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1、计算机网络基础及应用简案（教学设计）课程名称： 计算机网络基础及应用模块组成的计算机网络，结构就更加复杂了。 为了便于研究和设计网络的通信传输系统， 通常采用图论和拓扑学的方法，将网络模块 抽象成节点，通信线路抽象成链路，对网络 的结构特性进行分析，以采用不同的技术来 实现网络的通信和传输。课堂讨论 （10分钟）什么是局域网？常见的局域网应用有哪些学生在教师的带着下讨论 问题。老师带着学生总结结论， 学生记录。课堂总结 （5分钟）局域网是将小区域内各种通信设备互联在一 起的通信网络。学生在老师的引导下共同 总结本次课的主要内容。布置作业 （5分钟）课后练习学生记录作业。教学反思（后记）该单元是
2、本课程的重要内容，近年来，基于交换局域网的虚拟局域网逐渐取代了传统的共享介 质局域网。使其应用越来越广泛。教学内容计算机局域网理论课时4学时 实训课时0学时一、学习目标与任务1 .学习目标描述知识目标：局域网的概念、特点及分类网络拓扑结构的概念技能目标：网络拓扑结构的类型情感目标：通过工程提升学生的创意设计能力和团队合作能力；提高学生自主学习能力，培养欣赏美、 发现美和创造美的能力2 .学习任务重点及难点：高速局域网和虚拟局域网的工作原理二、教学方法1 .任务驱动、案例教学教师通过案例及任务驱动教学，让学生明确本次课学习目标及任务，从而可以激发起学生对 学习任务和学习过程、学习策略的积极性，培
3、养学习兴趣等。2 .分组讨论法学生通过分组讨论的方法，同时提高学生的沟通能力和人际关系。3 .资源式教学课后练习，有针对性地进行课下作业任务的指导。三、学习活动组织1 .课上：本节以计算机局域网和应用贯穿教学过程，以教师为主导，学生为主体，介绍本次 课程的教学内容及目标，同时在教学过程中同时采用提问法、讨论法和互动式教学方法。2 .课下：课后练习。四、教学结构流程的设计教学环节教师活动学生活动教学回顾 （5分钟）教师引入课程新课导入 （5分钟）复习前一章，引入新课。学生思考。新课讲解1、局域网的概念和 特点（15分钟）教师讲解：局域网 LAN （Local Area Network）是计 算机
4、通信网的重要组成局部,是一种在一 个局部地区范围内（例如一个学校、一个 工厂、一家医院、一个机关等），把各种 计算机、外围设备、数据库等相互连接起学生记录教师本次课中的 知识点。来组成的计算机通信网。局域网的产生和开展为了共享软件、硬件资源和相互之间传送 数据和文件，于是产生了近距离高速通信 的要求，这就是局域网产生的背景。1972年Bell （贝尔）公司提出了两种环 型局域网技术。1983 年，IEEE 802.3 委员会以 Ethernet V2.0为基础，正式制定并公布了 IEEE 802.3以太网标准，这个标准被称为标准 以太网（10Base-5）。从此局域网开始进 入标准化进程。19
5、83年，美国国家标准化委员会ANSI X3T9.5委员会提出了光纤分布式数据接 口 （FDDI）标准，使局域网的传输速率 提高到了 100Mbps。这一阶段的网络技术 是共享传输通道、共享带宽的共享式局域 网技术。局域网的特点区别于一般的广域网，局域网通常具有如 下特征：（1）地理分布范围小。一般为数百米至 数千米，可以覆盖一幢大楼、一所学校或 者一个企业。局域网一般为一个机构所拥 有。（2 ）数据传输速率高。一般为10Mbps-lOGbps,可以交换各类数字和非 数字（如语音、图像、视频等）信息。（3）误码率低。这是因为局域网通常采 用段距离基带传输,可以使用高质量的传 输媒体，从而提高了数
6、据传输质量。（4）以PC为主体。包括各种终端及外 设，网络中一般不设中央主机系统。（5） 一般仅包含OSI参考模型中的最低 二层功能，即仅涉及通信子网的内容。所 以连到局域网的数据通信设备必须加上 高层协议和网络软件才能组成计算机网 络。(6)协议简单，结构灵活，建网本钱低， 周期短，便于管理和扩充。覆盖局域网和广域网之间的区域是城市 区域网MAN,简称城域网。新课讲解二、局域网的拓扑结构(15分钟)教师讲解并演示：1 .拓扑结构概念是用一些简单的几何图形来表示复杂的 形式结构。在计算机网络中引用拓扑结构 的目的是利用它来表示网络传输介质的 连接形式，即线路构成的几何形状。2 .按拓扑结构分类
7、计算机网络的拓扑结构是指网络节点的 地理分布和互连关系上的几何构形。这种分类方法是最常用的分类方法。局域 网经常采用总线型、环型、星型这几种最 常见的拓扑结构，因此可以把局域网分为 总线型局域网、环型局域网、星型局域网 和混合型局域网等类型。3 .局域网拓扑结构的选择选择局域网拓扑结构需要考虑如下诸多 因素：(1)局域网既要易于安装，又要易于扩 展。(2)局域网的可靠性是考虑选择局域网 的重要因素。要易于故障诊断和隔离，以 使得局域网的主体在局部发生故障时仍 然能够正常运行。(3)局域网拓扑结构的选择还会影响传 输媒体的选择和媒体访问控制方法确实 定，这些因素又会影响各个节点运行速度 和局域网
8、软、硬件接口的复杂性。学生记录新课讲解教师讲解并演示：学生记录计算机网络的组3、网络服务器（20分钟）服务器（Server）是整个网络系统的核心，它 就是为网络用户提供服务并管理整个网络的 设备。根据客户机/服务器交互模式中服务器提供 的服务的类型的不同，可以将其分为文件服 务器、数据库服务器、事务处理服务器、应 用服务器和对象服务器等几种类型。其中， 前两种类型是最基本的，而后面的几种类型 都是在此基础上开展起来的。1 .文件服务器文件服务器是最早出现的一种服务器类型， 如图5-1所示。它的工作过程是：如果用户想要查询或处理 文件服务器中的数据库文件，由客户机向文 件服务器发出文件查询请求。
9、文件服务器在 接收到客户机的请求后，在服务器硬盘中搜 索用户所需的数据库文件，然后将该数据库 文件发送到客户机。客户机运行客户应用程 序，对数据库文件进行处理，然后将修改过 的数据库文件发送回文件服务器。以这种服 务器的工作过程可以看出其缺点是网络负荷 较大，致使网络的工作效率较低。2 .数据库服务器在该服务器的工作模式中（如下列图所示）， 客户机通过一条SQL命令将服务请求发送到 数据库服务器，数据库服务器将每一条SQL 命令的执行结果回送给客户机。服务器从外型来看,和普通的PC并没有什么 两样，但其内部结构和性能却与普通的个人 PC机有着本质的不同。表达在以下方面： 1）硬件结构2）性能成
10、和分类。新课讲解4、以太网介质教师讲解并演示：1.带冲突监测的载波侦听多址访问学生记录访问控制方法1.带冲突监 测的载波侦听多址 访（10分钟）带冲突检测的载波侦听多址访问（Carrier SenseMultipleAccess/CollisionDetection, CSMA/CD）,网络中各个站 点都具备一种对总线上所传输的信号或 载波进行监测的功能称为载波监听CS； 多址MA是指当总线上一个站点占用总 线发送信号时,所有连接到同一总线上的 其他站点都可以通过各自的接收器收听， 只不过目标结点会对所接收到的信号进 行进一步处理,而非目标结点那么忽略所接 收到的信号；冲突检测CD是指一种检测
11、 或识别冲突的机制，这是实现冲突退避的 前提。在总线环境中，冲突的发生可能有两种原 因：一种是总线上两个或两个以上的接点 同时发送信息；另一种是一个较远的接点 已经发送信息，但是由于线路较长，使之 到达目的地时，另一个刚好发送了信息。 CSMA/CD通常用于总线型拓扑结构和 星型拓扑结构的局域网中。2.载波侦听多路访问基本的载波侦听多路访问（CSMA）方法 的算法如下：（1） 一个站要发送信息时，首先需要监 听总线，以确定是否有其他站发送的信 号。（2）如果介质是空闲的（没有其他站点 正在发送），那么可以发送。（3）如果总线（传输介质）是忙的，那么 等待一定时间后重试。根据信道忙时,对如何监听
12、采取的处理方 法不同，可以将CSMA分为不坚持 CSMA、1-坚持 CSMA 和 P-坚持 CSMA 二种不同的协议，如图5-3所小。(1)不坚持CSMAo发送之前监听信道， 如果信道空闲就发送数据;如果监听到信 道忙，就不坚持监听，而是根据协议算法 延迟一个随机时间后再重新监听。不坚持 CSMA的缺点是不能找到信道刚好变成 空闲的时刻，这样就会影响信道利用率的 提高。(2) 1-坚持CSMAo监听到信道忙，那么 继续监听，知道信道空闲就立刻把数据发 送出去，但假设有两个或两个以上的站点正 在同时监听信道，那么一旦信道空闲就会发 送冲突，反而不利于吞吐量的提高。(3) P-坚持CSMAo监听到
13、信道空闲时， 就以概率P (OP1)发送数据，而以概 率(1-P)延迟一段时间，重新监听信道。 P坚持CSMA可以减少冲突，提高信道 的利用率，但P值确实认十分复杂。3.带冲突检测的载波监听多路访问 CSMA/CD的工作过程可以为先听后发、 边听边发、冲突停止、随机延时重发，具 体说明如下：(1)当一个站点想要发送数据时，需检 测网络是否有其他正在传输，即监听信道 是否空闲。(2)如果信道忙，那么等待，直到信道空 闲。(3)在发送数据的同时，站点继续侦听 网络确信没有其他站点在发送数据。因为 有可能有两个或更多的站点同时在检测 网络空闲后，几乎同一时刻开始传输数 据。如果两个或多个站点同时发送
14、数据， 那么会发生冲突。(4)当一个传输结点识别出一个冲突时， 就发送一个拥塞信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的结点都能够发现。新课讲解5、网络的结构和组 成网络的基本模块 (10分钟)教师讲解并演示：1. 3网络的结构教学目标：掌握计算机网络基本模块的功能。 计算机网络是由计算机系统、数据通信系统 和网络操作系统组成的有机整体。计算机系 统是网络的基本模块，它提供各种网络资源; 数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁， 它提供各种连接技术和信息交换技术；而网 络操作系统那么是网络的组织管理者，它提供 了各种网络服务。从计算机网络设计者的角 度来看，网络模块的组成及其相互间的连接 方式
15、，决定了网络的整体结构和性能。1. 3.1网络的基本模块网络基本模块是组成计算机网络的基本要 素，它是以计算机为核心、相对独立的资源 点，如图1-4所示是网络基本模块的示意图。 它主要是由主机系统、通信控制处理机、终 端系统、集中器、本地线路和高速线路组成 的多机系统。1 .主机(HOST)主机(指主计算机系统)在计算机网络中负 责数据处理和网络控制。它和其他模块中的 主机连成网后构成网络的主要资源。作为网 络的主机，它具有下述功能：通信处理能力。分时处理能力。多重处理能力。程序兼容能力。虚拟存储能力。数据库管理能力。主机与通信控制处理机之间利用通道或I/O 接口相连，它们之间如同各自的外设。
16、这样, 两台计算机同时工作，就像同一台计算机一 样，可以获得最高效率的信息传输。2 .终端(TERMINAL)终端是用户进行网络操作时使用的设备。它 种类繁多，常用的有交互式终端、批处理终 端、汉字终端、智能终端及虚拟终端等。终端设备一般与通信控制处理机或集中器相 连，与通信控制处理机相连的一般为近程终学生思考并记录。端，通过集中器再与通信控制处理机相连的 一般为远程终端。为了提高处理能力，主机 本身应尽量少接终端。3.通信控制控制处理机（CCP）通信控制处理机的主要作用是控制本模块和 终端设备之间的信息传送，以及对终端设备 之间的通信线路进行控制管理。此外，它还 是网络中各个模块之间的接口机
17、，负责模块 间的信息传输控制。通信控制处理机的主要功能是：线路传输控制。作业装配和拆卸。过失检测和恢复。路径选择和流量控制。代码转换。通信控制处理机一般宜采用小型机或高档微 型机，并和主计算机之间通过高速的并行方 式交换信息。需要指出的是，在局域网中通 常不专设通信控制处理机，而是把这局部任 务交给主机来承当。1 . 集中器（CONCENTRATOR）集中器的作用是把假设干终端经本地线路（一 般为低速线路）集中起来，连接到12条高 速线路上，以提高通信效率和降低通信费用。 它的主要功能有过失控制、代码转换、信息 缓存、电路转接及轮询等。集中器实质上是 在终端一端的通信控制处理机，通常采用小 型机或微机来担任。2 .本地线路本地线路是靠近终端设备的通信线路，由它 把终端设备和通信控制处理机或者主机连接 起来，构成模块内的面向终端的网络。由于 它不超越模块的连接范围，所以称为本地线 路。木地线路大多数是低速通信线路，可以用专 线连接，也可以用交换线路连接。3 .高速线路高速线路用于集中器到通信控制处理机，或 网络中模块的通信控制处理机之间的连接。 从网络的传输效率出发，这种通信线路一般 采用高速线路，如同轴电缆或光缆等。如上所述，网络模块大致由6局部组成。模 块内部具有较复杂的结构关系，而由假设干个