计算机网络技术项目化教程教学教案

学院

教学教案

课程名称：网络及计算

课程代码：

授课专业班级：

授课教师：

学院:

202年月日

教案（首页）

课程名称网络及计算

授课专业软件工程年级

课程代码

课程类别公共基础课（）；专业基础课（J）;专业技能课（）

授课方式课堂讲授（V）；上机实验（J）；实际操作（）；

课程设计

闭卷（J）;开卷（;;

考核方式

课程论文（）;具幺卜操作（）;

课程教学

64学分数4

总学时数

课堂讲授48学时；上机实验16与台时；

学时分配

实际操作0学时；课程设计0学时

计算机网络技术项目化教

教材名称出版社

程第四版

指定

作者出版社

参考资料

授课教师职称教学单位

第L周至第坨周；（。）；第1周至第坨周；（）；

授课周次

第L周至第至周；（）；第_周至第一周；（）;

备注

周次第一周周,第，次课；总第1殳次课

章节名称第一章：初识计算机网络

课堂讲授（J）;上机实验（）；

授课方式教学时数2

实际操作（）；课程设计（）；

授课方法课堂讲授

和手段

目的和要求：

1.认识校园网的基本结构；

教学目的2.使用VISIO绘制网络拓扑图

与要求重点：计算机网络的定义和功能；使用VISIO绘制网络拓扑图

1.2.1、计算机网络的形成与发展

第一代计算机网络一远程终端联机网络

第二代计算机网络一主机互联网络

第三代计算机网络一标准化体系架构网络

第四代计算机网络一高速化和综合化网络

进入九十年代，计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术

基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展，协同计算能力发展以

及全球互连网络（Internet）的盛行。计算机的发展已经完全与网络

融为一体，体现了“网络就是计算机”的口号。目前，计算机网络将

多种业务，如语音、数据、图像等综合到一个网络中进行传输。另外，

虚拟网络、ATM技术以及云计算的应用，无线3G、4G网的普及知应

用，使网络技术蓬勃发展并迅速走向市场，走进平民百姓的生活。

教学基本内

容纲要1.2.2、计算机网络的分类

（1）、按地域范围分类，局域网、广域网、城域网

（2）、按通信传播方式分类，点对点传播方式的网络和广播方式网

络

（3）、按拓扑结构分类

总线型、星型、树型、环型、网状型、无线蜂窝型拓扑

（4）、按通信传播方式分类

以太网（Ethernet）、令牌网（分为TokenRing和Tokenbus两

种）

其它分类方法

网络的交换方式分：有电路交换，报文交换，分组■交换；

按信道的带宽方式分：有窄带网，宽带网；

按网络的应用领域分：政务网，企业网，商业网，校园网等；

这些分类概念上互有交叉，对于一个具体的网络，可能同时具有上面

几种分类的特征。

(5)、其它分类方法

按网络的交换方式分：有电路交换，报文交换，分组交换；

按信道的带宽方式分：有窄带网，宽带网；

按网络的应用领域分：政务网，企业网，商业网，校园网等；

这些分类概念上互有交叉，对于一个具体的网络，可能同时具有上面

几种分类的特征。

1.2.3、计算机网络的组成与功能

(1).计算机网络的定义

计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互物理连接,

并通过网络软件相互联系到一起，从而实现资源共享的计算机系统

6、使用Yisio绘制网络拓扑图

参考PPT

7、数据通信的基本概念

信息：信息在计算机网络中是传送的内容，它的载体是数字、文字、

语言、图形和图像等。一般交换的信息都是由二进制码元编码表示

的字母、数字或控制符号的组合。

信号：信号是信息的携带者，是上述编码后数据的具体表现形式。信

号在形式上是一种具有变化的物理现象。在通信技术中，一般使用

电、光信号来传输信息。通常，信号可以是模拟信号或数字信号

信道：在数据通信系统中，信道是传送信号的通路。按照传输信号的

类型划分,信道可分为模拟信道和数字信道。

信道带宽：信道带宽是通信信道的宽度，是信道可以不失真地传输

信号的频率范围，是信道频率上界与下界之间之差，是介质传输能

力的度量，在传统的通信工程中通常以赫兹(Hz)为单位计量。

数据传输率：数据传输率是信道在单位时间内可以传输的最大比特

数，所以又称为比特率。

8、数据通信的传输类型

基带：基带：Baseband信源(信息源，也称发射端)发出的没有经

过调制(进行频谱搬移和变换)的原始电信号所固有的频带(频率

带宽)，称为基本频带，简称基带。

频带：频带就是允许传送的信号的最高频率与允许传送的信号的最

低频率这之间的频率范围(当然要考虑衰减必须在一定范围内)。若

两者差别很大，可以认为频带就等于允许传送的信号的最高频率。

宽带传输：

将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，称为宽

带传输。

单工：单工(SimplexCommunication)模式的数据传输是单向的。

通信双方中，一方固定为发送端，一方则固定为接收端。信息只能

沿一个方向传输，使用一根传输线。

全双工：全双工（FullDuplex）是通讯传输的一个术语。通信允许

数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式

的结合。全双工指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A-3且

B-*A）o指A-B的同时B-A,是瞬时同步的。

半双工通信：半双工通信，即Half-duplexCommunication。这种通

信方式可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须

轮流交替地进行。也就是说，通信信道的每一段都可以是发送端，

也可以是接收端。但同一时刻里，信息只能有一个传输方向。如日

常生活中的例子有步话机通信，对讲机等。

教学重点重点：计算机网络的组成与功能

与难点难点：使用VISIO绘制网络拓扑图

教学过程复习______分钟，授新课80分钟,安排讨论5分钟,

设计布置作业一分钟，提问」_分钟

无

作业布置

课后小结

参考资料

周次第二周周,第/_次课；总第次课

章节名称第二章：熟悉计算机网络体系结构

课堂讲授（J）;上机实验（）；

授课方式教学时数2

实际操作（）；课程设计（）；

授课方法课堂讲授

和手段

目的和要求：

1.网络协议与体系结构的概念

教学目的重点：TCP/IP参考模型

与要求

2.2.1网络协议与体系结构的概念

1.协议的基本概念

协议（protocol）是为进行网络中的数据（信息）交换而建立的规则、

约定和标准,是计算机网络中实体之间有关通信规则的集合，也称为

网络协议或通信协议。

网络协议的3个要素：

语法用来规定信息格式；数据及控制信息的格式、编码及信号电平

等。

语义用来说明通信双方应当怎么做；用于协调与差错处理的控制信

息。

定时（时序）定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的

教学基本内速度等。比如是采用同步传输还是异步传输！

容纲要2.网络分层次的体系结构

为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环

境下实现互操作的问题,通常采用分层的方法，将网络互联的庞大而

复杂的问题，划分为若干个较小而容易解决的问题，计算机网络的各

层和层间协议的集合称为“网络体系结构”。协议中采用分层次的

方法，使较高层次建立在较低层次基础上，同时又为更高层次提供服

务。

3.体系结构中分层的原则

（1）网络中各结点都具相同的层次；

（2）不同结点的相同层具有相同的功能；

（3）同一结点内各相邻层之间通过接口通信；

（4）每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务：

（5）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。

4.层次结构方法的优点

(1)使网络变得更简单，把网络操作分成复杂性较低的单元，结构清

晰，易于实现和维护。

(2)将网络部件标准化，定义并提供了具有兼容性的标准接口

(3)有利于模块化设计，使设计人员能专心设计和开发所关心的功能

模块

(5)独立性强，保证不同类型部件的独立性，上层只需了解下层通过

层间接口提供什么服务一黑箱方法。

(6)适应性强,只要服务和接口不变，层内实现方法可.任意改变。

(7)互操作性，一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络，

因此每个区域的网络可单独升级或改造。

(8)加快了技术发展的速度,简化了教育和学习。

6.计算机网络界协议标准的制定机陶__

(1)ISO(InternationalStandardsOrganization)：国际标准化

组织。

(2)CCITT(InternationalTelephoneandTelegraphConsulta

tivcCoiTimittec)：国际电话与电报咨询委员会(现已改名为ITU,In

ternaticnalTelecommunicationsUnion,国际电信联盟)。

(3)ANSI(AmericanNationalStandardInstitute)：美国国家

标准协会。

(4)EIA(ElectronicIndustriesAssociation)：美国电子工业

协会。

(5)lEEEdnstitutcofElectricandElectronicEngineer)：

电气与电子工程师学会。

2.2.2ISO/OSIRM参考模型

开放式系统互联参考模型ISO/OSIRM共分七层，扩充某一层功能或

协议时，不能影响整体模型的主体结构。每一层使用卜层提供内服

务,并向其上层提供服务,如图2-2所示。

2.2.3TCP/IP参考模型

TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(ARPA)的一项研究计划一

一实现若干台主机的相互通信,现在TCP/IP已成为Internet上通信

的标准。TCP/IP模型一般包括4个概念层次：

(1)应用层(ApplicationLayer)

(2)运输层(TransportLayer)

(3)网际层(InternetLayer)

(4)网络接口层(NetworkInterfaceLayer)

1.应用层

应用层对应于OSI参考模型的高层，为用户提供所需要的各种服务，

例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等.

2.传输层

传输层对应于OSI参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的

通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了

两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）.

TCP协议提供的是一种可靠的、通过“三次握手”来连接的数据传

输服务；而UDP协议提供的则是不保证可靠的（并不是不可靠）、

无连接的数据传输服务.

3.网际互联层

网际互联层对应于0SI参考模型的网络层，主要解决主机到主机的

通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。

注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址，它还负责数据

包在多种网络中的路由。该层有三个主要协议：网际协议（IP）、

互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文协议（ICMP）o

IP协议是网际互联层最重要的协议，它提供的是一个可靠、无连接

的数据报传递服务。

4.网络接入层（即主机-网络层）

网络接入层与0SI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负

责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上，TCP/IP本身并未定

义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链

路层协议，然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。地址解析协议（A

RP）工作在此层，即0SI参考模型的数据链路层。

TCP/IP的核心思想是将使用不同低层协议的异构网络,在传输层、

网络层建立一个统一的虚拟逻辑网络，以此来屏蔽、隔离所有物理网

络的硬件差异，从而实现网络的互联。TCP/IP参考模型将网络体系

结构分成四个层次，分别是：网络接口层（又称链路层）、网络层（网

际层或IP层）、传输层（TCP层）、应用层。

1.TCP/IP参考模型各层的主要功能

（1）网络按口层（链路层）

网络接口层主要负责接收从IP层交来的IP数据报并将IP数据报通

过低层物理网络发送出去，或者从低层物理网络上接收物理帧,抽出

IP数据报,交给IP层。

网络接口有两种类型：第一种是设备驱动程序,如网卡的驱动程序；

第二种是含自身数据链路协议的复杂子系统。

（2）网络层（网际层）

网络层的主要功能是负责相邻结点之间的数据传送。主要包括三个

方面：

①处理来自传输层的分组发送请求，将分组装入TP数据报，填充报

头，选择去往目的结点的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。

②处理输入数据报：首先检查数据报的合法性，然后进行路由选择，

假如该数据报已到达目的结点(本机)，则去掉报头，将IP报文的数

据部分交给相应的传输层协议；假如该数据报尚未到达目的结点，

则转发该数据报。

③处理ICMP(InternetControlMessagesProtocol)报文:即处理

网络的路由选择、流量控制和拥塞挖制等问题。为了解决控制仰塞

问题,ICMP采取了报文“源站抑制"(sourcequench)技术，向的源

主机或路由器发送IP数据报,请求源主机降低发送TP数据报文的速

度，以达到控制数据流量的目的。

(3)传输层

传输层主要功能是在源结点和Q的结点的两个进程实体之间提供可

靠的端到端的数据传输。TCP/IP模型提供了两个传输层协议：传输

控制协议TCP和用户数据报协议(UserDatagramProtocol,UDP)。

(4)应用层

传输层的上一层是应用层,应用层包石所有的高层协议。

2.ISO/OSIRM参考模型与TCP/IP体系架构

1)TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题,并将网际协双T

P作为TCP/IP的重要组成部门.但ISO最初只考虑到使用一种标准

的公用数据网将各种不同的系统互联在一起.

2)TCP/IP一开始就对面向连接各无连接并重,而0SI在开始时只强

调面向连接服务.

3)TCP/IP有较好的网络管理功能，而0SI到后来才开始这个问题，

在这方面两者有所不同.

2.2.4IPv4/IPv6地址

1.IP地址的作用

在Internet的信息服务中，IP地址具有以下重要的功能和意义：

(1)惟一的Internet网上通信地址。

(2)全球认可的通用地址格式。

(3)工作站、服务器和路由器的端口地址。

(4)运行TCP/IP协议的惟一标识符。

(5)若一台主机或路由器连接到两个或多个物理网络，则它可以拥有

两个或多个IP地址。

教学重点重点：网络协议与体系结构的概念

与难点难点：TCP/IP参考模型

教学过程复习1C分钟，授新课70分钟，安排讨论5分钟，

设计布置作业一分钟，提问_分钟

作业布置无

课后小结

参考资料

周次第三周周,第a次课；总第1色次课

章节名称第二章：熟悉计算机网络体系结构

课堂讲授（J）;上机实验（）；

授课方式教学时数2

实际操作（J）;课程设计（）；

授课方法课堂讲授

和手段

目的和要求：

教学目的1.变长子网掩码计算网络中的传输介质

与要求重点：变长子网枪码计算

4.变长子网掩码计算

变长子网掩码VLSM（VariableLengthSubnetmasks）,我们可能会

被它的字面意思给弄糊涂了，什么变长子网掩码,实际上子网掩码的

大小不会自己改变的,VLSM的意思是不同子网的子网掩码可能有不

同的长度，但一旦子网掩码的长度确定了，它们就不变了。这个技术

对于高效分配IP地址，减少路由表的大小非常有用，但是如果使用

不当可能会造成意想不到的错误。

在划分子网的情况下,判断两台主机是不是在同一个子网中，看它们

的网络号与子网地址是不是相同

如何利用VLSM计算,在局域网上规划子网区间

子网编址是利用VLSM计算，这初衷是为了避免小型或微型网络浪费

IP地址,将一个大规模的物理网络划分成几个小规模的子网，各个子

网在逻辑上独立没有路由器的转发，子网之间的主机不能相互通信，

教学基本内

有时这种情况是有益的,可避免大面积的广播冲突。

容纲要

对一名网管员如何利用VLSM计算，在局域网，规划子网区间是必须

掌握的技能。首先要确定变长子网掩码VLSM,然后再确定各子网地

址和IP地址的范围。

5.IPv6地址

IPv6的主要特点：

更大的地址空间一地址长度从32位增大到128位，使地址空间增大

了296倍；

简化了头部格式一头部长度变为固定,取消了头部的检验和字段,加

快了路由器处理速度：

协议的灵活性一将选项功能放在可选的扩展头部中，路由器不处理

扩展头部,提高了路由器的处理效率；

允许对网络资源的预分配一支持实时的视频传输等带宽和时延要求

局的应用；

允许协议增加新的功能,使之适应未来技术的发展一可选的扩展头

部与数据合起来构成有效载荷。

2.2.5网络中的传输介质

1.双绞线

双绞线的基本组成是由两根绝缘线按一定的螺距相互绞绕而成。每

根绝缘线由各种颜色的绝缘层和单芯或多芯的金属导线构成；把一

根或多根双绞线封装在同一护套内，就成了双绞线电缆；根据护套内

有没有屏蔽层，又将双绞线分为非屏蔽双绞线(UnshieldedTwiste

dPair,UTP)和屏蔽双绞线(ShieldedTwistedPair,STP)。双绞

线的绞绕密度越大其抗干扰能力越强。如图2-15所示为五类双绞线

电缆(非屏蔽)。

任务2T制作双绞线和信息插座

1.直连线

所谓的直连线是指双绞线两端的发送端口与发送端口直接相连，接

收端口与接收端口直接相连。

2.交叉线

所谓的交叉线即指双绞线两端的发送端口与接收端口交叉相连。

比如：

(1)集线器(交换机)与集线器(交换机)通过普通端口RJ-45端口

进行连接)

(2)两台计算机间的直接双绞线连接也是用交叉线。

2-1制作双绞线和信息插座

在综合布线工程中，双绞线的一端与配线柜的接线架相连，另一端

通过穿线管布到用户端的信息模块。用户用在使用直通双绞线与信

息模块相连的方法接入网络。这样做的目的是根据用户的要求事先

布置信息点，方便工作站移动，保持整个布线的整齐美观，同时也

是隔离故障的一种方法。信息模块有信息插座和网线模块组成，

4-2打线钳实验设备双绞线一段、信息模块一个、打线钳一

把。

实验步骤信息模块的制作

(1)将双绞线从布线盒中拉出，剪至合适的长度。

(2)剥掉大约1.5cm的外层包装皮(注意不要伤及导线的绝缘层)，

露出4对色线。

(3)按T568B标准，将导线按照网线模块上的颜色标注的线序，稍

稍用力将导线压入网线模块线槽中。

(4)将打线钳的刀口(有刀的一侧朝外)对准网线模块上的线槽和

导线，垂直向下用力，如图4-4所示，听到“喀”的一声，即表明

导线被压入线槽内，同时模块外侧的多余导线被剪断。如此反复将

8根导线全部压入线槽中。如果不能将多余的导线剪断，可调节打

线钳手柄上的旋钮，调节冲击力，通过调节冲击力达到剪断线的目

的

(5)将防尘片安装到网线模块的线槽上，并固定到信息插座上，

任务2-2IPv6协议的使用

(1)开始f运行fcmdf输入ipconfig命令显小当刖网卡的配置信

，息、，O

⑵输入ipv6install命令开始安装,系统自动完成IPv6的安装,

WindowsVista/7以上版本的用户默认安装

教学重点重点：变长子网掩码计算

与难点难点：变长子网掩码计算

教学过程复习1C分钟,授新课70分钟,安排讨论5分钟,

设计布置作业—分钟，提问」_分钟

无

作业布置

课后小结

参考资料

周次第四周周,第卫_次课；总第次课

章节名称第三章：单子网的小型局域网的组建

课堂讲授（J）;上机实验（）；

授课方式教学时数2

实际操作（J）;课程设计（）；

授课方法课堂讲授

和手段

目的和要求：

教学目的1.局域网的参考模型、局域网介质访问控制方法、ping和

与要求ipconfig命令的使用

重点：局域网的参考模型

3.2.1局域网的特点

局域网的特点除了具备结构简单、数据传输率高，可行性高，实际

投资少且技术更新发展迅速等基本特征外，还具有以下特点：

1、具有较高大数据传输速率，有IMb/s、10Mb/s、155Mb/s和622M

b/s之分，实际中最高可达IGb/s,未来甚至可达101Gb/s。

2、具有优良的传输质量。

3、具有对不同速率的适应能力，低速或高速设备均能接入。

4、具有良好的兼容性和互操作性，不同厂商生产的不同型号的设备

均能接入。

5、支持多种同轴电缆，双绞线，光纤和无线等多种传输介质。

6、网络覆盖范围有限，一般为0.1〜lOknu

3.2.2局域网的参考模型

教学基本内

容纲要20世纪£0年代初期，美国电气和电子工程师学会IEEE802委员会

结合局域网自身的特点，参考OSI/RM,提出了局域网的参考模型（L

AN/RM）,制定出局域网体系结构，IEEE802标准诞生于1980年2

月，故称为802标准。由于计算机网络的体系结构和国际标准化

组织（ISO）提出的开放的系统互联参考模型（0SI）已得到广泛认

同，并提供了一个便于理解、易于天发和加强标准化的统一的计算

机网络体系结构，因此局域网参考模型参考了0SI参考模型。根据

局域网的特征，局域网的体系结构一般仅包含0SI参考模型的最低

两层：物理层和数据链路层

3.2.3局域网的分类

1.以太网（Ethernet）

10Mb/s以太网100Mb/s以太网1000Mb/s以太网

以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox.Intel和D

EC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通

用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CI)(载波监听多路访问及

冲突检测)技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上°以

太网与IEEE802.3系列标准相类似。

2.令牌环网(tokenring)

令牌环网(Token-ringnetwork)常用于IBM系统中，其支持的速

率为4Mbps和16Mbps两种。目前NovelhIBMLANServer支挣16

MbpsIEEE802.5/令牌环网技术。在这种网络中，有一种专门的帧称

为“令牌”，在环路上持续地传输来确定一个结点何时可以发送包。

3.2.4局域网介质访问控制方法

CSMA/CD是带冲突检测的载波监听多点访问方法(CarrierSenseM

ultipleAcccss/CollisionDetect：。在以太网(Ethernet)中，任何

结点都没有事先预约发送，所有结点发送都是随机的，而且网络中没

有集中的管理控制，所有结点平等地竞争发送时间，这种随机竞争的

控制方式正是CSMA/CD的精髓。

传统的局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式，所有

结点都通过公共传输介质传输和接收数据，但不允许两个以上的结

点同时发送数据，就像前面提到的“半双工”传输。正因为这种“共

享”式局域网，所有结点都是半双工的，发送或接收数据是通过共享

传输介质以“广播”方式传送，因此出现“冲突(Collision)”是不

可避免的，“冲突”会造成传输失败，必须解决多个结点访问总线的

介质访问控制(MediumAccessControl,MAC)问题。

CSMA/CD工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送

数据。在发送时，边发送边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发

送。等待一段随机时间(又称为退避)以后，再重新尝试。总体来说，

可以归结为4句话：“发前先侦听，空闲即发送，边发边检测，冲突时

退避。”

任务3TCiscoPacketTracer6.0软件的使用

1.CisccPacketTracer6.0的安装

(1)首先运行PacketTracer60_Build45_setupno_tutorials.exe,

选择“Next”进入下一步。如亩3-6所示。

(2)选择"Iaccepttheagreement”,接受协议约定，选择“Nex

t”进入下一步

(3)安装在C：盘，选择“Next”进入下一步。如图3-8所示。

(4)默认软件名字为"CiscoPacketTracerw,选择"Next"进

入下一步。

(5)在wCreateadesktopiconw上打“J"，再选择"Next"进

入下一步。如图3To所示。

(6)选择“Install”开始安装。

(7)系统开始安装，如图3-12所示。单击“Finish”，安装完毕。

2.汉化CiscoPacketTraccr6.0

安装结束后，正常打开是英文界面。如图374所示。

(1)把压缩包里的汉化文件Chinese,ptl这个文件复制到安装路径

下的languages目录下面，上述软件是安装到C盘，那么就复制文件

到C:\ProgramFilesManguages目录下面即可。

(2)然后启动PT6.0,打开Options选项，选择第一项Preferen

ces,如图3~16所示。在Interface的选项卡下面有个aSelectL

anguage”在下面的框里选择"Chinese.ptlw然后点击右下角的"C

hangeLanguage”。

(3)选择改变语言

最后关闭软件，再运行软件就已经汉化好了。这是一个不完整汉化

版，不过也够用了。默认的字体太小了，需要调整字体大小，打尹Op

tions选项，选择第一项首选项，字体

3.认识CiscoPacketTracer6.0的基本界面

熟悉掌握CiscoPacketTracer6.0的基本界面的各项区域功能和

线缆配置后两端亮点含义。

任务3-2组建小型办公/家庭网络

可以在四台电脑上测试网络是否组网成功，以PC3为例，选择PC

3的“桌面”选项卡中的“命令提不符”

.分另Iping电脑PC0”PC3的IP地址192.16.1.2、192.16.1.5,

ping192.16.1.6的地址，没有物理连接的电脑IP地址不通

任务3-3ping和ipconfig命令的使用

1.ping命令的使用

在网络配置调试中Ping是最常用的命令，无论UNIX、Linux.Windo

ws等网绛操作系统都集成支持ping命令。实际上，我们常用Ping

命令来测试网络的连通性和可达性，如果Ping运行正确，基本上就

可以排除网络层、网卡、Modem的输入输出线路、电缆和路由器等

存在的故障。

2.Ipconfig命令的使用

Ipconfig实用程序主要功能也是显示或改变用户所在主机内部的I

P协议的配置信息，如IP地址、默认网关、子网掩码等。只是Ipco

nfig是以DOS的字符形式显示。在WindowsNT中仅能使用Ipconf

ig工具。这些信息一般用来检验人工配置的TCP/IP设置是否正确。

如果计算机和所在的局域网使用了动态主机配置协议(DynamicHos

tConfigurationProtocol,DHCP),这个程序所显示的信息就会更

加实用。

3.4.1光纤分布数据接口(FDDI)

光纤分布式数据接口(FiberDistributedDataInterface,FEDI)

标准于20世纪80年代中期发展起来，它提供的高速数据通信能力要

高于传统以太网(10Mbps)和令牌环网(4Mbps或16Mbps)的能力。

它的传输速率为100Mbps,网络覆盖的最大距离可达200km,最多

可连接1000个站点。FDDI标准由ANSIX3T9.5标准委员会制订。

为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。

FDDI是应用光纤作为传输介质来传输数据的高性能令牌环局域网，

它采用双环结构,FDDI的访问控制方法与令牌环网类似，都采用令牌

传递，但它与标准的令牌传递又有所不同。FDDT的独到之处是双环

结构，它用4束光纤芯组成两个环，一个环顺时针发送，一个环逆时

针发送(如图3-28(a)),当其中一个环发生故障时，另一个环可代替

它运行，如果两个环同时在一个点断路，则两个环连成一个单环(如

图3-28(1))),从而保证通信不断。一般情况下FDDI的两个环被称为

主环(PrimaryRing)和副环(SecondaryRing),主环用于传输数据，

副环作为备份。

FDDI使用的传输介质是光纤，而且是双环网，单位成本较高。随着快

速以太网的兴起,FDDI已经使用的也来越少了。最常见的应用就是

对服务器的快速访问。

重点：局域网的参考模型、局域区介质访问控制方法、ping和

教学重点

ipconfig命令的使用

与难点

难点：局域网介质访问控制方法

教学过程复习1C分钟,授新课70分钟,安排讨论5分钟,

设计布置作业—分钟，提问」_分钟

无

作业布置

课后小结

参考资料

周次第五周周,第二次课；总第次课

章节名称第四章：多子网的中型局域网的架设

课堂讲授（J）;上机实验（）；

授课方式教学时数2

实际操作（）；课程设计（）；

授课方法课堂讲授

和手段

目的和要求：

1.局域网扩展和子网的划分；

教学目的2.交换机的工作原理

与要求3.虚拟局域网（VLAN）技术

重点：虚拟局域网（VLAN）技术

4.2.1局域网扩展和子网的划分

集线器执行的功能如下：放大输入的信号，调整信号时间，在所有电

缆敷设路线上重新产生信号。

常见到的集线器基本结构其外部结构比较简单。集线器在网络中的

主要功能是同时把所有结点集中在以它为中心的结点上，概括为以

下3种功能：

（1）对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离。

（2）增加网络节点，即局域网的计算机数量

（3）连接不同介质的转换的接口转换器，图4-3除了增加网络节点

数，同时也进行了细缆到粗缆的转换。

集线器可以优化网络布线结构和简化网络管理。集线器是对网络进

行集中管理的最小单元，像树的主干一样，起到汇集各分枝的作用。

教学基本内但是，集线器并不能无限制的进行连接，IEEE802标准规定，传统以太

容纲要网任意两个节点（如计算机）最多连接4个中继器，最多经过5个网

段。而且连接中不能形成回路。

集线器的种类有几种划分标准：

1.按端口数量来分

按端口数量划分是最基本的分类标准之一。通常所说的16口或24

口集线器中的16口、24口是指集线器的端口数。如果按照集线器

能提供的端口数划分，目前主流集线器主要可分为8口、16口和24

口几大类。

2.按带宽划分

10Mb/s带宽型100Mb/s带宽型10/100Mb/s自适应型

4.2.2交换机的工作原理与分类

1.交换的提出

（1）用户带宽共享，带宽受限。

（2）广播方式，易造成网络风暴

（3）非双工传输，网络通信效率低。

2.交换机的工作原理

交换机工作在ISO/OSIRM数据链路层上。可以截取所有的网络信息

流并读取每一帧上的目标地址，以确定帧是否可以转发给下一个网

络段。

交换机由四个基本元素组成：

端口：

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都

可视为独立的物理网段（注：非IP网段），连接在其上的网络设备

独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点

D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输

都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。

缓冲区：

是一种队列结构，被交换机用来协调不同网络设备之间的速度匹配

问题。突发数据可以存储在缓冲区内，直到被慢速设备处理为止。

缓冲区大小要适度，过大的缓冲空间会影响正常通信状态下数据包

的转发速度（因为过大的缓冲空间需要相对多一点的寻址时间），

并增加设备的成本。而过小的缓冲空间在发生拥塞时又容易丢包出

错。

信息帧的转发机构：

数据帧的目的MAC地址来转发，根据收到的数据帧的目的MAC地址

来查找自己的MAC地址表，如果在MAC地址表里有的，就从对应的

接口转发过去，如果目的MAC地址不再MAC地址表里，就向交换机

所有的接口（除了接收到这个帧的接口）广播

背板体系结构；

是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据

量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps,也叫

交换带宽，一般的交换机的背板带宽从儿Gbps到上百Gbps不等。

一台交换机的背板带宽越高，所能受理数据的能力就越强，但同时

设计成本也会越高。

交换机可以同时接收多个端口信息，并可以同时将这些信息发向多

个目标地址对应的端口。交换机还可以将从一个端口接收的信息发

向多个端口，

3.交换机转发机制

1）交换机在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到，

就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向所有的端口发

送；

2）如果交换机收到的报文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口

相同，则丢弃该报文；

3）交换机向入端口以外的其它所有端口转发广播报文。

4.共享式和交换式以太网

MAC地址是固化在网卡上串行EEPROM中的物理地址，通常有48位长。

IEEE802标准为每块网卡规定了一个48位的全局地址，它是站点的

全球唯一的标识符，与其物理位置无关，即MAC地址，也叫物理地址。

MAC地址为6Byte(48位)。其中MAC地址的前3个字节(高24位)由

IEEE统一分配给厂商，低24位由厂商分配给每一块网卡。网卡的M

AC地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址。以太网交换机根

据某条信息包头中的MAC源地址和MAC目的地址实现包的交换知传

递。

(1)传统共享式局域网的缺点

覆盖的地理范围有限、网络带宽容量固定、不能支持多种速率

(2)交换式局域网

交换式局域网采用交换技术来增加数据的输入输出总和和安装介质

的带宽。一般交换机转发延迟很小，能经济地将网络分成小的冲突网

域，为每个工作站提供更高的带宽。

(3)以太网交换机工作过程

以太网交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。

用于LAN上的交换机因为它们都运作在数据链路层(ISO/OSIRM

第2层)的MAC子层上，它们负责检验所有进入网络的流量的设备地

址(MAC地址)。

交换机保存一张有关设备地址的信息表，并用该信息表来决定如何

过滤并转发局域网流量。

以太网交换机执行3种重要的功能：

学习：交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，

通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使

数据帧直接由源地址到达目的地址。

过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转

发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播

帧则转发至所有端口)。

消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成

树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

5点换机的分类

(1)按传输介质和传输速度分类方法

局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以

太网交换机、FDDI交换机和令牌环交换机等多种，这些交换机分别

适用于以太网、快速以太网、FDDI和令牌环网等环境。

(2)按照应用范围的分类方法

局域网交换机可以分为桌面型交换机(DesktopSwitch),组型交换

机(WorkgroupSwitch)和校园网交换机(CampusSwitch)三类。根据

架构特点，人们还将局域网交换机分为机架式、带扩展槽固定配置

式、不带扩展槽固定配置式3种产品。

6.交换机的选型

背板带宽：是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的

最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gb

ps,也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbp

s不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，

但同时设计成本也会越高。

吞吐率：吞吐率原指一个业务系统在单位时间内提供的产量(或服

务量)。在计算机或数据通信系统，指的是单位时间内通过某通信

信道(acommunicationchannel)或某个节点成功交付数据的平均

速率，通常以每秒比特数(bps,bitspersecond)为单位。

端口速率：称DCE速率或最大吞吐量。指的是计算机串口到调制解

调器的传输速率。由于现今调制解调器几乎都支持该速率的V.42bi

s和MNP5压缩标准(压缩比都是4:1),所以这一速率一般比线路速

率高得多。

端口密度：端口密度是指一台交换机所能够支持的最小/最大的端口

数量以及端口类型。GE/10GE端口一般推荐全双工端口。

交换方式：直通交换方式(Cut-through)存储转发方式(Store

-and-Forward)、碎片隔离式(FragmentFree)

堆叠能力：堆叠是指将一台以上的交换机组合起来共同工作，以便

在有限的空间内提供尽可能多的端口。多台交换机经过堆叠形成一

个堆叠单元。可堆叠的交换机性能指标中有一个"最大可堆叠数”的

参数，它是指一个堆叠单元中所能堆叠的最大交换机数，代表一个

堆叠单元中所能提供的最大端口密度。

全双工：全双工(FullDuplex)是指在发送数据的同时也能够接收

数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也

能够听到对方的声音。目前的网络设备均支持全双工。

高速端口集成：

网管能力：网管型交换机支持SNMP协议，SNMP协议由一整套简单

的网络通信规范组成，可以完成所有基本的网络管理任务，对网络

资源的需求量少，具备一些安全机制。SNMP协议的工作机制非常简

单，主要通过各种不同类型的消息，即PDU(协议数据单位)实现

网络信息的交换。

服务质量保证QoS支持能力：QoS(QualityofService,服务质量)

指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的

服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等

问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限

制的应用系统，并不需要QoS,比如Web应用，或E-mail设置等。

但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞股，Q

oS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

7.交换机组网中的冲突域和广播域

冲突域(collisiondomain)是一个物理分段。在以太网中，如果某

个CSMA/CD网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这

个CSMA/CD网络就是一个冲突域(collisiondomain)0如果以太网

中的各个网段以集线器连接，因为不能避免冲突，所以它们仍然是

一个冲突域。

广播域(broadcastdomain)是一个乏辑上的计算机组，该组内的所

有计算机都会收到同样的广播信息。

4.2.3虚拟局域网(VLAN)技术

VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)的中文名为“虚拟局域网

虚拟局域网(VLAN)是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户

并不受物理位置的限制，可以根据切能、部门及应用等因素将它们

组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此

得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在0SI参考模型

的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信

是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VL

AN技术更加灵活，它具有以下优点：网络设备的移动、添加和修

改的管理开销减少；可以控制广播活动；可提高网络的安全性。

1.VLAN的组网方法

基于端口划分VLAN、基于MAC地址划分VLAN、基于第三层协议类

型或IP地址的VLAN、基于组播划分VLAN或基于服务的VLAN

2.VLAN的优点

方便网络管理、控制广播

减少网络管理开销

提供更好的安全性

利用现有的集线器以节约开支

(1)端口的分隔。即便在同一个交换机上，处于不同VLAN的端口也

是不能通信的。这样一个物理的交换机可以当作多个逻辑的交换机

使用O

⑵网络的安全。不同VLAN不能直接通信，杜绝了广播信息的不安

全性。

(3)灵活的管理。更改用户所属的网络不必换端口和连线，只更改软

件配置就可以了。VLAN技术的出现，使得管理员根据实际应用需

求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，

每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上

形成的LAN有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分，而不是从物

理上划分，所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物

理范围中，即这些工作站可以在不同物理LAN网段。由VLAN的特

点可知，一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN

中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网

络的安全性。VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地

控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点

外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。

教学重点重点：虚拟局域网（VLAN）技术、交换机的工作原理

与难点难点：虚拟局域网（VLAN）技术

教学过程复习10分钟,授新课70分钟,安排讨论一5分钟,

设计布置作业一分钟，提问」_分钟

无

作业布置

课后小结

参考资料

周次第六周,第&次课；总第次课

章节名称第四章：多子网的中型局域网的架设

课堂讲授（J）;上机实验（）；

授课方式教学时数2

实际操作（J）;课程设计（）；

授课方法课堂讲授

和手段

目的和要求：

1.交换机基本配置与管理；

教学目的2.在交换机上划分VLAN

与要求3.生成树

重点：在交换机上划分VLAN

任务4T交换机基本配置与管理

实际操作

任务4-2在交换机上划分VLAN

1.选择“vlan数据库”，在配置中，号输入“2"，VLAN名称输入“a

ccounting,＞，按增加。

2.添加VLAN3名marking

3.选择接口配置，把FastEthernetO/1应用到“accounting",

也就是VLAN2±o

教学基本内4.选择接口配置，把FastEthernetO/2应用到“markting”,也就

容纲要是VLAN3±o

5.同上步骤，分别把FastEthern6t0/3应用到"accounting"，而把

FastEthernetO/4上应用到“markting",也就是VLAN3上。

6.在PC3上ping192.16.1.2发现返回uRequesttimeout”，表

明PC3和PC2属于不同子网，PCI和PC3属于同一子网VLAN2。如图

4-34所示。

7.同样在.在PC2上ping192.16.1.3发现返回“Requesttime

out“，表明PC2和PC1属于不同子网，PC2和PC4属于同一子网V

LAN3o

生成树（spanningtree）

生成树算法的网桥协议STP（SpanningTreeProtocol）它通过生成

生成树保证一个已知的网桥在网络拓扑中沿一个环动态工作。网桥

与其他网桥交换BPDU消息来监测环路，然后关闭选择的网桥接口取

消环路，统指IEEE802・l生成树协议标准和早期的数字设备合作生

成树协议，该协议是基于后者产生的。IEEE版本的生成树协议支持

网桥区域，它允许网桥在一个扩展本地网中建设自由环形拓扑结构。

生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网

络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路。

二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的

目的。

生成树协议拓扑结构的思路是：不论网桥（交换机）之间采用怎样物

理联接，网桥（交换机）能够自动发现一个没有环路的拓扑结构的网

路，这个逻辑拓扑结构的网路必须是树型的。生成树协议还能够确

定有足够的连接通向整个网络的每一个部分。所有网络节点要么进

入转发状态，要么进入阻塞状态，这样就建立了整个局域网的生成

树。当首次连接网桥或者网络结构发生变化时，网桥都将进行生成

树拓扑的重新计算。为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥，从一

点传输数据到另一点，出现两条以上条路径时只能选择一条距离根

桥最短的活动路径。生成树协议这样的控制机制可以协调多个网桥

（交换机）共同工作，使计算机网络可以避免因为一个接点的失败导

致整个网络联接功能的丢失，而且冗余设计的网络环路不会出现广

播风暴。

教学重点重点：在交换机上划分VLAN

与难点难点：在交换机上划分VLAN

教学过程复习1C分钟,授新课70分钟,安排讨论5分钟,

设计布置作业—分钟，提问」_分钟

无

作业布置

课后小结

参考资料

周次第七周,第二次课；总第1§_次课

章节名称第五章：远程局域网的互联

课堂讲授（J）;上机实验（）；

授课方式教学时数2

实际操作（）；课程设计（