的地址信息。各数据报所走的路径不一定相同，各个数据报到达目的地的顺序可能不同，有的数据报会丢失。3）分组交换的特点分组交换采用“存储－转发”方式，不独占信道；信息传输时延较小；为不同通信规程的数据终端间能相互通信提供了会话环境；可靠性高。分组交换的技术实现复杂，软件及硬件结构都较为复杂；网络附加的信息较多。分组交换主要应用于计算机终端连网。三、电路交换、保温交换河保温分组交换的区别若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于链接建立的时间，则电路交换具有传输速率较快的优点。报文交换和报文分组交换不需要预先分配传输带宽，在传输突发数据时可提高整个网络的信道利用率。报文分组交换比报文交换的时延小，节点交换机能对每个分组进行差错控制，传输可靠性较高，这就要求节点交换机必须具备更强的数据处理能力。教学小结学习指导参阅教材作业①简要叙述电路交换的过程。②报文交换的特点是什么？③分组交换有几种技术？简要叙述其特点。教学后记教学对象教学时间2017年04教学内容差错校验与校正教学目的(1)理解差错控制的机制。(2)掌握差错控制的方法及各方法的基本工作原理。(3)理解循环冗余码的构成。教学重点差错控制的方法教学难点工作原理的理解，循环冗余码建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）演示设计板书设计教学过程课程导入主要内容复习上节课内容，导入新课新授课一、差错控制机制在计算机进行数据通信时，在实际的数据传输过程中不可避免地会出现差错，需要在数据传输中引入差错控制技术。1、差错与差错控制差错也称为传输差错，是指数据在传输过程中，由于外界因素或线路本身的电器特性，使接收端接收到的数据与发送的数据不一致。差错控制是指在数据传输过程中，使用必要的技术或方法，发现或纠正数据传输中的差错，把差错限制在尽可能小的范围内的控制技术。2、噪声种类传输差错一般是由噪声引起的，噪声主要有两类：一类是热噪声，是电子在传输介质导体中作高速杂乱运行，产生的一种宽频背景噪声，是随机的噪声；另一类冲击噪声，是由外界电磁干扰引起的，冲击噪声比热噪声幅度大，是引起传输差错的主要原因。3、差错控制方法检错法：是在要发送的数据块上附加冗余位，使接收方知道有差错发生，但不知道是什么样的差错，然后向发送方请求重传，常用的是奇偶校验码和CRC循环冗余校验码。纠错法：是在要发送的数据块上附加足够的冗余信息，使接收方能够推导出已发出的数据应该是什么，常用的是海明校验码。二、差错控制的基本方法差错控制基本方式主要有检错反馈重发、前向纠错和混合纠错三种。1、检错反馈重发检错反馈重发又称为自动请求重发，简称ARQ。工作原理：发送端对所发送的序列进行差错控制编码，接收端根据检验序列的编码规则判决有无误码，若发现有误码，则利用反向信道要求发送端重发有错的信息，直至接收端检测认为无误为止，从而达到纠正差错的目的。2、前向纠错方式(FEC)工作原理是：发送