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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
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