计算机网络教案word版.docx
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计算机网络教案word版
吉林工商学院教案
2010——2011学年第一学期第1周至第15周
课程名称
计算机网络
课程性质
必修、专业
总学时60
理论:
46学时
实验:
14学时
任课教师
桑磊、高玉喜
职称
讲师
授课专业班级
应用08304、08305、软件09307
教材名称
《计算机网络基础》
主编
杜煜
出版社及
出版时间
人民邮电出版社2010年2月
教学目的和
要求
使学生掌握计算机网络的原理,理解计算机网络的一系列标准和协议,了解计算机网络的新技术,为进一步学习局域网技术、网络编程等课程及将来计算机网络的实际应用打下坚实的基础。
通过本课程的学习,使学生掌握计算机网络的基本概念、了解数据通信的基本原理。
掌握计算机网络协议,并以OSI体系结构为主线,全面理解广域网、局域网和互联网的分层协议。
要求学生对计算机网络的设计与集成、网络的软硬件、局域网的布线系统、网络互连,Internet网络的应用及网络安全等方面的内容有较深的认识与理解。
教学重点
和难点
计算机网络概论、数据通信、OSI参考层、局域网技术、网络互联技术等
教学方法和手段
多媒体教学、实验室教学
主要参考资料
谢希仁.《计算机网络》.电子工业出版社,2002年
张鹤峰.《计算机网络技术(第2版)》.大连理工大学出版社,2006.12
第章教学进程
系部检查
意见:
签字:
年月日
意见:
签字:
年月日
意见:
签字:
年月日
学院部门检查
年月日
吉林工商学院2010-2011学年上学期教学进度表
任课教师:
高玉喜所属系部、教研室:
计算机网络课程名称:
计算机网络
授课总学时数:
60理论学时数:
46实验学时数:
14授课班级:
应用08304.08305
周
次
课堂讲授
(课程章节、题目,教学内容提要)
授课
时
数
课堂作业、课堂讨论(写明题目)、
实验、测验等
课外作业、答疑、辅导等
参考
书籍
第
1
周
第一章:
计算机网络概论
1.1计算机网络的形成发展
1.2计算机网络定义与功能
1.3计算机网络组成
1.4计算机网络的分类
4
查询资料分析对计算机网络的认识并熟悉网络的基本架构
思考:
给出计算机网络的几个不同方面的概念并阐述
计算机网络基础(第三版)
第
2
周
第一章:
计算机网络概论
1.5计算机网络拓扑结构
1.6计算机网络的拓扑结构
4
根据所学设计出符合本单位特色的计算机网络拓扑结构并图示说明
作业一:
各种编码方式的比较及绘画。
计算机网络基础(第三版)
第
3
周
第二章:
数据通信的基础知识
2.1基本概念
2.2数据的传输
4
完成实验一:
使用串行接口直连两台计算机
思考:
差错控制技术的计算。
比较各种交换技术的不同。
计算机网络基础(第三版)
第
4
周
第二章:
数据通信的基础知识
2.3数据传输的同步方式
2.4数据的编码和调制技术
2.5数据交换技术
4
讨论1:
存储转发交换方式和线路交换方式的区别
讨论2:
各种传输介质的区别
课后习题
计算机网络基础(第三版)
第
5
周
第二章:
数据通信的基础知识
2.6信道复用技术
2.7传输介质的类型与特点
2.8通信接口及设备
2.9差错控制技术
4
什么是曼切斯特编码和差分曼切斯特编码?
其特点如何?
作业二:
手动绘制符合本单位特色的校园网络拓扑结构图
计算机网络基础(第三版)
第6周
第三章:
计算机网络体系结构
3.1网络体系结构及协议的概念
3.2开放系统互连参考模型
3.3TCP/IP的体系结构
3.4TCP/IP和OSI模型比较
4
实验二:
使用超级终端进行串行通信
课后习题
计算机网络基础(第三版)
第7周
第四章:
计算机局域网络
4.1局域网概述
4.2局域网的主要技术
4.3传统以太网
4
水晶头的制作
思考:
水平布线系统包含哪些国际标准?
计算机网络基础(第三版)
第8周
第四章:
计算机局域网络
4.4高速局域网
4.5交换式以太网
4.6虚拟局域网
4.7无线局域网
4
实验三、实验四、实验五:
小型对等局域网测试
熟悉:
WIN2000SERVER的基本操作
计算机网络基础(第三版)
第
9
周
第五章:
结构化布线系统
5.1结构化布线系统概述
5.2结构化布线系统的组成
5.3典型的水平布线系统
5.4结构化布线系统注意的事项
4
实验六:
划分子网并测试子网间的连通性
熟悉:
路由器的发展历程
计算机网络基础(第三版)
第
10
周
第六章:
网络操作系统与网络结构
6.1网络操作系统及其特点
6.2网络系统的结构及相关概念
6.3网络服务器种类及服务器技术
4
认识并操作网络设备
交换机,网关等
课后习题
计算机网络基础(第三版)
第
11
周
第七章网络的计算模式
7.1网络计算模式的发展
7.2客户机/服务器模式
7.3浏览器/服务器模式
4
实验七:
路由器与静态路由配置
作业三:
网络操作系统WIN2000/NT的基本特点
计算机网络基础(第三版)
第
12
周
第八章:
网络的互连
8.1互联网络的基本概念
8.2网络互连设备
4
熟悉常用的网络互联设备及其应用方法
课后习题
计算机网络基础(第三版)
第13周
第八章:
磁盘管理和组策略
8.3其他网络技术
4
完成P127第十三题
作业四:
常用网络互联设备的分类及其功能
计算机网络基础(第三版)
第14周
第九章:
Internet应用与Intranet
9.1Internet概述
9.2域名系统
9.3主机配置协议
4
实验十一:
电子邮件的申请和使用
实验十二:
文件传输服务的使用
思考:
WWW、电子邮件、TELNET工作原理
计算机网络基础(第三版)
第15周
第九章:
Internet应用与Intranet
9.4简单网络管理协议
9.5WWW服务
9.6-8电子邮件等服务
4
实验十三:
使用远程登录浏览其他TELNET网站
课后习题
计算机网络基础(第三版)
第
16
周
第十章:
计算机网络安全
10.1计算机网络安全概述
10.2计算机网络的安全要求
10.3访问控制与设备安全
10.4防火墙技术
4
实例解释什么是URL
如何防范你的网络
计算机网络基础(第三版)
第
17
周
总复习
4
总复习
答疑
注:
1、教学进度表应依据课程教学大纲、教学任务安排和学生的需求与实际接受能力,统筹编写。
2、教师为不同专业或年级讲授同一门课程,若教学内容、周学时、教学进程相同,在注明全部专业、年级后可填写一份教学进度表。
3、教学进度表编写完成后要经过教研室主任审核签字。
4、外聘教师承担课程的教学进度表,其编写和质量检查工作由所聘系部相应的教研室负责。
5、教学进度表应严格按照教务处拟定的标准格式填写,用A4纸打印。
6、教学进度表一式三份,一份用于教师课程教学、一份交教师所在系、一份由教学秘书在开学第一周交教务处存档。
教研室主任签字:
年月日
课程名称:
计算机网络学时:
第次课上课日期:
第一章计算机网路概论
1、教学目的:
通过理论学习,使学生对计算机网络的基本概念有深入的了解和掌握。
并对该门课程产生学习的兴趣和爱好。
对网络的基本组成、定义、分类及体系结构有所了解,对网络未来发展的方向有个新的认识。
2、教学要求:
了解:
计算机网络的形成与发展过程
理解:
计算机网络的发展趋势与下一代网络的基本概念
掌握:
计算机网络的定义与分类方法
计算机网络的组成与基本概念
计算机网络的体系结构与参考模型的基本概念
重点:
计算机网络与TCP/IP的参考模型
难点:
计算机网络与TCP/IP的参考模型
3、教学重点和难点:
重点:
计算机网络与TCP/IP的参考模型
难点:
计算机网络与TCP/IP的参考模型
4、教学内容:
第一节计算机网络的发展、定义与组成
我们已经进入了21世纪。
21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代。
知识经济中的两个重要特点就是信息化和全球化。
这里所说的网络是指电信网络(主要的业务是电话,但也有其他业务,如传真、数据等)、有线电视网络(即单向电视节目的传送网络,但现已开始逐渐向双向传输网络改造)和计算机网络。
这三种网络通常简称为“三网”。
进入20世纪90年代以来,以因特网(Internet)为代表的计算机网络的发展速度十分迅猛,已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络,并已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。
一、计算机网络的发展过程
1、开始于20世纪50年代,数据通信技术与计算机通信网络的研究,为计算机网络的诞生形成了技术准备,并奠定了理论基础(以单个计算机为中心的联机系统---面向终端的计算机网络)。
2、20世纪60年代美国的ARPANET与分组交换技术的研究。
(以通信子网为中心的计算机网络)。
3、20世纪70年代,网络体系结构和网络协议的研究对网络体系结构的形成产生了重要的作用(遵循网络体系结构标准而建立的网络)。
4、20世纪90年代。
INTERNET产生(信息高速公路)。
二、计算机网络的定义
•在计算机网络发展过程的不同阶段中,人们对计算机网络提出了不同的定义。
不同的定义反映着当时网络技术发展的水平,及人们对网络的认识程度。
•三种定义:
广义的观点
资源共享的观点
用户透明性的观点
传统定义:
利用通信线路和设备,将分布在地理位置上不同的功能独立的计算机按一定形式组织起来,以完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的自治系统。
三、计算机网络的功能
1、数据通信
2、资源共享
3、分布式处理
第二节网络协议与体系结构
一、协议及体系结构的概念
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。
一个网络协议主要由以下三个要素组成:
(1)语法,即数据与控制信息的结构或格式;
(2)语义,即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应;
(3)同步,即事件实现顺序的详细说明。
两个计算机可将文件传送模块作为最高的一层。
二、网络体系结构及其划分好处
分层可以带来如下好处:
(1)各层之间是独立的。
(2)灵活性好。
(3)结构上可分割开。
(4)易于实现和维护。
(5)能促进标准化工作。
•一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集;
•对于结构复杂的网络协议来说,最好的组织方式是层次结构模型;
•计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的;
•网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构(NetworkArchitecture)。
三、OSI参考模型
•国际标准化组织ISO发布的最著名的ISO标准是ISO/IEC7498,通常又称为X.200建议;
•体系结构标准定义了网络互连的七层框架,即ISO开放系统互连参考模型;
•在这一框架下,进一步详细规定了每一层的功能,以在实现开放系统环境中的互连性(interconnection)、互操作性(interoperation)与应用的可移植性(portability);
(一).在OSI标准中,采用的是三级抽象:
•体系结构(Architecture)
•服务定义(ServiceDefinition)
•协议规格说明(ProtocolSpecification)
•OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务;
•它是作为一个框架来协调和组织各层协议的制定,也是对网络内部结构最精炼地概括与描述;
(二).ISO将整个通信功能划分为七个层次,划分层次的原则是:
1.网中各结点都有相同的层次;
2.不同结点的同等层具有相同的功能;
3.同一结点内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.不同结点的同等层按照协议来实现对等层之间的通信;
(三).OSI各层的主要功能是:
1.物理层(Physicallayer)
物理层处于OSI参考模型的最低层。
物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,以便透明地传送比特流;
2.数据链路层(Datalinklayer)
在物理层提供比特流传输服务的基础上,在通信的实体之间建立数据链路连接,传送以帧为单位的数据,采用差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路;
3.网络层(Networklayer)
网络层主要任务是通过路选算法,为分组通过通信子网选择最适当的路径。
网络层要实现路由选择、拥塞控制与网络互连等功能;
4.传输层(Transportlayer)
传输层的主要任务是向用户提供可靠的端到端(End-to-End)服务,透明地传送报文。
它向高层屏蔽了下层数据通信的细节,因而是计算机通信体系结构中最关键的一层;
5.会话层(Sessionlayer)
会话层的主要任务是组织两个会话进程之间的通信,并管理数据的交换;
6.表示层(Presentationlayer)
表示层主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。
它包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能;
7.应用层(Applicationlayer)
应用层是OSI参考模型中的最高层。
应用层确定进程之间通信的性质,以满足用户的需要;
四、TCP/IP参考模型
(一)、TCP协议、IP协议都不是OSI标准,但它们是目前最流行的商业化的协议,并被公认为当前的工业标准或“事实上的标准”。
•TCP/IP参考模型最早是由kahn在1974年定义的;
•1985年Leiner等人进一步对它开展了研究;
•1988年Clark在参考模型出现之后对其设计思想进行了讨论;
(二)、TCP/IP协议特点:
1.开放的协议标准,可以免费使用,并且独立
于特定的计算机硬件与操作系统;
2.独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、
广域网,更适用于互连网中;
3.统一的网络地址分配方案,使得整个TCP/IP
设备在网中都具有唯一的地址;
4.标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用
户服务;
(三)、TCP/IP参考模型可以分为四个层次:
•应用层(Applicationlayer)----OSI应用层
•传输层(Transportlayer)----OSI传输层
•互连层(Internetlayer)----OSI网络层
•主机—网络层(Host-to-Networklayer)----OSI数据链路层及物理层
在TCP/IP参考模型中,对OSI表示层、会话层没有对应的协议。
•TCP/IP参考模型的互连层相当于OSI参考模型网络层的无连接网络服务;
•TCP/IP参考模型的传输层定义了以下两种协议:
1.传输控制协议TCP(TransportControlProtocol),
是一种可靠的面向连接的协议;
2.用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol),
是一种不可靠的无连接协议;
(四)、TCP/IP参考模型中应用层协议
1.网络终端协议TELNET----远程登录功能;
2.文件传输协议FTP----交互式文件传输功能;
3.电子邮件协议SMTP----电子邮件服务功能;
4.域名服务DNS----网络设备名字到IP地址映射;
5.路由信息协议RIP----网络设备之间交换路由信息;
6.网络文件系统NFS----网络中不同主机间的文件共享;
7.HTTP协议----WWW服务;
(五)、OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较
•OSI参考模型与TCP/IP参考模型的共同之处是:
它们都采用了层次结构的概念,在传输层中二者定义了相似的功能。
但是,二者在层次划分与使用的协议上,有很大区别;
•无论是OSI参考模型与协议,还是TCP/IP参考模型与协议都不是完美的,对二者的评论与批评都很多。
在80年代几乎所有专家都认为OSI参考模型与协议将风靡世界,但事实却与人们预想的相反;
五.一种建议的参考模型
AndrewS.Tanenbaum建议的5层的参考模型:
•5层的参考模型;
•它与OSI参考模型相比少了表示层与会话层;
•用数据链路层与物理层取代了主机与网络层;
•建议的参考模型的结构
第三节计算机网络分类
一、从网络的交换方式划分:
*电路交换;
*报文交换;
*分组交换;
*混合交换交换;
二、从网络的作用范围划分
*广域网WAN(WideAreaNetwork)
*局域网LAN(LocalAreaNetwork)
*城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)
三、从网络的拓扑结构划分
*星型
*环型
*树型
*网状型
*总线型
四、从网络的层次结构划分
*主干层网络
*分布层网络
*接入层网络
第四节计算机网络发展及其关键技术
一、数字语音多媒体“三网合一”
1.电信业务网
2.计算机网络
3.广播电视网
二、无线网络
1.无线个域网
2.无线局域网
3.无线城域网
4.无线广域网
三、下一代网络及其关键技术
第五节网络标准化组织
一、美国国家标准协会(ANSI)
二、电子工业协会(EIA)
三、电气与电子工程师协会(IEEE)
四、国际标准化组织(ISO)
五、国际电信联盟(ITU)
六、Internet管理与标准化组织
课程名称:
计算机网络学时:
第次课上课日期:
第二章数据通信与物理层
1、教学目的:
通过对计算机网络相关的数据通信理论知识的学习,使学生理解信号、带宽、传输速率等概念。
并同时掌握物理层相关技术。
1).了解计算机通信中信息、数据与信号的基本概念,以及数据通信系统的基本结构;
2).掌握串行与并行通信,单工、半双工与全双工通信,模拟通信、数字通信的特点;
3).掌握双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、卫星通信的特点;
4).掌握模拟数据编码方法与数字数据编码的基本原理与主要特点;
5).了解基带传输的定义与主要特点,掌握数据传输速率的定义;
6).了解频带传输的定义,掌握调制解调器的基本工作原理;
7).了解多路复用技术的分类,掌握FDM、WDM、TDM的基本工作原理;
8).掌握异步传输与同步传输方式的主要特点;
9).了解广域网中数据交换方式的类型,掌握分组交换方法的基本工作原理;
10).了解数据通信中差错产生的原因与差错类型,掌握误码率的定义与循环冗余编码CRC的基本工作原理;
2、教学要求:
了解:
数据通信的基本概念和数据通信基本模型,以及信号的付立叶分析方法
数据编码和数据的传输方式物理层标准EIA-232-E;
理解:
物理层的基本概念和各类传输媒体的特点;
掌握:
数据传输率和信道容量等数据通信技术指标的含义和计算方法。
3、教学重点和难点:
重点:
数据编码和数据的传输方式
难点:
数据编码和数据的传输方式
4、教学内容(按章、节):
第一节据通信理论基础
一、数据通信的基本概念
1.信息、数据和信号
•通信的目的是交换信息(Information);
•信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像;
•计算机产生的信息一般是字母、数字、符号、图形或图像的组合;
•为了传送这些信息,首先要将每一个字母、数字、符号或图形、图像用二进制代码表示;
•数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号或图形、图像的二进制代码0、1比特序列的过程;
•ASCII编码的优点是:
简单,实现容易,编码效率高;
•ASCII编码在使用中需要解决的问题:
*第8位(校验位)的确定;
一般是根据异步传输或同步传输方式而定;
*数据传输的透明性问题;
透明性是指在ASCII编码中被确定为特殊控制字符的编码在传输内容中将不能随便使用;
信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式
•电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为模拟信号(analogsignal);模拟信号的信号电平是连续变化的;
•计算机所产生的电信号是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号,这种电信号称为数字信号(dligitalsignal);
数据(data)是运送信息的实体,而信号(signal)则是数据的电气的或电磁的表现。
无论数据或信号,都可以是模拟的或数字的。
所谓“模拟的”就是连续变化的,而“数字的”就表示取值是离散的。
因此,数字数据(digitaldata)就是用不连续形式表示的数据。
2.有关信道的几个基本概念
从通信的双方信息交互的方式来看,可以有以下三种基本方式。
(1)单向通信:
又称为单工通信,即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。
(2)双向交替通信:
又称为半双工通信,即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)。
这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间后再反过来。
(3)双向同时通信:
又称为全双工通信,即通信的双方可以同时发送和接收信息。
有时也常用“单工”这个名词表示“双向交替通信”。
信道可以分成传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道两大类。
但应注意,数字信号在经过数模变换后就可以在模拟信道上传送,模拟信号在经过模数变换后也可在数字信道上传送。
信道上传送的信号还有基带(baseband)信号和宽带(broadband)信号之分。
3.信道的极限信息传输速率C可表达为
C=Wlog2(1+S/N)bit/s
其中:
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。
二、信号的傅立叶分析
三、数据通信中的主要技术指标
1.数据传输速率:
数字信道的传输能力常常用数据传输速率来表示,数据传输速率是每秒传输的二进制信息的位数,单位为比特/秒,记作bit/s.另一个衡量传输能力的指标是码元传输率,也做波特率,指每秒传输的码元的数量,单位为Baud。
S=Blog2N(bit/s)
S为数据传输率;B为码元传输率;N为一个码元所取的离散值个数。
2.信道容量:
表示一个信道的最大数据传输速率,它表示信道传输数据的能力的极限,因此也可以看做信道的传输性能。
----类似于带宽
奈奎斯特定理:
C=2Hlog2N(bit/s)
C为信道最大数据传输速率;H为信道的
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