计算机网络基础电子教案.docx

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计算机网络基础电子教案

第一节计算机网络的概念

导入：

同学们，在上课前我想问大家一些问题：

问题1：

到机房以后，大家最喜欢干什么？

问题2：

空闲时间你最喜想干什么？

（上网，玩游戏、看书、锻炼身体还是干其它事情）

问题3：

你能例举一些现实生活中网络应用方面的例子吗？

（网上购票、网络银行、网络电话、网上购物、网络邮局（收发电子邮件）、网上聊天（QQ）、网上玩游戏（网络游戏）、网上做生意（叫电子商务）、网上下载东西、在网上学习、在网上娱乐、在网上写日记（博客）、在网上查找资料等等。

总结：

综上所述，网络无不能，无处不在，网络与我们的生活密切相关，各行各业都离不开网络。

人们的生活更是离不开网络。

提问：

网络为什么具有如此大的魔力，具有如些大的吸引力，以致于很多年轻人深陷其中，不能自拔？

网络到底能给我们带来什么？

！

接下来，让我们一起走进网络世界，来揭开网络的神秘面纱。

随着计算机技术的普及与发展，计算机网络以前所未有的速度延伸到全球的每个角落。

计算机网络已成为人们工作、学习、生活中不可缺少的一部分。

随处都可以看到网络的存在，随处都可以享受到网络给我们生活带来的便利。

一、计算机网络的概念

计算机网络：

是计算机技术与通信技术相互结合发展的一种重要产物。

把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，按照网络协议进行数据通信，用功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现资源共享和信息交换的计算机系统。

从定义中可以看出：

1、计算机网络的物理组成包括计算机和通信线路，因此是计算机技术和通信技术的结合。

2、计算机网络以资源共享和信息交换为目的。

3、计算机网络需要功能完备的软件支持，这里的软件包括网络操作系统及网络协议等。

二、计算机网络的发展四个阶段

1、第一代计算机网络

第一代计算机网络是面向终端（用户端不具有数据的存储和处理能力）的计算机网络。

（20世纪50年代）

2、第二代计算机网络

第二代计算机网络是计算机与计算机互联，以资源共享为目的，实现计算机与计算机之间的通信的网络（20世纪60年代）

3、第三代计算机网络

第三代计算机网络是网络体系标准化网络（即OSI标准，指在同一个网中可以存在不同厂商、不同品牌的计算机接入，不同厂商、不同品牌的计算机必须遵循同一个标准―――OSI标准）（20世纪70年代未）

4、第四代计算机网络

第四代计算机网络是指20世纪90年代以后的综合化、高速化的现代计算机网络

综合化：

是指多种业物综合在一个网络中完成，如将语音、数据、图像、视频、动画等信息以二进制代码的数字形式综合在一个网络中来传送。

高速化：

是指网络传输速度越来快，如使用光纤传输网络的速度已经达到每秒几十吉比特。

资料

因特网时代（20世纪60年代未至今）

　　internet的基础结构大体经历了三个阶段的演进，这三个阶段在时间上有部分重叠。

　　1：

从单个网络ARPAnet向互联网发展：

1969年美国国防部创建了第一个分组交换网ARPAnet只是一个单个的分组交换网，所有想连接在它上的主机都直接于就近的结点交换机相连，它规模增长很快，到70年代中期，人们认识到仅使用一个单独的网络无法满足所有的通信问题。

于是ARPA开始研究很多网络互联的技术，这就导致后来的互联网的出现。

1983年TCP/IP协议称为ARPAnet的标准协议。

同年，ARPAnet分解成两个网络，一个进行试验研究用的科研网ARPAnet，另一个是军用的计算机网络MILnet。

1990，ARPAnet因试验任务完成正式宣布关闭。

　　2：

建立三级结构的因特网：

1985年起，美国国家科学基金会NSF就认识到计算机网络对科学研究的重要性，1986年，NSF围绕六个大型计算机中心建设计算机网络NSFnet，它是个三级网络，分主干网、地区网、校园网。

它代替ARPAnet称为internet的主要部分。

1991，NSF和美国政府认识到因特网不会限于大学和研究机构，于是支持地方网络接入，许多公司的纷纷加入，使网络的信息量急剧增加，美国政府就决定将因特网的主干网转交给私人公司经营，并开始对接入因特网的单位收费。

　　3：

多级结构因特网的形成：

1993年开始，美国政府资助的NSFnet就逐渐被若干个商用的因特网主干网替代，这种主干网也叫因特网辅助提供者ISP，考虑到因特网商用化后可能出现很多的ISP，为了使不同ISP经营的网络能够互通，在1994创建了4个网络接入点NAP分别有4个电信公司经营，本世纪初，美国的NAP达到了十几个。

NAP是最高级的接入点，它主要是向不同的ISP提供交换设备，是它们相互通信。

现在的因特网已经很难对其网络结构给出很精细的描述，但大致可分为五个接入级：

网络接入点NAP，多个公司经营的国家主干网，地区ISP，本地ISP，校园网、企业或家庭PC机上网用户。

三、计算机网络的组成

计算机网络主要由网络硬件和网络软件组成

1、网络硬件

网络服务器:

是网络的核心，它为使用者提供了主要的网络资源。

网络硬件包括

网络工作站：

是一台入网的计算机，它是用户使用网络的窗口。

传输介质：

网络通信的信号线。

网络设备：

网络连接中的一些部件。

2、网络软件：

网络操作系统：

主要功能是管理服务器及通信管理。

通信协议：

又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定。

约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。

网络软件包括

通信软件：

用通信的各种软件。

第二节计算机网络的分类

一、计算机网络的分类

1、按使用的传输技术分类，有广播式网络和点到点式网络；

2、按使用的范围分类，分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、和广域网（WAN）。

3、按网络结构分类：

有以太网和令牌环网；

4、按传输带宽分类，有基带网和宽带网；

5、按信息传输介质分类，有无线网、有线网和光纤网；

6、按网络的拓扑结构分类，有星型网、环型网、总线型网、树型网等。

二、计算机网络的功能

计算机网络的三大功能是：

1、数据通信：

网络中的计算机之间可以进行数据传输。

2、资源共享：

入网的用户可以共享网络中的数据、数据库、软件和硬件资源。

3、分布处理：

可以把大型数据处理任务分散到网络中各计算机上完成。

三、计算机网络的服务

计算机网络提供的基本服务有：

1、文件与打印服务

2、应用服务

3、消息服务

4、数据库服务

四、计算机网络的拓扑结构

网络拓扑结构：

是指网络中的通信线路和各节点之间的几何排列，它反映了网络的整体结构和各个模块之间的关系。

常见的网络结构有：

星型、总线型、树型、环型。

1．总线拓扑

2．环型拓

3．星型拓扑

4．网状拓扑

五、网络拓扑结构的优缺点

1、总线型结构

采用单根传输线作为传输介质，所有节点都通过硬件接口直接与传输介质相连。

任一站点发出的信息都能沿着传输介质传输，且能被其它所有站点接收。

优点：

（1）线缆长度短，布线容易，工程费用低；

（2）网络易于扩充；（3）网络可靠性较高。

缺点：

（1）故障诊断难；

（2）不易隔离故障；（3）如果线路太长，则需配置信号中继设备。

2、星型结构

由中央节点和通过点到点链路连接到中央节点的各个站点共同组成。

优点：

（1）方便服务；

（2）故障影响小；（3）故障诊断容易；（4）访问协议简单。

缺点：

（1）安装困难；

（2）扩展困难；（3）依赖中央节点。

3、环形结构

所有的通信站点共享一条物理信道，信号单向传输。

优点：

（1）电缆长度短；

（2）不需接线盒；（3）适用光纤线路。

缺点：

（1）节点故障将引起整个网络故障；

（2）故障诊断困难；（3）不易重新配置网络；（4）节点发送数据前，必须知道传输介质对它的可用性。

4、树型结构

从总线结构演变而来，形状像一棵树。

优点：

（1）线缆长度短，布线容易，工程费用低；

（2）网络易于扩充；（3）网络可靠性较高。

另：

故障隔离容易。

缺点：

（1）故障诊断难；

（2）不易隔离故障；（3）如果线路太长，则需配置信号中继设备。

另：

对根的依赖性很强。

5、混合结构

主干为总线型结构，而在局部采用星型结构。

混合结构网络吸取了总线结构网络和星型结构网络的各自优点。

六、课堂小节（略）

七、作业（略）

第三节数据通信基础

一、网络协议与层次

协议：

指预先约定的规则

网络协议：

不同计算机及网络设备之间进行互相通信时所遵守的格式和约定。

二、层次

根据计算机网络的结构，可将其划分为不同的层次。

对于计算机网络来说，不同网络系统具有相同的层次结构。

三、OSI参考模型的结构

OSI参考模型的全称是开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI/RM），它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。

OSI参考模型：

将整个网络划分为七层，从最高导到最底层依次为（

7、应用层、6、表示层、5、会话层、4、传输层、3、网络层、2、数据链路层、1、物理层。

）

其中高层，既7、6、5、4层定义了应用程序的功能，下面3层，既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。

下面我给大家介绍一下这7层的功能：

（1）应用层：

应用层主要任务是提供计算机网络与最络用户的界面，提供完成特定网络服务功能所需的各种应用程序协议。

应用层是用户与网络之间的接口。

应用层为用户提供一组常用的应用程序。

应用层的主要协议有：

HTTP：

超文本传输协议。

（超文本传输服务——或者叫作WWW—万维网服务）

FTP：

文件传输协议。

（文件传输服务）

TELNET：

远程登录协议：

（远程登录服务）

DNS：

域名服务器。

（域名解析服务）

E-MAIL：

电子邮件服——SMTP—简单邮件传输协议（SMTP—发送邮件协议；POP3—接收邮件协议

USENET：

网络新闻组服务

BBS：

电子公告牌服务。

WAIS、GOPHER、Archie：

信息检索与信息查询服务。

（2）表示层：

确保一个应用程序的命令和数据能被网络上其他计算机理解，也就是将一种格式转换成另一种格式的数据转换，使用户之间的通信尽可能简化，与设备无关。

（3）会话层：

负责和网络节点应用程序之间的协商和链接，它不仅建立合适的链接，而且验证会话双方，要求双方提供身份验证。

（4）传输层：

是整个协议层次结构中最核心的一层。

它的作用是为发送端和接收端之间提供性能可靠的数据传输，而与当前实际使用的网络无关。

（5）网络层：

主要任务是确保网络节点之间的数据包的传输。

该层将数据转换成一种称为数据包的数据单元，每一个数据包中都含有目的地址和源地址，以满足路由和寻径的需要。

（6）数据链路层：

主要任务是确保网絡节点之间数据帧可靠地传输。

该层把所有数据转换成一种称为帧（典型的帧为几百或几千字节）的数据单元，并负责创建和检测数据帧，为网络层的连接提供一条线路。

（7）物理层：

是设备之间的物理接口，主要定义了物理链路所要求的机械、电气和功能特性等。

数据通过该接口从一台设备传送到另一台设备。

四、OSI分层的优点：

（1）人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。

（2）层间的标准接口方便了工程模块化。

（3）创建了一个更好的互连环境。

（4）降低了复杂度，使程序更容易修改，产品开发的速度更快。

（5）每层利用紧邻的下层服务，更容易记住个层的功能。

注：

在OSI参考模型中，各层的数据类型是不相同的。

应用层、表示层、会话层和传输层的数据单位是：

消息——报文；网络层的数据单位是——数据包；数据链路层的数据单