计算机网络教案
第1 章概述
计算机网络
?在信息时代的作用
?因特网(Internet)的发展
?因特网的意义
最重要的功能：
?连通性——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
?共享——即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。
1.2 因特网概述
起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网
网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。互联网是“网络的网络”(network of networks)。连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。
网络与因特网：
?网络把许多计算机连接在一起。
?因特网则把许多网络连接在一起。
1.2.2 因特网发展的三个阶段：
?第一阶段是从单个网络ARPANET 向互联网发展的过程。
?第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。
?第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP 结构的因特网。
万维网WWW 的问世：
因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出因特网究竟有多大。因特网的迅猛发展始于20 世纪90 年代。由欧洲原子核研究组织CERN 开发的万维网WWW (World Wide Web)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。
1.2.3 关于因特网的标准化工作
制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段
?因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是RFC 文档。
?建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC 文档。
?草案标准(Draft Standard)
?因特网标准(Internet Standard)
1.3 因特网的组成
从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：
(1) 边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
(2) 核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
1.3.1 因特网的边缘部分
处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)。
“主机A 和主机B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机A 上的某个程序和运行在主机B 上的另一个程序进行通信”。即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信” 两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：
?客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式
?对等方式（P2P 方式）即Peer-to-Peer方式
1. 客户服务器方式
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
客户软件的特点：
被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器软件的特点：
一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
2. 对等连接方式：
对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
对等连接方式的特点：
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。例如主机C 请求D 的服务时，C 是客户，D 是服务器。但如果C 又同时向F提供服务，那么C 又同时起着服务器的作用。
1.3.2 因特网的核心部分：
网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。1. 电路交换的主要特点
两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。更多的电话机互相连通。5 部电话机两两相连，需10 对电线。N 部电话机两两相连，需N(N – 1)/2 对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。使用交换机当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。“交换”的含义在这里，“交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
电路交换的特点：
电路交换必定是面向连接的。
电路交换的三个阶段：
?建立连接
?通信
?释放连接
2. 分组交换的主要特点
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组。分组交换的传输单元分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。
分组首部的重要性：
每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。收到分组后剥去首部接收端收到分组后剥去首部还原成报文。最后还原成原来的报文最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中
没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。
因特网的核心部分：
因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。路由器：
在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
路由器处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。主机和路由器的作用不同主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。
分组交换的优点：
?高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
?灵活以分组为传送单位和查找路由。
?迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
?可靠保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。
分组交换带来的问题：
分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。
计算机网络的产生背景
是20 世纪60 年代美苏冷战时期的产物。60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一个缺点：
正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。
如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。
新型网络的基本特点：
?网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。
?网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。
?所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。
?计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。
?网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。
ARPANET的成功使计算机网络的概念发生根本变化，早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网，各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。
从主机为中心到以网络为中心
1. 4 计算机网络在我国的发展
(1) 中国公用计算机互联网CHINANET
(2) 中国教育和科研计算机网CERNET
(3) 中国科学技术网CSTNET
(4) 中国联通互联网UNINET
(5) 中国网通公用互联网CNCNET
(6) 中国国际经济贸易互联网CIETNET
(7) 中国移动互联网CMNET
(8) 中国长城互联网CGWNET（建设中）
(9) 中国卫星集团互联网CSNET（建设中）
1.5 计算机网络的分类
1.5.1 计算机网络的不同定义
最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。因特网(Internet)是“网络的网络”。
1.5.2 几种不同类别的网络
不同作用范围的网络
?广域网W AN (Wide Area Network)
?局域网LAN (Local Area Network)
?城域网MAN (Metropolitan Area Network)
?个人区域网PAN (Personal Area Network)
2. 不同使用者的网络
从网络的使用者进行分类
?公用网(public network)
?专用网(private network)
3. 用来把用户
接入到因特网的网络。
接入网AN (Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。由ISP 提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。
1.6 计算机网络的性能
1.6.1 计算机网络的性能指标
1. 速率
比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。Bit 来源于binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等，速率往往是指额定速率或标称速率。
2. 带宽
“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s (bit/s)。
常用的带宽单位
千比每秒，即kb/s （103 b/s）
兆比每秒，即Mb/s（106 b/s）
吉比每秒，即Gb/s（109 b/s）
太比每秒，即Tb/s（1012 b/s）
请注意：在计算机界，K = 210 = 1024
M = 220, G = 230, T = 240。
数字信号流随时间的变化在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。
3. 吞吐量
吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4. 时延(delay 或latency)
传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
?处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
?排队时延结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和：
四种时延所产生的地方
5. 时延带宽积
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
6. 利用率
信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好。时延与网络利用率的关系根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。若令D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示D 和D0之间的关系：
1.6.2 计算机网络的非性能特征
?费用
?质量
?标准化
?可靠性
?可扩展性和可升级性
?易于管理和维护
1.7 计算机网络的体系结构
1.7.1 计算机网络体系结构的形成
相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。
“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。
关于开放系统互连参考模型
OSI/RM只要遵循OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。在市场化方面OSI 却失败了。
?OSI 的专家们在完成OSI 标准时没有商业驱动力；
?OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；
?OSI 标准的制定周期太长，因而使得按OSI 标准生产的设备无法及时进入市场；
?OSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。
两种国际标准
法律上的(de jure)国际标准OSI 并没有得到市场的认可。是非国际标准TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。
1.7.2 划分层次的必要性
计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。
网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议的组成要素
?语法数据与控制信息的结构或格式。
?语义需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
?同步事件实现顺序的详细说明。
划分层次的概念举例
主机1 向主机2 通过网络发送文件。
可以将要做的工作进行如下的划分。第一类工作与传送文件直接有关。确信对方已做好接收
和存储文件的准备。双方协调好一致的文件格式。两个主机将文件传送模块作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。
两个主机交换文件
再设计一个通信服务模块
再设计一个网络接入模块
分层的好处：
各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。层数多少要适当：
若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。
计算机网络的体系结构
计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。
1.7.3 具有五层协议的体系结构
TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。但最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。
五层协议的体系结构
?应用层(application layer)
?运输层(transport layer)
?网络层(network layer)
?数据链路层(data link layer)
?物理层(physical layer)
?应用层(application layer)
1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点
?实体(entity)：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
?协议：是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
?服务：在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
?协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
?服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP (Service Access Point)。
协议很复杂，协议必须把所有不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。看一个计算机网络协议是否正确，不能光看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。
1.7.5 TCP/IP的体系结构
沙漏计时器形状的
TCP/IP协议族
第2 章物理层
2.1 物理层的基本概念
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：
?机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。?电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
?功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
?过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
?数据(data)——运送消息的实体。
?信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。
?“模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。
?“数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。
?码元(code)——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
2.2.2 有关信号的几个基本概念
?单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
?双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
?双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带(baseband)信号和带通(band pass)信号
基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。
带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
几种最基本的调制方法
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。
最基本的二元制调制方法有以下几种：
?调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
?调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
?调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。
?正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)
2.2.3 信道的极限容量
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。
信道能够通过的频率范围：
1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
(2) 信噪比
香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。
信道的极限信息传输速率C 可表达为
C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以Hz 为单位）；
S 为信道内所传信号的平均功率；
N 为信道内部的高斯噪声功率。
香农公式表明：信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。若信道带宽W 或信噪比S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。
2.3 物理层下面的传输媒体
2.3.1 导向传输媒体
双绞线
?屏蔽双绞线STP (Shielded Twisted Pair)
?无屏蔽双绞线UTP (Unshielded Twisted Pair)
同轴电缆
?50 Ω同轴电缆
?75 Ω同轴电缆
光缆
?各种电缆
?光线在光纤中的折射
?光纤的工作原理
?多模光纤与单模光纤
2.3.2 非导向传输媒体
?无线传输所使用的频段很广。
?短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。
?微波在空间主要是直线传播。
?地面微波接力通信
?卫星通信
2.4 信道复用技术
2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用
复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。
频分复用FDM(Frequency Division Multiplexing)
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
时分复用TDM(Time Division Multiplexing)
时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM 帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM 帧的长度）。TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。时分复用可能会造成线路资源的浪费
统计时分复用STDM (Statistic TDM)
2.4.2 波分复用WDM
(Wavelength Division Multiplexing) 波分复用就是光的频分复用。
2.4.3 码分复用CDM
(Code Division Multiplexing) 常用的名词是码分多址CDMA (Code Division Multiple Access)。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的
抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。每一个比特时间划分为m 个短的间隔，称为码片(chip)。
码片序列(chip sequence)：每个站被指派一个唯一的m bit 码片序列。
如发送比特1，则发送自己的m bit 码片序列。
如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。
例如，S 站的8 bit 码片序列是00011011。
发送比特1 时，就发送序列00011011，
发送比特0 时，就发送序列11100100。
S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
CDMA 的重要特点：
每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。在实用的系统中是使用伪随机码序列。
码片序列的正交关系：
令向量S 表示站S 的码片向量，令T 表示其他任何站的码片向量。
两个不同站的码片序列正交，就是向量S 和T 的规格化内积(inner product)都是0：
码片序列的正交关系举例：
令向量S 为(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)，向量T 为(–1 –1 +1 –1 +1 +1 +1 –1)。把向量S 和T 的各分量值代入(2-3)式就可看出这两个码片序列是正交的。
正交关系的另一个重要特性：
?任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 。
?一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是–1。
CDMA 的工作原理
2.5 数字传输系统
1. 脉码调制PCM 体制
脉码调制PCM 体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话。
由于历史上的原因，PCM 有两个互不兼容的国际标准，即北美的24 路PCM（简称为T1）和欧洲的30 路PCM（简称为E1）。我国采用的是欧洲的E1 标准。
E1 的速率是2.048 Mb/s，而T1 的速率是1.544 Mb/s。
当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。
2. 同步光纤网SONET 和同步数字系列SDH
旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以下两个方面：
速率标准不统一。
如果不对高次群的数字传输速率进行标准化，国际范围的高速数据传输就很难实现。
不是同步传输。
在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。
同步光纤网SONET
同步光纤网SONET (Synchronous Optical Network) 的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。
第1 级同步传送信号STS-1 (Synchronous Transport Signal)的传输速率是51.84 Mb/s。光信号则称为第1 级光载波OC-1，OC 表示Optical Carrier。
同步数字系列SDH：
ITU-T 以美国标准SONET 为基础，制订出国际标准同步数字系列SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。
一般可认为SDH 与SONET 是同义词。SDH 的基本速率为155.52 Mb/s，称为第 1 级同步传递模块(Synchronous Transfer Module)，即STM-1，相当于SONET 体系中的OC-3 速率。SONET 标准定义了
四个光接口层：
计算机网络基础教案Newly compiled on November 23, 2020
《计算机网络基础》课程教案 教学过程 一、复习或导入 计算机网络是计算机科学技术的主要研究和发展方向之一，目前在社会上已广泛应用，本章向大家介绍计算机网络的基本知识，使同学深化计算机基础知识，提高计算机的应用技能，以适应信息社会发展的需要。本章的操作在全国一级中占10分，而高校一级中占20分，主要考使用Outlook2000收发电子邮件题目难度不大，望大家在认真做好相关实验，争取在考试中拿到满分。 二、讲授新课（教学环节设计、具体实施步骤） 1.计算机网络的发展 计算机网络发展的阶段划分 在20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远
程距离的雷达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机上进行集中处理与控制。世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，由美国高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）组织研制成功的。该网络称为ARPANET，它就是现在Internet的前身。 随着计算机网络技术的蓬勃发展，计算机网络的发展大致可划分为4个阶段。 第一阶段：诞生阶段 20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2 000多个终端组成的飞机定票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘，无CPU 和内存。如图1 随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机（FEP）。当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”，但这样的通信系统已具备了网络的雏形。 第二阶段：形成阶段 20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络（见图2）是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务，兴起于60年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连，而是由接口报文处理机（IMP）转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务，构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序，提供资源共享，组成了资源子图1 图 2
1.1认识计算机网络 一：【教材及学情分析】： 1：教材分析： 这一节主要讲解了计算机网络的产生、定义，功能，分类，概念性知识较多！教材重点突出，但相关知识不多，需要老师适当扩充！ 2：学情分析： 高二学生对计算机网络并不陌生，但是大多数学生对计算机网络的认识只是浏览网页、QQ聊天、网上看视频、网上购物等一些网络应用上。对计算机网络本身的功能和定义并不清楚 二：【教学目标】： ?1、知识目标 （1）理解计算机网络的基本定义， （2）了解计算机网络的发展历程， （3）掌握计算机网络的主要功能、分类； ?2、能力目标 培养学生的自主学习和对知识的归纳总结能力。 ?3、情感态度目标 感受网络的神奇作用，激发对网络技术的求知欲；【重点难点】： 重点：计算机网络的功能与分类 难点：计算机网络的定义、三要素 三：【教法、学法】 教法：
1：讲授法 2：启发式教学 3：理论联系实际 学法： 1：查阅资料法 2：自主探究法 3：归纳法 四：【教学环境】： 多媒体教室 五：【教学准备】： 多媒体课件 六：【教学过程】： 课前引入→网络功能→网络定义→网络分类 一、引入课题 大家平时上网一般在做些什么呢？ 设计意图：引入本节课题，集中学生注意力。 二、计算机网络功能 1、问题：咱们生活中很多地方都用到计算机网络，那么它有什么的功能？学生活动：分组讨论 设计意图：培养学生合作学习，小组讨论解决问题的能力。 2、小结计算机网络功能： ①数据通信。如：电子邮件、网上聊天等。
②资源共享。如：网上浏览新闻、网上查找学习资料等， 你可以查阅学习资料，浏览新闻，他也可以，大家都可以， ③分布处理。如：自动作战指挥系统 师生共同小结，得出结论设计意图培养学生提炼知识的能力探究计算机网络的组成和定义 三、计算机网络的定义 4、小结计算机网络定义，三要素 （1）计算机网络的概念 计算机网络是多台地理位置不同的、功能独立的计算机及其外部设备通过一定的通信线路（如双绞线、同轴电缆、光缆、微波等）和通信设备（路由器、交换机、网桥、HUB[集线器]、中继器等）连接起来，通过功能丰富的网络软件（网络操作系统、通讯协议）而实现资源共享和信息传递的一个系统 （2）计算机网络的三要素： ①多台地理上分散的独立的计算机； ②通信线路和通信设备； ③网络软件 四、认识计算机网络的分类 1、设问：大家平时听说过的网络类型有哪些？ 2、讲解：计算机网络分类方式有多钟，一般的分类方式是 1：按网络覆盖范围来分，分为：局域网(LAN)；城域网(MAN)；广域网(WAN)。 2：按传输介质分类 1、有线网（Wired Network） 采用同轴电缆，双绞线，光钎等物理介质来传输数据！ ⑴双绞线：其特点是比较经济、安装方便、传输率和抗干扰能力一般，广泛应用于局域网中。
教学内容:初识计算机网络 【教学目标】 知识技能: (1)了解计算机网络的主要功能、分类与拓扑结构; (2)理解计算机网络的基本概念, 过程与方法: (1)学习计算机网络的相关知识。 (2)能利用所学网络知识对实际问题进行分析探讨。 情感态度价值观: (1)感受网络的神奇作用,激发对网络技术的求知欲; (2)培养学生对知识的归纳总结能力,学会学习。【教学重点】计算机网络的组成与功能 【教学难点】计算机网络的分类 【教学时间】一课时。 【教学准备】多媒体网络教室、相关教学课件。 【教学过程】 一、引入课题 我们生活中哪些地方使用了计算机网络？ 学生活动:思考回答 设计意图:引入本节课题,集中学生注意力。 二、计算机网络的组成 1、问题:计算机网络有哪些部分组成？ 2、实践:组织学生查瞧计算机教室的网络结构。 3、探究:
(1)单独一台计算机能不能称为网络？(多台) (2)有了多台地理上分散的独立计算机系统,要成为网络,还需要什么呢？(网线) (3)大家玩游戏时,怎么判定输与赢呢？还得要有什么呢？(游戏规则) 设计意图:通过层层递进的问题,让学生对计算机网络有更深一层的认识。查瞧网络结构,加深认识。 4、小结计算机网络组成、定义 (1)计算机网络的组成: ①多台地理上分散的独立的计算机系统; ②传输介质与网络设备; ③通信协议 (2)计算机网络的概念 设计意图:培养学生提炼知识的能力 三、计算机网络功能 1、问题:咱们生活中很多地方都用到计算机网络,那么它有什么的功能？ 学生活动:分组讨论 设计意图:培养学生合作学习,小组讨论解决问题的能力。 2、小结 计算机网络功能: ①数据通信。如:电子邮件、网上聊天等。 ②资源共享。如:网上浏览新闻、网上查找学习资料等, ③分布控制与分布处理。如:自动作战指挥系统
教案 课程名称：《计算机网络》 授课对象： 授课章节：第三章 TCP/IP协议第一节 IP编址方案 课时安排：2节课 90分钟 授课教师： 一、教学目的与要求 1.掌握IP地址的概念、格式和分类； 2.掌握子网掩码的作用及划分子网的方法。 二、教学重点与难点 1.教学重点：IP地址的格式和分类； 2.教学难点：IP地址的格式和分类、通过子网掩码划分子网的方法。 三、教学方式 以理论讲授为主，通过课堂提问、讨论的方式开展互动，加强教学效果。四、教学过程的设计和组织 第三章 TCP/IP协议 首先回顾前面章节所讲的计算机网络体系结构，引出网络分层协议的工业应用标准——TCP/IP协议。思考并讨论以下问题： 1.现实生活中我们用身份证来标识每一个公民，在复杂的网络世界如何 标识每一台计算机？ 2.学校采用学校->学院->系->专业->班级的分层体系管理学生，网络世 界如何管理计算机呢？ 3分钟左右，让学生举手回答，可能有以下情况： 对第一问：一种情况是给网络中每台计算机取一个名字；或者给每一台计算机一个编号…… 对第二问：一种情况是我们将网络按照行政区域分层管理；或者将计算机网络按照类似于学校分层管理的方式管理…… 讨论中有可能出现继续提问：取名字如何保证统一性；编号如何保证唯一性；
分层如何确定层次性…… 教师根据上述问题及其讨论情况开展点评，指出IP地址就是用来标识网络中计算机的编址方案，不仅解决了第一个问题，也同时解决了网络计算机的层次问题。 第一分节 IP编址方案 1．IP地址定义和作用 对比现实生活中身份证制度，不管某个人什么名字、什么民族、什么地区、什么性别，但都有唯一的18位身份标识，参照身份证制度提出IP地址概念。 IP地址：就是因特网上的每台主机被分配的唯一地址，也称为互联网地址，用于所有与该主机的通信中。 举例IP地址和我们的家庭地址的联系；IP地址与电话号码的联系。 思考：为什么要使用IP地址？（2分钟） 原因（在同学们回答基础上归纳提出）： ●可以通过IP地址屏蔽各种物理网络的地址差异； ●每种网络都有各自的技术特点，其物理地址各不相同； ●统一物理地址的表示方法不现实； ●互联网对各种物理网络地址的“统一”可以通过IP地址在网络层完成。 2．IP地址的格式 提问：再次对比IP地址和身份证编号，提问学生身份证编码的格式如何，是否对IP地址的设计有借鉴作用。 在学生回答后，列举成都地区的身份证编号如510101************，分析该身份证号编码的规则1-2位表示省、自治区、直辖市代码，3-4位表示地级市、盟、自治州代码，5-6位表示区县代码；7-14位表示出生年月日；15-17位为顺序号，18位为校验码。根据上述分析得出其编制规则，即地区编码+出生日期+区分码。由此引出IP地址的格式。 一个完整的IP的地址由一组32位(bit)二进制组成，每8位为一个分段(Segment)，共分为4段，段与段之间用小圆点.隔开。如： 11001010.01110000.01010001.00100010 这种表示方式称为“点分二进制表示法”。
计算机网络 一、教学内容分析 计算机网络是第10章走进网络世界第1节的内容，本节属于《纲要》第三阶段中“信息的发布和交流”中的一个模块，主要讲网络的意义、计算机网络的概念和常见的网络设备。本节的理论性较强，内容也相对抽象一些，因此更需要教师激发学生的兴趣，帮助学生理解。其中网络设备和功能是教学难点，需要老师精辟形象的讲解，恰当的演示和学生的仔细思考观察才能达到较好的教学效果。 二、学生情况分析 本节课面对的是初二学生，对于初二年级的学生来说，上网都经历过，但对于计算机网络的概念及功能却了解的不多，组建计算机网络所需要的设备、传输介质，学生平常很少有机会接触，更是知之甚少。因此需要通过多种教学方法，引导学生积极思考，大胆探究，从而更好地帮助学生理解知识点。 三、教学目标 （一）知识与技能 1、了解身边的广义网络及其作用。 2、理解计算机网络的概念及功能，并在日常应用中能够区分各个功能的应用。 3、理解计算机网络的分类，并能够加以区分。 4、认识常见的网络设备及功能。 5、了解常见的传输介质及特点。 6、了解常见的上网方式及特点，能够了解最常见的家庭ADSL共享上网方式所需要的硬件设备和连接情况。 （二）过程和方法 通过类比，让学生理解计算机网络的概念和功能。结合网络连接图让学生认识网络中的设备及作用，最后通过游戏的方式让学生了解家庭ADSL共享上网所需的设备及连接方法。 （三）情感态度和价值观 培养学生自主学习、合作学习的能力，通过一个搞笑的flash小短片，提高学生充分利用网络拓展知识的意识。 （四）行为与创新 采用多种形式教学，激发学生学习的热情，让学生学习从被动转变为主动。 四、教学重难点 （一）教学重点 理解计算机网络的概念和功能，了解常见的上网方式及特点。 认识常见的网络设备及功能
网络通信电子教案 【教学目标】 1.描述网络的结构，包括成功通信所需的设备和介质。 2.说明协议在网络通信中的功能。 【教学内容】 2.1 通信平台 2.1.1 通信要素 ?三个共同的要素 消息来源 通道 消息的目的地址 2.1.2 传达消息 分段–将通信划分为多个片段 ?多路复用–交替发送经过介质的片段. ?表示多个片段以便定向和重组.标示用于在片段到达时对其排序和重组 2.1.3网络的组成部分 ?设备和介质是网络的物理要素，即硬件. ?服务和过程是网络设备上运行的通信程序，称为软件。 2.1.4 终端设备及其在网络中的作用 ?终端设备包括: ?计算机（工作站、笔记本电脑、文件服务器、Web 服务器） ?网络打印机 ?V oIP 电话 ?安全摄像头 ?移动手持设备（如无线条码扫描仪、PDA） 2.1.5 中间设备及其在网络中的作用 ?这些设备将每台主机连接到网络，并且可以将多个独立的网络连接成网际网络。 中间网络设备包括: 网络接入设备（集线器、交换机和无线接入点） 网间设备（路由器） 通信服务器和调制解调器 安全设备（防火墙） 中间网络设备上运行的进程执行以下功能: 1.重新生成和重新传输数据信号 2.维护有关网络和网际网络中存在哪些通道的信息 3.将错误和通信故障通知其它设备 4.发生链路故障时按照备用路径转发数据 5.根据QoS 优先级别分类和转发消息 6.根据安全设置允许或拒绝数据的通行
7.中间设备可控制数据的路径但并不会生成或更改数据的内容. 2.1.6 网络介质 ?现代网络主要使用三种介质来连接设备并提供传输数据的途径。这三种介质是: ?无线传输 ?铜缆与光线 电缆内部的金属电线 玻璃或塑料纤维（光缆） 2.2 LANs, W ANs, 和网际网络 2.2.1 局域网 ?为家庭、建筑或园区提供服务的网络视为局域网（LAN） ?网络基础架构在以下方面可能存在巨大差异: 覆盖的区域大小 连接的用户数量 可用的服务数量和类型 2.2.2 广域网 ?分布于不同地区的局域网由称为广域网的网络连接在一起 2.2.3 The Internet –由多个网络组成的网络 ?internet由相互连接的网络组成. ?LANs 和W ANs 可连接成网际网络. 2.2.4 网络表示方式 ?需要牢记的重要术语包括: ?网络接口卡 ?物理端口 ?接口 2.3 协议 2.3.1 用语规范通信的规则 ?该议定的重要性，以及他们如何使用，以方便通信数据网络 一个协议制定一套规则 2.3.2 网络协议 ?网络协议确保设备通信成功. ?协议规范消息的格式和结构 ?网络设备共享有关于其他网络之间通信的信息时使用的流程. ?设备之间传送错误消息和系统消息的方式与时间. ?数据传送会话的建立和终止. 2.3.3 协议簇和行业标准 标准是指已经受到网络行业认可，经过标准化组织批准的流程或协议. 2.3.4 协议的交互 Web 服务器和Web 浏览器之间的交互是协议簇在网络通信中的典型应用示例. 2.3.5 技术无关协议 网络协议描述的是网络通信期间实现的功能。 许多不同类型的设备可以使用相同的协议集通信.这是因为协议指定的是网络功能而非支持此功能的底层技术
《计算机网络》 教案 苏继斌
《计算机网络》课程教学设计 一、课程定位 本课程是面向全校本科各专业学生的一门重要的公共工程技术基础课程，是理论和实践紧密结合的一门课程，是提高学生信息素质和工程素养的一门重要的基础课程。通过本课程的教学，使学生能够系统地掌握计算机网络的基本概念、核心原理和常用的组网技术，为今后从事基于信息系统的作战、指挥、训练工作奠定必要的工程技术基础。 二、教学对象 《计算机网络》课程的授课对象是全校本科各专业学生，他们具有基础较好，理解能力强，有强烈的求知欲的特点，并且对计算机网络已有一些初步的认识，接触和使用过不少网络应用。他们希望通过课程学习了解计算机网络内部的工作原理，利用所学知识能解决一些在网络应用方面的实际问题。本课程要求学生具备计算机系统硬件、软件以及通信方面一些必要的基础知识。 三、课程教学目标 通过本课程的教学，使学生能够系统地掌握计算机网络的基本概念和核心原理，掌握因特网一些重要协议和常用网络设备的基本工作原理。培养学生学习复杂系统工作原理的能力；培养学生科学思维能力和自主学习能力，培养学生分析问题、归纳和综合知识的能力；培养学生理论指导实际，灵活利用所学原理与知识分析和解决实际网络应用中的问题的能力。通过本课程的教学提高学生的信息素质，以适应未来..….的需要。同时通过本课程的教学，可以为学习计算机、通信、信息类专业课程打下坚实的理论基础，为今后从事……工作奠定必要的工程技术基础。
四、课程教学内容设计 本课程教学分为理论教学（44学时）和实践教学（12学时）两部分。理论教学借助计算机网络五层原理性体系结构来组织教学内容，以因特网为实例，围绕基本概念和基本原理，按照：概述、物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层的顺序讲授各层内容，最后教授与以上各层都相关的网络安全。 一是概述。使学生对整个计算机网络和因特网的功能、构成有一个整体粗略的了解。了解分组交换的基本原理和特点。理解什么是网络协议，网络协议的分层体系结构及各层的基本功能。 二是物理层。主要让学生理解一些数据通信方面的基础知识和物理层能为上层提供什么样的服务，为理解上层协议的工作原理提供一定的基础知识。 三是数据链路层。掌握计算机网络的底层技术：数据链路层要解决的几个基本问题，重点是媒体访问控制和局域网技术。 四是网络层。网络层是计算机网络的核心，掌握网络层是理解整个计算机网络的工作原理的关键，要掌握IP地址、分组转发、路由选择、网络互联等计算机网络的核心技术和重要概念。还要掌握网络层和数据链路层的关系，以及将网络虚拟化链路的概念。 五是运输层。理解运输层在网络分层体系结构中承上启下的重要地位，掌握可靠数据传输和TCP的工作原理，掌握流量控制和拥塞控制的基本原理和方法。 六是应用层。由于学生对网络应用的使用较为熟悉，应用层主要是使学生理解应用层是如何利用下层提供的服务来实现各种网络应用的，理解应用层协议所要解决的问题。理解典型网络应用的基本原理。
第二单元设计与构建办公网络 任务一需求分析与网络设计 一、提出任务 1、提出任务 本任务要求分析客户对网络的需求，并且根据客户的需求对网络进行规划与设计。 2、解决问题 通过本任务的学习，学会需求分析和网络设计的基本方法和要点。 二、教学目标 1、知识目标 (1)掌握客户的需求一般包括哪些 (2)掌握怎么对客户的需求进行分析 (3)掌握网络规划和设计的方法 2、能力目标 掌握与客户沟通的技巧，详细了解客户对网络功能的各种要求。 3、情感目标 通过实践，具有初步需求分析和网络设计的能力。 三、教学分析与准备 1、教学重点 (1)了解客户需求的内容 (2)了解客户对网络功能的要求 (3)利用示意图或图表将用户的需求呈现出来，总结网络工程所需设备和连接方法。 (4)网络规划与设计 2、教学难点 详细分析客户需求，并帮助用户透过现象扩展需求 3、教学方法 任务驱动学习和协作学习、探究学习相结合 4、课时安排 2课时 5、教学环境 多媒体网络教室或网络实验室
五、拓展练习 1.某学校要组建一个56台计算机的学生机房，试着对学校即将建设的学生机房进行需求分析。 2.如果这个计算机机房长12M，宽为6M，机柜放在机房一端的中心位置，估算该机房所需要的双绞线的数量。 3.如果一个办公区域有45台计算机和2台服务器，估算该区域需要多少信息插座，多少个水晶头。水晶头按实际数量的1.1比例计算。
任务二绘制拓扑图 一、提出任务 1、提出任务 在本任务中要能够熟练应用Microsoft Office Visio 2003软件绘制网络工程方案的拓扑图。 2、解决问题 通过本任务的学习，学会绘制拓扑图的基本方法和要点。 二、教学目标 1、知识目标 (1)掌握Microsoft Office Visio 2003的使用方法 (2)能够应用Microsoft Office Visio 2003绘制拓扑图 2、能力目标 掌握应用Microsoft Office Visio 2003软件绘制网络工程方案的拓扑图，提高动手能力，加深网络拓扑结构的理解 3、情感目标 通过参加科学探究活动，具有简单应用Microsoft Office Visio 2003的能力。 三、教学分析与准备 1、教学重点 应用Microsoft Office Visio 2003绘制拓扑图。 2、教学难点 形状模块的编辑与连接。 3、教学方法 任务驱动学习和协作学习、探究学习相结合 4、课时安排 2课时 5、教学环境 多媒体机房
1.1认识计算机网络 【教学目标】： 1、知识技能： （1）了解计算机网络的主要功能、概念和分类； （2）了解网络的拓朴结构； 2、过程与方法： （1）学习计算机网络的相关知识。 （2）能利用所学网络知识对实际问题进行分析探讨。 3、情感态度价值观： （1）感受网络的神奇作用，激发对网络技术的求知欲，参与网络技术学习的态度。 （2）认识到信息技术飞速发展的同时，推动人类学习，生活方式的深刻变革，了解社会发展和科技进步的相互作用。 【重点难点】： 重点：计算机网的定义、三要素 难点：网络的拓朴结构 【教学课时】： 1 课时 【教学环境】：多媒体教室 【教学准备】：多媒体课件 【教学过程】： 一、课前准备： 1、作好学生工作，让学生明白广东省即将实行全行全省信息技术等级考试。 2、明确网络技术应用的学习方法和学习内容体系结构： 组网——建网——用网——建网站——作网页 二、新课引入： 计算机网络技术的发展和普及日益改变着我们的学习和生活，各种各样的网络应用让我们眼花缭乱，因特网让我们真正体会到信息爆炸的威力……，这节课我们一起来谈谈我们对计算机网络的认识。 三、计算机网络的定义（重点）：（展示课件，讲解） 1、学生阅读P2-3并尝试概括三个案例各体现计算机网络的什么功能。 2、定义：计算机网络是一种地理上分散、具有独立功能的多台计算机通过软、硬件设备互连，以实现资源共享和信息交换的系统。
3、构计算机网络三要素： ①两台或两台以上独立的计算机 ②通信设备和传输介质 连接计算机与传输介质、网络与网络的设备。常用的设备有路由器、网络适配器、交换机、网桥、光电转换器等。 ③网络软件：包括网络操作系统和网络协议 计算机网络操作系统是网络用户和计算机网络的接口。网络用户通过网络操作系统请求网络服务。网络操作系统的任务就是支持局域网络的通信及资源共享。网络操作系统则承担着整个网络范围内的资源管理，支持各用户间的通信。常用的网络操作系统有Windows NT、Net Ware、UNIX等。 网络协议：计算机之间要交换信息，彼此就需要一个统一的规则，这个规则成为“网络协议”（Protoc ol TCP/IP)。 4、计算机网络的功能 ①数据通信如：电子邮件、网上聊天等。 ②资源共享如：网上浏览新闻、网上查找学习资料等，学校的电子阅览室。 ③数据信息的集中和综合处理如：办公自动化电子数据交换远程教育(Distance Educatio n) 电子银行(E-Banking) 电子商务(Electronic Commerce) 四、计算机网络的产生与发展 因特网起源于一个名叫ARPANET的广域网。1969年由美国国防部高级研究计划署创办最初只连接了位于不同地区的四台计算机（如下图所示）。起先是用于军事科学上，后来用于商业和民用业。1983年正式命名为Internet，即因特网。 60年代：计算机互连系统这个阶段的典型代表是60年代后期由美国国防部资助、国防部高级研究计划局主持研究建立的ARPA网（ARPANET）。ARPANET网络利用租用的通信线路把位于洛杉矾的加利福尼亚大学、位于圣芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大学以及位于盐湖城的犹它州州立大学的计算机主机连接起来，构成了专门完成主机之间通信任务的通信子网。通过通信子网互连的主机负责运行用户程序，向用户提供共享资源，它们构成了资源子网。 70年代，出现局域网； 80年代，CCITT建立了使用国际线路传输声音数据的国际标准，ISO制定了计算机网络的开放型互联模型OSI (Open System Interconnection)，1984年。 90年代，计算机网络发展成为社会重要的信息基础设施。 21世纪，是网络功能不断完善、速度更快、更普及。 80年代网络进入中国，90年代是中国计算机网络大发展的年代。
《计算机网络技术》项目教学设计 项目一揽表
项目一网络规划 任务一网络组建过程 一、任务描述： 以网络组建项目为载体，在多媒体教师组织教学过程，以校园网为学习环境，通过完成任务需求分析、网络的规划设计、网络拓补设计、网络地址规划、网络安全防范等来掌握网络组建的开发流程及网络中的一些基本概念。使学生网络总体规划有大致了解，以便于网络技术的学习。
二、教学目标： 1、能掌握整个网络组建的流程； 2、能理解并熟悉常见中小型企业的网络系统集成方案； 3、能清楚网络招标的流程并理解网络标书的格式及书写方法； 三、教学资源： 1、《计算机网络基础与组网》教学指导材料和多媒体课件； 2、网络标书的实例； 四、教学组织： 1、不分组，要求每个学生独立完成项目； 2、教师讲解在完成学习任务过程中必须使用的知识和技术，分析学习任务的内容和要求，学生在教师的辅导下独立完成项目开发任务； 3、最后，教师布置课后的练习任务和进一步学习和阅读的内容。 五、教学过程 六、评价方案
任务二网络体系结构 一、任务描述： 计算机网络体系结构在该课程的学习中占有举足轻重的作用，这部分知识的掌握直接影响到对于网络理论部分的理解。该项目以分层的优势为开端，介绍了整个网络的工作过程。通过有效利用多媒体手段，将抽象的分层形象化，培养学生的理论知识的掌握能力。 二、教学目标： 1、理解分层的意义； 2、了解OSI模型中每层的主要作用； 3、了解层与层之间的联系； 4、能了解OSI模型与TCP/IP体系结构模型的区别。 三、教学资源： 1、《计算机网络基础与组网》教学指导材料和多媒体课件 四、教学组织： 1、不分组，要求每个学生独立完成项目； 2、教师讲解在完成学习任务过程中必须使用的知识和技术，分析学习任务的内容和要求，学生在教师的辅导下独立完成项目开发任务； 3、最后，教师布置课后的练习任务和进一步学习和阅读的内容。 五、教学过程 六、评价方案
第1章计算机网络基础 一、素质教育目标 （一）知识教学点 让学生了解计算机网络，掌握Internet基础知识 （二）能力训练点 适应以Internet为代表的信息技术所构造出来的网络虚拟世界，培养学生具有较 强的信息获取和应用的能力 二、教学重点 掌握IP地址格式和DNS的结构，掌握Internet的应用 三、课时安排 2课时 四、教学步骤 第一课时计算机网络基础知识 （一）教具准备 多媒体幻灯片：网卡、调制解调器、集线器、交换机、双绞线、同轴电缆、光纤 （二）教学过程 [设置情境] 师： 21世纪是一个信息的时代，我们的生活因此而更加方便快捷。例如银行的通存通兑，我们在赣州存入一笔钱款，马上就可以在全省甚至全国任何一个网点取出这笔钱款。为什么其它银行能够准确、快捷地知道这些信息？ 答案就是：计算机网络。 [探索研究] 1、什么是计算机网络？ 多台计算机才能构成网络 必须具备的条件通信设备和通信线路连接 约定共同语言——协议，INTERNET使用的协议即TCP/IP 将分布在不同地理位置 ．．．．．．上的具有独立功能的多台计算机系统 ．．．．．．．． ．．．．．．．，用通信设备和通信线 路连接 ．．．．．，以实现计算机之间的相互通信、资源共享的系统。 ．．的支撑软件 ．．．起来，再配有相应 2、计算机网络如何分类？ 衡量计算机网络性能的重要指标：传输速率（也叫带宽），单位是位/秒（bps） 1bps表示一秒传输1位的信息量 1个字母、数字占1个字节，1个汉字占2个字节，而1个字节等于8位 例：假设网络带宽为8bps,现打开一个仅包含你名字的网页，需要多少时间才能完全显示出你的名字？ 3、计算机网络有哪些部分构成？ 计算机网络系统由三部分组成：硬件系统、软件系统、网络信息
第一节：计算机网络的组成与分类 学习目的： 1、了解计算机网络的组成与分类 2、知道日常家庭组网所需的网络设备 3、结合校园网，小结什么是计算机网络 学习重点： 1、计算机网络的组成 学习难点： 1、了解计算机网络的组成、分类。 学习内容：一、什么是计算机网络 生活中我们接触到各种“网络”，如电话网络、电视网络等等。我们通过因特网浏览网页、收发电子邮件、到BBS论坛参加讨论，通过网络共享文件，实现文件传送，通过网上商店进行购物等。那么什么是计算机网络、计算机网络由什么组成呢计算机网络分为哪几类呢 计算机网络: 计算机网络是多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过传输介质和通信设备连接，使用网络软件相互联系，实现数据通信和资源共享的系统。 二、计算机网络的组成 （1）两台或两台以上独立的计算机； （2）传输介质与通信设备； （3）网络软件。 实现资源共享与数据通信，这是计算机网络的基本功能。 三、计算机网络的分类
根据计算机网络的覆盖范围可以分为局域网、城域网、广域网等 局域网：（Local Area Network）LAN 是指将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网一般指分布于几公里范围内的网络，局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。目前我国常见的局域网类型包括：以太网（Ethernet）、异步传输模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）等，它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网——一种总线结构的LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。 城域网：（Metropolitan Area Network）MAN 的覆盖范围就是城市区域，一般是在方圆10km--60km 范围内，最大不超过100km。它的规模介于局域网与广域网之间，但在更多的方面较接近于局域网，因此又有一种说法是：城域网实质上是一个大型的局域网，或者说是整个城市的局域网。 广域网：(Wide Area Network)WAN 连接地理范围较大，一般跨度超过100km，常常是一个国家或是一个洲。中国公用分组交换网（CHINAPAC）、中国公用数字数据网（CHINADDN），以及中的国家教育和科研网（CERnet）， CHINANET等都属于广域网。Internet就是全球最大的广域网。
计算机网络教案 课程名称计算机网络（160012140） 学时学分 48学时（3学分） 系部信息科学与技术
本课程教学总体安排 课程名称：计算机网络 课程性质与类型：专业必修课 总学时、学分：48学时、3学分 教学目的与要求： ●目的： 培养高素质、拥有创新能力的网络设计人才和高级网络管理人才。 ●要求： 本课程的教学目标是使学生理解计算机网络的基本概念和原理，并掌握运用所学知识建设、配置、管理和维护网络的技能，以及培养学生在网络上获取、加工、发布信息的能力。具体来讲，就是使学生能够“懂、建、管、用”网络：“懂”是理解网络原理、相关协议和标准； “建”是掌握组建网络的工程技术； “管”是学会管理、配置和维护网络； “用”是在学会基本应用的基础上，学会使用将网络作为信息发布和管理的平台。教材及参考书目： ●教材：《计算机网络(第5版)》，谢希仁编著，电子工业出版社。 ●参考书目： 1.https://www.doczj.com/doc/6116621424.html,/computer/index 2.《计算机网络（第4版）》，Andrew S. Tanenbaum著，潘爱民译，清华大学出版社。 3.《计算机网络知识要点与习题解析》，哈尔滨工程大学出版社。 4.《数据通信与计算机网络(第2版)》，高传善、毛迪林、曹袖主编，高等教育出版社。 5.《计算机网络(第2版)》，吴功宜编著，清华大学出版社。 考核方式及成绩计算方法： ●考核方式：闭卷 ●成绩计算方法：期未考试成绩70%,平时成绩20%,实验成绩10%。
课程教学日历 课程名称：计算机网络授课学期：2010~2011第一学期周次章节及教学内容累计学时 1~2 第1章概述 1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述 1.2.1 网络的网络 1.2.2 因特网发展的三个阶段 1.2.3 因特网的标准化工作 1.3 因特网的组成 1.3.1 因特网的边缘部分 1.3.2 因特网的核心部分 1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别 1.5.1 计算机网络的定义 1.5.2 几种不同类别的网络 1.6 计算机网络的性能 1.6.1 计算机网络的性能指标 1.6.2 计算机网络的非性能特征 1.7 计算机网络体系结构 1.7.1 计算机网络体系结构的形成 1.7.2 协议与划分层次 1.7.3 具有五层协议的体系结构 1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点 1.7.5 TCP/IP的体系结构 6 3~4 第2章物理层 2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.2.1 数据通信系统的模型 2.2.2 有关信道的几个基本概念 2.2.3 信道的极限容量 2.3 物理层下面的传输媒体 2.3.1 导向传输媒体 2.3.2 非导向传输媒体 2.4 信道复用技术 2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 2.4.2 波分复用 2.4.3 码分复用 2.5 数字传输系统 6
计算机网络教案 第一章计算机网络基础 本章主要内容 1.1计算机网络的定义 1.2计算机网络组成与功能 1.3计算机网络的发展 1.4计算机网络的分类 1.5计算机网络拓扑结构 1.6计算机网络传输介质 1.1 计算机网络的定义 1. 定义：把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的软件和协议的管理下实现网络中资源共享系统 2. 由定义可知： (1) 计算机网络是― 通信技术‖ 与― 计算机技术‖ 的结合产物 (2) 数据交换是基础，资源交换为目的 1.2 计算机网络的组成 组成: 通信子网，资源子网 1、通信子网 (1) 功能：完成网络的通信数据的存储转发 具体的有：差错控制；流量控制；路由选择；网络安全；流量计费。 (2) 构成：网络结点+ 通信线路 2. 资源子网 (1) 功能：提供网络资源共享，处理数据能力 (2) 构成：主机系统( 硬件+ 软件) 1.3 计算机网络的发展 第一阶段（50 年代）：计算机通信网络，特征是计算机与终端互连，实现远程访问。
1 ．具有远程通信功能的单机系统 解决了多个用户共享主机资源的问题 存在问题：主机负担重，通信费用高 2、具有远程通信功能的多机系统 解决了主机负担重、通信费用昂贵的问题。 主要问题：多个用户只能共享一台主机资源 第二阶段（60 年代）：计算机通信系统，特征是计算机与计算机互连 采用分组交换技术实现计算机—计算机之间的通信，使计算机网络的结构、概念都发生了变化，形成了通信子网和资源子网的网络结构主要问题：网络对用户不是透明的 第三阶段（70年代中期—80年代末期）：现代计算机网络阶段，特征是网络体系结构的形成和网络协议的标准化 在计算机通信系统的基础之上，重视网络体系结构和协议标准化的研究，建立全网统一的通信规则，用通信协议软件来实现网络内部及网络与网络之间的通信，通过网络操作系统，对网络资源进行管理，极大的简化了用户的使用，使计算机网络对用户提供透明服务。 局域网技术出现突破性进展。 网络计算的新时代 帧中继；异步传输模式ATM；波分多路复用WDM。 1.4 计算机网络的分类 1. 按网络地理覆盖范围划分 (1) 局域网(LAN): 是由一系列用户终端和具有信息处理与交换功 能的节点及节点见的传输线路组成，限制在有限的距离之内，实现各计算机间的数据通信，具有较高的网络传输速率，局域网范围一般不超过10KM ，往往局限于企事业单位内，组建局域网具有组建灵活，成本低廉，运行可靠，速度快等优点。 (2) 城域网(MAN): 也称都市网，它的覆盖范围一般是一个城市，它是在局域网不断普及，网络产品增加，应用领域拓展等情况下兴起的。它是将一个城市范围的局域网互连起来，以得到更高的数据传输速 率
计算机网络教案
第1 章概述 计算机网络 ?在信息时代的作用 ?因特网(Internet)的发展 ?因特网的意义 最重要的功能： ?连通性——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。 ?共享——即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。 1.2 因特网概述 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。互联网是“网络的网络”(network of networks)。连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。 网络与因特网： ?网络把许多计算机连接在一起。 ?因特网则把许多网络连接在一起。 1.2.2 因特网发展的三个阶段： ?第一阶段是从单个网络ARPANET 向互联网发展的过程。 ?第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 ?第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP 结构的因特网。 万维网WWW 的问世： 因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出因特网究竟有多大。因特网的迅猛发展始于20 世纪90 年代。由欧洲原子核研究组织CERN 开发的万维网WWW (World Wide Web)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。 1.2.3 关于因特网的标准化工作 制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段 ?因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是RFC 文档。 ?建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC 文档。 ?草案标准(Draft Standard) ?因特网标准(Internet Standard) 1.3 因特网的组成 从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块： (1) 边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。 (2) 核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。 1.3.1 因特网的边缘部分 处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)。 “主机A 和主机B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机A 上的某个程序和运行在主机B 上的另一个程序进行通信”。即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信” 两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类： ?客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式 ?对等方式（P2P 方式）即Peer-to-Peer方式 1. 客户服务器方式
《计算机网络基础》课程教案 必修课、限选课□、公选□、其它□ 理论课、讨论课□、实验课□、习题课□、其它□ 教学过程 一、复习或导入 计算机网络是计算机科学技术的主要研究和发展方向之一，目前在社会上已广泛应用，本章向大家介绍计算机网络的基本知识，使同学深化计算机基础知识，提高计算机的应用技能，以适应信息社会发展的需要。本章的操作在全国一级中占10分，而高校一级中占20分，主要考使用Outlook2000收发电子邮件题目难度不大，望大家在认真做好相关实验，争取在考试中拿到满分。 二、讲授新课（教学环节设计、具体实施步骤） 1.计算机网络的发展 计算机网络发展的阶段划分 在20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（Semi-Automatic
Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远程距离的雷达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM 计算机上进行集中处理与控制。世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，由美国高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）组织研制成功的。该网络称为ARPANET，它就是现在Internet的前身。
随着计算机网络技术的蓬勃发展，计算机网络的发展大致可划分为4个阶段。第一阶段：诞生阶段 20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2 000多个终端组成的飞机定票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘，无CPU和内存。如图 1 随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机（FEP）。当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”，但这样的通信系统已具备了网络的雏形。 第二阶段：形成阶段 20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络（见图2）是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务，兴起于60年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连，而是由接口报文处理机（IMP）转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务，构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序，提供资源共享，组成了资源子网。这个时期，网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”，形成了计算机网络的基本概念。 图1 图 2
课程名称：计算机应用 任务名称：通过光纤宽带接入Internet——Internet的接入 项目六网络应用基础 任务名称任务 1 通过光纤宽带接入Internet——Internet 的接入 备课时间授课班级 教学目标 教学重点教学难点 授课时数4 授课时间 知识目标： 1.了解Internet的主要接入方式。 2.了解 URL、IP 地址、域名、 TCP/IP 协议等基 本概念。 技能目标： 1.能利用路由器组建支持有线及无线连接的家 庭局域网。 2.能配置路由器接入 Internet 。 3.能将计算机等设备以有线或无线的方式连 接路由器，访问 Internet 。 能利用路由器组建支持有线及无线连接的家庭局域网。 1.能配置路由器接入 Internet 。 2.能将计算机等设备以有线或无线的方式连接路由器，访 问 Internet 教学方法 讲授法、任务驱动法、操作演示教学法、启发式教学资源 教材、教学课件、网络设备、工具学情分析教学反思
教学 教学内容 环节 组织点名做好上课前准备工作 教学 某顾客新房刚刚完成装修，已向电信运营任务 商办理了家庭光纤宽带，现委托学院“前程电描述 脑公司”为其组建家庭局域网，使家中的计算机、手机、平板电脑等设备能够正常上网。 作为“前程电脑公司”的一名员工，公司引导 委派你前去完成任务，你应该做什么准备呢？问题事先需要了解哪些网络知识？ 学生教学手与教段与方 师活法 动 起立 问好 教师描讲授法述任务任务驱动 学生倾法 听思考 教师提任务驱动出问题法 学生思启发式考，查 询资料 小组回 答 知识点拔 计算机网络是指将地理位置不同的具有独 立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信 线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软 件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源 共享和信息传递的计算机系统。 一、主流 Internet接入方式 1.光纤宽带接入 多媒体 教师根 课件 据学生 讲授法 回答问 题情 况，进 行相关特点：传输速率高，抗干扰能力强，可以