2023年计算机网络技术教案.pdf

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1、 计算机网络技术教案科目计算机网络技术教学班级15级计算机15信息技术班教科书名及册计算机网络技术上课时间2023/2/27每周总授课节数8每学期总授课节数112周次时间起止教材内容（4课至8课）周备课节数12.273.51.1-1.2计算机网络发展和功能423.6-3.121.1-1.2计算机网络系统组成及分类433.13-3.192.1 数据通信的基本概念443.20-3.262.2 数据传输方式453.27-4.22.3 数据互换技术464.3-4.92.4 差错校验与校正474.10-4.163.1 计算机网络拓扑结构484.17-4.4.233.2 OSI/ISO互联参考模型494.

2、24-4.303.3 数据传输控制方式4105.15.7中期考试115.8-5.143.4 局域网标准4125.155.213.5 TCP/IP网络协议4135.22-5.283.6 广域网4145.296.44.1 结构化布线系统组成4156.5-6.114.2 双绞线的应用4166.12-6.184.3 光纤的应用4176.19-6.254.4 布线系统的测试技术4186.267.24.5 结构化布线系统工程安装施工4197.3-7.9期末考试207.10-7.16本学期工作总结教学对象教学时间2023年 02月 2 7 日教学内容计算机网络概述教学目的1）掌握计算机网络的概念2）了解计算

3、机网络的发展3）掌握计算机网络的功能4）了解计算机网络的应用教学重点1）计算机网络的概念2）掌握计算机网络的功能教学难点1）计算机网络的概念2）掌握计算机网络的功能建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）教学过程课程导入重要内容一、计算机网络的概念1.计算机网络是现代通信与计算机技术结合的产物2.分布在不同地理位置的计算机3.具有独立解决功能的多台计算机4.通过通信线连接起来。遵循共同的协议规定进行通信5.实现资源共享二、计算机网络发展历史1.远程终端联机阶段2.计算机网络阶段3.计算机网络互联阶段4.In tern et与信息高速公路要点1.19

4、69.12美国国防高级研究计划局（ARPA）ARPANET2.国家信息基础设施中国建本国网第71个国家3.CERNET中国教育和科研计算机网（校园网与互联网）4.CNIC中国科学院计算机网络中心（正式接入互联网）5.Chinanet中国公用互联网ISP、互联网服务提高商6.ChinaGBN中国国家公用经济信息通信网三、计算机网络功能1.实现计算机系统的资源共享2.实现数据信息的快速传递3.提高可靠性4.提高负载均衡与分布式解决能力5.集中管理6.综合信息服务四、计算机网络应用1.办公自动化2.管理信息系统3.过程控制4.Internet 应用5.多媒体信息服务教学小结学习指导参阅教材作业教学后

5、记教学对象教学时间2 0 2 3 年 0 3 月 06日教学内容计算机网络概述教学目的1）掌握计算机网络的系统组成2）掌握计算机网络的分类方法和类型教学重点1）熟悉计算机网络的系统组成2）掌握计算机网络的分类方法和类型教学难点1）纯熟掌握计算机网络系统2）掌握计算机网络功能的资源子网和通信子网建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.P P T）教学过程课程导入重要内容一、复习上节课内容导入新课二、新授课1、网络结点和通信链路计算机网络结点（网络单元）访 问 接 点 转 接 结 点 混合结点2、资源子网和通信子网1）定义：通信子网：实现网络通信功能的设备及软

6、件集合。资源子网：网络中实现资源共享功能的设备及软件叫集合。2）功能的分类资源子网：负责全网信息解决：主计算机，I/O 设备和终端各种网络协议，网络软件数据库通信子网：负责全网数据通信：通信线路，网络链接设备网络通信协议网络控制软件在局域网中：资源子网：服务器、工作站、共享打印通信子网：网卡、线缆、网桥、路由、互换机在广域网中：资源子网：上网所有主机及外部设备通信子网：通信解决机集中器通信子网有两种传输方式点一点通信方式合用于广域网广播信道通信方式合用于局域网2、计算机网络的系统网络软件系统：网络通信协议，网络操作系统，网络应用系统网络硬件系统：计算机系统，终端，通信设备，网络互联设备3、计算

7、机网络分类1）按网络覆盖的范围：局域网，城域网，广域网2）按传输介质分有线：双绞线，同轴电缆，光纤无线：微波信道（1-2 0 G H Z）红外线:无限电话、无限电视、卫星通信网（同步地球、近地轨道）3）按拓扑结构分 星 型 型 总 线 型 环 型 网 状 型4）通信方式点对点传输网络 广播式传输网络5）使用目的共享资源 数据解决 数据传输6）网络服务方式客户机/服务器模式（C/S）浏览器/服务器（B/S）专用网7 .按使用权限来分公用网：DDN、P S I N、X.2 5、F R 专用网8 .按地位来分对等网 基于服务器的网络教学小结学习指导参阅教材作业教学后记教学对象教学时间2023年 03

8、月 1 3 日教学内容数据通信基础教学目的1）数据通信的基本概念2）模拟通信和数字通信3）数据通信的技术或指标教学重点掌握数据通信的基本概念、模拟通信和数字通信教学难点掌握数据通信的技术指标建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）教学过程课程导入重要内容复习上节课内容，导入新课。新授课一、基本概念1、信息：客观事物的属性和互相联系特性的表现。它反映了客观实物的存在形式和运动状态2、数据：是信息的载体，它是信息的表达形式，3、信号：数据在传输过程中的具体物理表达形式，具有拟定的物理描述。信息：数据，信号三者是紧密相关的，通信的目的就是传递信息，数据用

9、来表达信息，把表达这个信息的数据传送出去，要依赖于一定的物理信号，通过传输介质进行传递。二、模拟通信和数字通信1 .通信系统重要由5 个基本系统构成源系统 目的系统数据通信三要素：信源、信道、信宿2.通信系统传输的信号模拟信号：连续变化的物理量，即在时间特性幅度的取值是连续的，一般用连续变化的电压表达数字信号：是离散的，即在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，一般用脉冲序列来表达，两者区别：数字信号只包具有限个电平值，分别为0.1,在数字信号还没有衰减到不能辨别原电平前，很容易通过再生中继的方式恢复原值。特点：数字信号传输可靠性高，易存储，解决和传输。三、数据通信技术指标重要技术指标是衡量数据

10、传输有效性和也许性。有效性：信道宽带，数据传输速率，信道容量，波特率，信道延迟来衡量。可靠性：数据传输误码率来衡量。1.概念：(1)信道宽度:信道所能传送的信号频率的宽度，最高频率与最低频率之差。(H Z)描述信道传输能力的技术指标。傅立叶分析表白：传输速度越快，则信号脉冲越窄，所需带宽就越宽。(2)数据传输频率：称为比特率，指信道每秒能传输的二进制比特数，bpsS=Blog N B 为数字信号的脉冲频率，即比特率。(3)信道容量:单位时间内最多可传输的二进制数据的位数。香农定力理：C=log(1+S/N)信噪比S/N通常用lolgS/N dB(分贝)当 N 0,C-由来奎斯特定理决定：C=2

11、WlogL(L 为信号有效状态的数量)(4)波特率：传输信号值每秒变化的次数。为波形速度或调制速率。比特率：单位时间内所传送的二进制代码的有效数位。Bps(R)V 表达传输信号包含的离散电平数。注：对于二进制信号：只有两个离散电平0,1,这时R=Rb(5)吞吐量：单位时间内整个网络可以解决的信息总量。Bps单信道：吞吐量=信道容量*传输效率6.信道的传输延迟：从信源到达信宿所需的时间(时延)时延=发送和接受时间+传输介质延迟时间+发送和接受设备响应时间+通信设备转发时间。误码率：指信息传输的错误率教学小结学习指导参阅教材作业教学后记教学对象教学时间2 0 2 3 年 0 3 月 2 0 0教学

12、内容数据传输方式教学目的1）数据通信系统模型 2）串/并行通信3）通信线路连接方式 4）信道的通信方式5）信号的传输方式 6）数据传输的同步技术教学重点串/并行通信、通信线路连接方式、信道 的通信方式、信 号 的 传 输 方 式、数据传输的同步技术教学难点模拟数据与数字数据通信系统的区别，基带传输和宽带传输。建议学时理 论：2 教学教具多媒体教学系统教学方法理 论：使 用 多 媒 体 教 学 方 法 讲 授（.P P T）教学过程课程导入重要内容一、复习上二、新授课1、数据通1）数据终弟和信宿。2）数据端电3）通信系乡DT E节课械跛令女 设 名轴勺-接内容无模，r （E&（I俳口:导入新必驾

13、）T E）:用）C E）:介名构DC E1于解决用户数据#于D T E与传输介传输介质通信系统J设备，是质之间的DC E设省接阍。口言系统的信源DT E2、串/并 行 通 信1）串行通信串行通信在传输数据时.，数据是一位一位地在通信线路上进行传输.（适合 远 距 离）如 串 行 技 术 标 准R S-2 3 2和R S-4 2 2网卡就负责串行数据和并行数据的转换工作。2）并行通信并 行 通 信 是 指 同 时在两个设备之间传输数据中多个数据位。（适合近距离，附 加1位 校 验 位）在远程通信，在同样传输速率的情况下，并行通信在单位时间内所传送二进制位数是串行通信的n倍。S并=小串3、通信线路

14、的连接方式1）点到点连接方式点到点链接方式就是在发送终端和接受端之间采用一条线路连接，使用的线路可以是专用线路、租用线路或互换线路。公用电话互换网实现点到点的链接。2）多点连接方式多点连接方式是指各个站点通过一条公共的通信线路或集线器连接起来。4、信道的通信方式按照数据通信信号传送的方向和时间，可将信道的通信方式分为3种：单工通信、半双工通信和全双工通信。1）单工通信在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变幸好的传输方向，无线广播电台的广播、电视播放等都是采用单工传输方式。2）半双工通信在半双工通信中，信号可以双向传送，到必须交替进行，在任何一刻只能乡一个方向传送，半双工的

15、通信设备必须同时具有发送何接受数据的功能。合用于终端与终端之间的会话通信。半双工通信方式在通信过程中要频繁地切换信道方向，通信效率较低。例：航海/空的无线电台、对讲机3）全双工通信在全双工通信方式中，信号可以同时双向传送数据，故通信效率高，合用于计算机与计算机之间的通信。特点：通信性能最佳，所需设备复杂，实现成本高。5、信号的传输方式对于传输的二进制比特位，基本上有两种方式：一种是按照它们的原样进行传输；另一种是运用他们调制载荷和高频载波信号进行传输。1）基带传输人们把矩形脉冲信号的固有频带称号、称为基带，把矩形脉冲信号称为基带信号。在数据通信信道上直接传输的基带的通信信号的通信方式称为基带传

16、输。优点：无需调制就可以传送数据信号，简化了通信过程，提高了传输速度。缺陷：合用近距离，信道运用率低2）频带传输频带传输是将数字信号调制成模拟音频信号在发送和传输，到达接受端时再把音频信号调成本来的数字信号。解决了运用电话系统传输数字信号的问题，并且可以实现多路复用提高信道的运用率。适合远距离传输。6、数据传输的同步技术规定通信双方在时间基准上保持一致，这种协调一致的通信的过程称为同步常用的同步技术有两种：异步传输和同步传输1）异步传输异步传输不发送数据时，信道一直处在高电平状态，每传送一个字符都要在字符前加一个起始位（低电平），表达字符的开始；在字符代码和校验码后面加1或 2 位停止位（高电

17、平），表达字符结束。接受方根据起始位和停止位判断一个字符开始和结束，从而起到通信双方的同步作用。异步传输特点：每个字符作为一个独立的整体进行传送。字符之间的时间间隔是任意的。每传输一个字符都需要使用2 3 个二进制位，增长了通信的开销，合用于低速通信通信。2）同步传输是以数据块（一组字符或数据流）为单位进行传输。3）异步传输与同步传输的区别同步传输比异步传输的效率高，但对传输设备有较高的规定，需要接受端和发送端的时钟频率相等（时钟同步），使接受端对接受到的比特流的采样判决时间准确。教学小结学习指导参阅教材作业教学后记教学对象教学时间2 0 2 3 年 0 3 月 2 7 H教学内容数据互换技术

18、教学目的(1)掌握电路互换的工作原理、工作特点及合用网络类型。(2)掌握报文互换的工作原理、工作特点及合用网络类型。(3)掌握分组互换的工作原理、工作特点及合用网络类型。教学重点三种数据互换方式的工作原理及工作特点教学难点三种数据互换方式的工作原理及工作特点建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授(.P P T)教学过程课程导入重要内容复习上节课内容，导入新课新授课一、电路互换1、电路互换的原理电路互换过程重要有3个阶段：电路建立、数据传输和电路拆除。(1)电路建立在传输数据之前，先通过呼喊过程建立一条端到端的电路。(2)数据传输电路建立以后，数据就可以从源站

19、发往目的站，电路连接是全双工的，数据可以在两个方向传输。在整个数据传输过程中，所建立的连接必须始终保持连接状态。(3)电路拆除数据传输结束后，由某一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方的节点链路，将电路的使用权交还给网络，以供其他用户使用。2、电路互换的特点电路互换方式的特性是在整个连接途径中均采用物理连接。优点：信息传输时延小；电路是透明的；信息传送的吞吐量大。缺陷：网络资源运用率较低；数据通信的效率较低；通信双方在信息传输速率、编 码 格 式、同步方式、通信规程等要完全兼容，不同速率和不同通信协议之间的用户不能通信。3、合用范围电路互换方式进行数据通信，可以用于公用互换网，即电话网，以及专线

20、方式，如数字数据网D D N。电路互换合用于信息量大的场合。二、存储转发互换1、报文互换报文互换也称为包互换，它将用户的一个报文提成若干个报文组，以报文组为单位采用“存储一转发”互换方式进行通信。1）报文互换的工作原理报文互换采用“存储一转发”原理，即互换机把来自用户的报文先暂时存放在节点机内排队等候，网络上链路空闲时就转发出去至下一节点，报文在下一节点再存储一转发，直到到达目的节点。信息是以报文为单位传输的，网络节点具有信息解决、存储和路由选择的功能。2）报文互换的特点报文互换的优点是：报文互换过程没有电路接续，可以采用多路复用，提高线路的运用率：用户不需要叫通对方就可以发送报文；容易实现不

21、同类型的终端之间的通信。3）报文互换的缺陷是：数据时延较大，不利于实时通信；规定互换机有高速解决能力及大的存储容量，增长了设备的开支。2、分组互换分组互换采用了“存储一转发”的方式，同时把报文分割成若干较短的、按一定格式组成的分组进行互换和传输。分组互换有虚电路分组互换和数据报分组互换两种，是计算机网络中使用最广泛的一种互换技术。1）虚电路分组互换虚电路分组互换在传送数据前必须在发送端和接受端之间建立一条逻辑连接，数据按照事先建好的途径顺序传输。传送数据量较大时，通常采用虚电路方式。2）数据报分组互换数据报分组中每个分组的大小有严格的限制，每个数据报自身携带足够的地址信息。各数据报所走的途径不

22、一定相同，各个数据报到达目的地的顺序也许不同，有的数据报会丢失。3）分组互换的特点分组互换采用“存储一转发”方式，不独占信道；信息传输时延较小；为不同通信规程的数据终端间能互相通信提供了会话环境；可靠性高。分组互换的技术实现复杂，软件及硬件结构都较为复杂：网络附加的信息较多。分组互换重要应用于计算机终端连网。三、电路互换、保温互换河保温分组互换的区别若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于链接建立的时间，则电路互换具有传输速率较快的优点。报文互换和报文分组互换不需要预先分派传输带宽，在传输突发数据时可提高整个网络的信道运用率。报文分组互换比报文互换的时延小，节点互换机能对每个分组进行差错控制

23、，传输可靠性较高，这就规定节点互换机必须具有更强的数据解决能力。教学小结学习指导参阅教材作业简要叙述电路互换的过程。报文互换的特点是什么？分组互换有几种技术？简要叙述其特点。教学后记教学对象教学时间2 0 2 3 年 0 4 月 0 3 H教学内容差错校验与校正教学目的(1)理解差错控制的机制。(2)掌握差错控制的方法及各方法的基本工作原理。(3)理解循环冗余码的构成。教学重点差错控制的方法教学难点工作原理的理解，循环冗余码建议学时理论：2 教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授(.P P T)演示设计板书设计教学过程课程导入重要内容复习上节课内容，导入新课新授课一、差错控

24、制机制在计算机进行数据通信时，在实际的数据传输过程中不可避免地会出现差错，需要在数据传输中引入差错控制技术。1、差错与差错控制差错也称为传输差错，是指数据在传输过程中，由于外界因素或线路自身的电器特性，使接受端接受到的数据与发送的数据不一致。差错控制是指在数据传输过程中，使用必要的技术或方法，发现或纠正数据传输中的差错，把差错限制在尽也许小的范围内的控制技术。2,噪声种类传输差错一般是由噪声引起的，噪声重要有两类：一类是热噪声，是电子在传输介质导体中作高速杂乱运营，产生的一种宽频背景噪声，是随机的噪声；另一类冲击噪声，是由外界电磁干扰引起的，冲击噪声比热噪声幅度大，是引起传输差错的重要因素。3

25、、差错控制方法检错法：是在要发送的数据块上附加冗余位，使接受方知道有差错发生，但不知道是什么样的差错，然后向发送方请求重传，常用的是奇偶校验码和C R C 循环冗余校验码。纠错法：是在要发送的数据块上附加足够的冗余信息，使接受方可以推导出已发出的数据应当是什么，常用的是海明校验码。二、差错控制的基本方法差错控制基本方式重要有检错反馈重发、前向纠错和混合纠错三种。1、检错反馈重发检错反馈重发又称为自动请求重发，简称A R Q。工作原理：发送端对所发送的序列进行差错控制编码，接受端根据检查序列的编码规则判决有无误码，若发现有误码，则运用反向信道规定发送端重发有错的信息，直至接受端检测认为无误为止，

26、从而达成纠正差错的目的。2、前向纠错方式（F E C）工作原理是：发送端将信息编成具有检错和纠错能力的码字并发送出去，接受端对接受到的码字进行译码，译码时不仅能发现错误，并且能自动进行错误纠正，并且将已纠正的信息送给接受器。3、混合纠错混合纠错方式综合了上述两种纠错方式，其基本原理是发端发送具有一定纠错能力的码字，接受端对所收到的数据进行检测。若发现错误，就对少量的能纠正的错误进行纠正，而对于超过纠错能力的差错通过反馈重发方式予以纠正。三、常用的检纠错码1、循环冗余码C R C：又称多项式码。它运用事先生成的一个多项式去除要发送的信息多项式，得到多项式就是所需的循环冗余校验码。循环码检查具有良

27、好的数学结构，易于实现，发送端编码器和接受端检测译码器的实现较为简朴，同时.，具有十分强的检错能力，特别适合于检测突发性错误，在计算机网络中得到了广泛的应用。2,奇偶检查码：是一种最常见的检错码。它是在一个二进制数上加上一个校验位，以便检测差错。在偶校验中，要在每个字符上加上一个附加位，使得该字符中“1”的个数为偶数。在奇校验中，要在每一个字符上增长一个附加位，使得该字符中“1”的个数为奇数，接受方则通过判断接受的数据中1 的个数是否为偶数来拟定传输是否犯错。3、等重码：又叫恒比码，其特点是码集中每个码组中“1”和“0”的个数保持恒定比例，假如接受端收到码不符合恒比规律，就认定有错。4、方阵检查码：也称为行列监督码，其码字中的每个码元受到行和列的两次监督。方阵码常用于纠正突发差错，该码常用于计算机内部通信系统中。教学小结学习指导参阅教材作业数据传输过程中出现差错的重要因素是什么？简述检错反馈重发的工作原理。简述奇偶检查码的工作原理。教学后记教学对象教学时间年 月 日教学内容教学目的教学重点教学难点建议学时理论：2教学教具多媒体教学系统教学方法理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）演示设计板书设计教学过程课程导入重要内容教学小结学习指导参阅教材作业教学后记