第一单元网络探秘 第二节 认识计算机网络

【教学目标】：
知识技能：
（1）       了解计算机网络的主要功能、分类和拓扑结构；
（2）       理解网络协议的基本概念，了解网络开放系统互连协议（osi）分层模型的基本思想，了解因特网tcp/ip协议的基本概念和功能。
（3）       列举并解释网络通信中常用的信息交换技术及其用途。
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，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。
【教学课时】：
2 课时
第一课时：了解计算机网络的主要功能、分类和拓扑结构；
第二课时：了解网络开放系统互连协议（osi）分层模型的基本思想；
【教学环境】：
硬件：网络教室，投影仪
软件：多媒体教室管理系统，多媒体辅助教学软件，电子学习档案袋等。
【教学过程】：
第一课时：了解计算机网络的主要功能、分类和拓扑结构；
课堂引入：由认识计算机网络设备引入对计算机网络的一个全面了解。
课堂知识点：（展示课件，讲解）
U       计算机网络的定义
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。三要素如下：
n       两台或两台以上独立的计算机互连接起来才能构成网络，达到资源共享目的。
n       计算机之间要用通信设备和传输介质连接起来。
n       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”（Protocol TCP/IP)。网络中的计算机必须有网络协议
U       计算机网络的组成
资源　     被服务器提供到网络上，供工作站使用的硬件、软件、数据库等。资源可以是一个文件、文件夹、打印机、扫描仪等。
服务器　　在网络上提供资源的计算机称为服务器。
工作站　　在网络上使用资源的计算机称为工作站。
网络设备　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。
网络协议　 网络中为数据交换而建立的规则。常用的协议有TCP/IP协议、IPX/SPX协议等。
网络操作系统　　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。
U       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。
n       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。
n       70年代，出现局域网；
n       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。
n       90年代，计算机网络发展成为社会重要的信息基础设施。
n       21世纪，是网络功能不断完善、速度更快、更普及。
n       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。
U       计算机网络的分类
（1）按照网络拓扑结构分类
星型拓扑结构（如图 1 、图 2 ）
星型网络由中心节点和其它从节点组成，中心节点可直接与从节点通信，而从节点间必须通过中心节点才能通信。在星型网络中中心节点通常由一种称为集线器或交换机的设备充当，因此网络上的计算机之间是通过集线器或交换机来相互通信的，是目前局域网最常见的方式。我们教室的网络结构也是总线型拓扑结构。
图 1 星型网络示意图          图 2 星型网络实物图
总线拓扑结构（如图 3 ）
总线型网络是一种比较简单的计算机网络结构，它采用一条称为公共总线的传输介质，将各计算机直接与总线连接，信息沿总线介质逐个节点广播传送。
图 3 总线型网络
环型网络拓扑结构（如图 4 ）
环型网络将计算机连成一个环。在环型网络中，每台计算机按位置不同有一个顺序编号，见图 4 。在环型网络中信号按计算机编号顺序以 “ 接力 ” 方式传输。如图 4 中，若计算机 A 欲将数据传输给计算机 D 时，必须先传送给计算机 B ，计算机 B 收到信号后发现不是给自己的，于是再传给计算机 C ，这样直到传送到计算机 D 。
图 4 环形网络
（2）按照网络覆盖范围来划分，网络可分为局域网，城域网和广域网。
“局域网”的英文缩写是LAN（Local Area Network）：当我们的电脑和他人的电脑发生网络上的连接时，其实就出现了“局域网”的概念了（点与点的连结，扩充成“面”，即是一个小的区域概念）。而基本上，我们会以一个“校园的大小”来作为“局域网”和“广域网”的分界（大于这个范围，我们称之为“广域网”；小于或等于这个范围，则称之为“局域网”）。
请问：那么一家公司的网络呢？你当然可以推知它是一个“局域网”了。
城域网的英文缩写是MAN(Metropolitan Area Network)是在一个城市范围内所建立的计算机通信网。
“广域网”的英文缩写是WAN（Wide Area Network）：“广域网”等于是把“局域网”连接起来成为更大的网络。一个国家应该算是一个“广域网”，而超过这个范围，将许多国家级的“广域网”结合在一起，就成为目前遍布全球的“国际互联网”了。
（3）按照交换方式分类，网络分为电路交换网络与分组交换网络。
电路交换网络：在工作站之间建立专用通信信道进行连接，独享的物理线路。一般的电话线路采用的就是电路交换网络。原理：拨通电话（建立电路）--à通话（数据传输，线路被独占）--à挂断电话（电路连接拆除）
分组交换网络：两个节点间无需建立专用通道就可以交换数据。原理：发送方发送数据，将信息按照一定格式分割成较短的数据包，发送给交换设备；交换设备根据数据包中的目的地址和序列号，选择合适的空闲传输线路传送分组数据包。不用建立独占的物理连接。计算机网络采用的分组交换技术。Ip电话采用的也是分组交换技术。
其他拓扑结构。
U       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 Education)  电子银行(E-Banking)   电子商务(Electronic Commerce)
布置作业：
观察我们学校的网络图，思考与分析。
W      根据网络覆盖范围划分，我们学校网络属于什么类型？是什么拓扑结构？
W      核心交换机和服务器之间使用的网线是直连线还是交叉线？
W      对于这张图还有哪些不理解的地方请提出来?
(发表在学习档案袋中)
第二课时   了解通信协议，网络开放系统互连协议（osi）分层模型的基本思想；
课堂引入：由学校网络拓扑图引出电脑之间的交流。
知识要点：
定义：网络中的各种计算机系统、网络设备之间进行相互通信而建立的规则、标准或约定。
必要性：
在计算机网络中，为了保证数据通信双方能正确有效地进行通信，针对通信过程的各种问题，制定了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。
简单的通信协议使用介绍。
常用的通信协议：
TCP/IP    “transmission Control Protocol/Internet Protocol” ）（传输控制协议/互联网络协议）协议， TCP/IP（传输控制协议/网间协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是INTERNET的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。 （普通话）
NetBEUI ”NetBios Enhanced User  ”，是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。 （方言）
IPX/SPX由novell公司开发出来应用于局域网的一种高速协议。 使用网卡的物理地址即（MAC）地址。在实际使用中，它基本不需要什么设置，装上就可以使用了。（行话,黑话）
课堂转折：为了降低协议的复杂程度，采用了分层解决的原则。“化整为零，分而治之”，基于分层解决的思想，国际标准化组织（ISO，International Standardization Organization）提出开放式系统互联（OSI，Open System Interconnection）参考模型。 它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。开放性是指任何遵循OSI标准的系统，只要物理上连结起来，它们之间都可以相互通信。
 
知识要点：（每层功能）
第七层：应用层 （两个公司建立了交易）
定义了用于在网络中进行通信和数据传输的接口 - 用户程式；
提供标准服务，比如虚拟终端、文件以及任务的传输和处理；
第六层：表示层 （以什么样的方式交易，飞机，汽车还是火车）
掩盖不同系统间的数据格式的不同性；
指定独立结构的数据传输格式；
数据的编码和解码；加密和解密；压缩和解压缩
第五层：会话层 （相当于中层领导，发不发货）
管理用户会话和对话；
控制用户间逻辑连接的建立和挂断；
报告上一层发生的错误
第四层：传输层 （最关键的一层，把下面的三层数据屏蔽掉了，负责联络，对方目的地在哪儿）
管理网络中端到端的信息传送；
通过错误纠正和流控制机制提供可靠且有序的数据包传送；
提供面向无连接的数据包的传送；
第三层：网络层   （选择那一条路可以到达目的地）
定义网络设备间如何传输数据；
根据唯一的网络设备地址路由数据包；
提供流和拥塞控制以防止网络资源的损耗
第二层：数据链路层 （路上的标志，为了使数据稳定可靠地在物理层上传输）
定义操作通信连接的程序；
封装数据包为数据帧；
监测和纠正数据包传输错误
第一层：物理层    （物理部件，不对数据做任何处理，路）
定义通过网络设备发送数据的物理方式；
作为网络媒介和设备间的接口；
定义光学、电气以及机械特性。
数据传输过程：
发送时每往下传递一层，对数据附加一个协议控制信息，即封装；
接收时，每往上传递一层，自下层向上层逐层去掉协议控制信息，即拆封
其他网络参考模型
布置作业：
•          网卡，集线器，交换机各工作在哪一层？我们网络中心的核心交换机，你觉得它应该工作在哪一层？
•           OSI参考模型包括哪些层次？各层次的主要功能是什么？
•          上网查找“OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较”。