《计算机网络基础与应用》教案-第1章-计算机网络概述

《计算机网络基础与应用》教案

授课章节第1章计算机网络概述

修计算机网络概述

1

❶计算机网络的概念0计算机网络的分类❸传输介质与堞合布线O网培新技术

O计a机网塔的产生与发履O按网则模分类O粉电境O森联网

授课内容❷计算机网络的定义O技网络使用对象分类❷双妣❷印制含

❸计艮机国络的组成O报通信传”方式分类❶㈱❸3领术

O计算机网络的功能❹按网络组件的关系分类❹无线传■介启❹4战术

0技网络脂上结构分类❺琼台布线❺出十It

。网曲1a2计。大蹴

首授班级首授时间课时4学时

1.掌握计算机网络的概念。

知识H标2.了解计算机网络的产生与发展史。

3.理解计算机网络的组成、功能及应用。

1.能够举例表述计算机网络的分类及其各类的应用状况。

能力目标

2.能够表述某一具体单位的计算机网络的结构及其应用。

教学重点计郛机网络的蹴念、传输介质

教学难点计算机网络的新技术

教学地点教具教案、演示课件

教学过程第I章计算机网络的概念

计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，当前，计算机网络已经成为社会生

活不可缺少的信息处理和通信工具，成为社会生活的重要组成部分。

1.I.1计算机网络的产生与发展

计算机网络的发展经历r一个从简单到复杂的过程，计算机网络的产生与发展经历三个阶

段，分别为面向终端的计算机网络阶段、计算机与计算机网络阶段和开放式标准化的网络阶

段。

1.面向终端的计算机网络

图面向终端的单机系统

2.计算机与计和机网络

美国的ARPA网（Internet的前身）正式投入使用，标志着计算机网络的兴起，ARPA网使

用的分组交换技术。

3.开放式标准化网络

由于相对独立的网络难以实现互连，国际标准化组织ISO于1984年颁布了一个称为“开放

系统互连基本参考模型”的国际标准ISO7498,简称OSI/RM,即著名的OSI七层模型。从

此，计算机网络有了统一标准，加速了计和机网络的发展。

1.I-2计算机网络的定义

计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连

起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等）管理下，

实现网络中资源共享和信息传递的系统。

计算机网络的定义涉及四个要点，如下所述。

（1）计算机网络中包含两台以上的地理位置不同具有独立功能的计算机。联网的计算机称

为主机（Host）也称为结点（Node）。但网络口的结点不仅仅是计算机，还可以是其他通信

设备，如交换机、路由器等。

（2）网络中各结点之间的连接需要有一条通道，即传输介质实现物理互联。

（3）网络中各结点之间互相通信必需遵循共同的协议规则，如Internet上使用的通信协议

是TCP/IP协议簇。

（4）计算机网络的目的是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。

1.1.3计算机网络的组成

1.计算机网络的逻辑组成

图1-3计算机刈络的组成

2.计算机网络的系统组成

计算机网络的系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

（1）网络硬件。

（2）网络软件。

1.I.4计算机网络的功能

计算机网络的功能主要体现在三个方面分别为资源共享、信息交换与协同处理。

1.资源共享

2.信息交换

3.协同处理

1.2计算机网络的分类

依据从不同的角度对计算机网络进行分类，有助于理解计算机网络。

1.2.1按网络规模分类

1.局域网（LAN）

图11局域网实例

2.城域网（MAN）

3.广域网（WAN）

图1-5广域网实例

I.2.2按网络使用对象分类

依据网络使用对象的不同，计算机网络可以分为公用网络和专用网络两大类。

1.公用网

2.专用网

1.2.3按通信传输方式分类

依据数据通信传输方式的不同，计算机网络可以分为广播式网络和点对点网络两大类。

1.广播式网络

图1-6广播式网络

图1-7点对点的网络

1.2.4按网络组件的关系分类

依据网络中的各结点的关系来划分，计算机网络可以分为对等网络和基于服务器网络。

I.对等网络

2.基于服务器网络

图1-9基于服务器的网络实例

1.2.5按网络拓扑结构分类

1.总线型拓扑

图1-10总线拓扑的网络

2.星型拓扑

图1-11星型拓扑的网络

3.环型拓扑

图1-12环型拓扑的网络

4.树型结构

图1-13树型拓扑的网络

5.网状型拓扑

图1-14网状型拓扑结构的网络

1.3传输介质与综合布线

（1）有线传输介质。

（2）无线传输介质。

1.3.1同轴电缆

内芯

图1-15同轴电缆

依据传输信号将同轴电缆分成两种，基带同轴电缆和宽带同轴电缆。

图1-16细缆接口

1.3.2双绞线

非屏蔽双绞线（UTP）没有屏蔽层。其直径小，重量轻，易弯曲，易安装，具有独立性和灵

活性，适用于结构化综合布线，如图1-17所示。

图1-17非屏版双绞线

屏蔽双绞线（STP）有屏蔽层。其外层由铝伯包裹，有效的防止电磁干扰，屏蔽双绞线价格

相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难，如图1-18所示。

图1-18屏蔽双绞线

使用双绞线组网，网卡必须带有RJ45接口，如图1-19所示。

图皿9RJ45接头

根据EIA/TIA568B的规定，RJ45接口双绞线的每条线的颜色与编号，如表1-2所示。在8

根导线中只需要4根用来通信，第1、2条用于发送数据，第3、6条用于接收数据。

表1-2EIA/TIA568B的规定的RJ45接口顺序

编号12345678

颜色白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕

除了EIA/TIA568B规定以外，还有EIA/TIA568A规定。EIA/TIA568A规定是把EIA/TIA568B

规定的排线顺序的第1、2条与第3、6条对调，具体顺序是：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、

橙、白棕、棕。

EIA/TIA568B规定，RJ45水晶头金属片对着客户，接口顺序，如图1-20所示,

«A/TU$68B

图1-20RJ45接口顺序

1.3.3光纤

图1-21光纤

I.光缆的组成

图1-22光纤纤芯

光纤芯是光的传导部分，而包层的作用是将光封

图1-23光纤中光的传输

2.光纤的分类

光纤的模态，所谓的模态就是它的光波的分布形式。若入射光的模样为圆光斑.射出端仍能

观察到圆形光弱，这就是单模传输：若射出端分别为许多小光斑，这就出现了许多杂敢的高

次模，形成多噗传输，称为多模光纤。

按照传输的总噗数来分将光纤分为单模光纤和多模光纤。

(1)单模光纤(SMF)o

(2)多模光纤(MMF)。

3.光纤连接器

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图1-24光纤适配器

《“ST亢奸以八)9c光忤连接超(c)FC兀好浮要翻l£丸忏连接勒

图1-25光纤连接器

4.与光纤连接的设备

(1)光纤收发器

图1-26光纤收发器

(2)光纤接口网卡。

(3)带光纤接口的交换机。

1.3.4无线传输介质

无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何人为的物理连接。无线通信的方法有微

波、无线电波、激光和红外线。

1.微波

图1-27微波通信

X

图1-28卫星微波通信

2.无线电波

3.激光通信

4.红外线光

1.3.5综合布线

综合布线是•种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。通

过它可使话音设备、数据设备、交换设备及各种控制设备与信息管理系统连接起来，同时也

使这些设备与外部通信网络相连。

1.综合布线的特征

综合布线采用国际先进的标准体系如：E1A/TIA-568（国际综合布线标准）等，综合布线系

统与传统的布线系统相比，有许多优越性，其主要表现在以下几个方面：

（1）兼容性。

（2）开放性。

（3）灵活性。

（4）可靠性。

(5)先进性。

2.综合布线的组成

综合布线系统采用模块化的结构，按照每个模块的作用，可以把综合布线系统分成六个

部分，即工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、管理子系统、设备间子系统和

建筑群子系统，如图1-29所示。

图1-29综合布线系统组成

(1)工作区子系统。

(2)水平子系统。

(3)垂直子系统。

(4)设备问子系统。

(5)管理子系统。

(6)建筑群子系统

3.综合布线的标准

(1)商用建筑电信布线标准ANSI/EIA/TIA568A

(2)商用建筑通信路径和间隔标准ANSI/EIA/TIA569。

(3)住宅和小型商业电信连线标准ANSI/EIA/TIA570。

(4)商用建筑通信设施管理标准ANSI/EIA/TIA606c

(5)商用建筑通信设施接地与屏蔽接地要求ANSI/EIA/TIA607<>

1.3.6网络规划设计

二网烙规划）

用户需求分析

（系绶啦性分析）

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M招体系卦构（TMW分）~

!络拓扑结构（M络设・通电”

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网络管理与惨于___

年试、监控.轮界、帘护J

图1-30组网的四个阶段

1.需求分析及可行性分析

需求分析是明确用户对网络系统的要求，可以从以卜几个方面进行分析

（1）网络服务。

（2）性能要求。

（3）运行环境要求。

（4）通信类型和通信量。

（5）地理布局。主要了解用户的数量及其位置。

2.网络设计

网络设计阶段主要完成内容是网络系统的结构和组成设计、网络方案的选择、拓扑结构的选

择、设备及通岩线路选择、网络逻辑结构图等。

3.网络实施与网络测试

网络实施是在网络设计的基础上进行设备采购、布线、安装、调试、培训和系统交割工作。

网络实施的步骤和任务为：

（1）工程实施计划。

（2）网络设备验收。

(3)设备安装。

(4)系统调试。

(5)系统试运行。

(6)系统割接。

(7)人员培训。

(8)技术支持/服务。

1.4网络新技术

21世纪已进入计算机网络时代。计算机网络极大普及，计算机应用已进入更高层次，出现

了大量计算机网络新技术。

1.4.1物联网

物联网就是物物相连的互联网。物联网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。

1.物联网的提出

物联网(InternetofThings,loT)的概念是在1999年提出的,当时不叫物联网而叫传感网。

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也

因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

2.物联网的概念

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图1-31物联网的架构

3.物联网的特点

(1)要有数据传输通路：

(2)要有一定的存储功能：

(3)要有CPU；

(4)要有操作系统：

(5)要有专门的应用程序；

(6)遵循物联网的通信协议：

(7)在世界网络中有可被识别的唯一编号。

4.物联网分类

物联网可分为私有物联网(PrivateIOT)、公有，物联网(PublicIOT)、社区物联网(Community

IOT)和混合物联网(HybridIOT)4种。

5.物联网的主要应用领域

物联网比较典型的应用包括水电行业无线远程动抄表系统、数字城市系统、智能交通系统、

危险源和家居监控系统、产品质量监管系统等。农业物联网的应用，如图1-32所示。

衣业物故网N决方案拓扑BB

图1-32农业物联网的应用

1.4.2三网融合

三网融合又叫“三网合一”，是指电信网、广播电视网、互联网这三个网，在向宽带通信网、

数字电视网、下一代互联网演变过程中，相互渗透、互相兼容并逐步整合成为全世界统一的

信息通信网络。

图1-33所示。

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图1-33三网融合涉及的业务体系

1.4.33G技术

3G技术是指第三代移动通信技术(ThirdGeneralion),它的理论研究、技术开发和标准制定

工作始于20世纪80年代中期，在此之前，移动通信技术经历了两个阶段。

图1-34第三代移动通信技术标准

1.4.44G技术

随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的

第四代移动通苗开始兴起和广泛应用。

1.4G的简介

图1-351G、2G、3G和4G的比较

2.4G的通信特点

4G通信技术的特点可用“多、快、好、省”四个字来概括。

（1）业务种类多

（2）上网速度快

（3）用户感知好

（4）频谱资源省

3.4G的核心技术

4G通信系统的这些特点，决定了它将采用一些不同于3G的技术。对于4G中将使用的核

心技术，业界并没有太大的分歧。

（I）正交频分复用（OFDM）技术

（2）软件无线电。

（3）智能天线技术。

（4）多输入多愉出（MIMO）技术。

（5）基于IP的核心网。

1.4.5云计算

云计算是指将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按

需服务。用户通过网络像用水和用电一样的简单方式获得所需计算机费源和服务。

1.云计算的由来

云计算是一种新兴的商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池中，使

各种应用系统能够根据需要获取计算能力、存储空间和各种软件服务。之所以称为“云”，

是因为它在某些方面具有现实中云的特征，如规模较大、可以动态伸缩、边界模糊等。人们

无法也无需确定云的具体位置，但它确实存在于某处。云计算的本质，如图1-36所示。

云讨n的本展：费不到樊构的全面弹性

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图1-36云计算的本质

2.云计算概念

美国国家标准与技术研究院(NIST)的定义是，