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网络技术应用全程教案


第一章:网络的组建与运行 1.1 计算机网络的组成与分类
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)理解计算机网络的基本概念, (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。 学习重点: 1、 计算机网络的组成 学习难点: 1、了解计算机网络的组成、分类。 学习时间:一课时 学习内容: 教学导入:随着计算机网络技术的发展,给我们的工作和生活,极大的方便,也可 以让书生不足不出门户可以知道天下的事情。这节课我们一起来谈谈我们对计算机网络 的认识。 一、什么是计算机网络

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生活中我们接触到各种“网络” ,如电话网络、电视网络等等。我们通过因特网浏 览网页、收发电子邮件、到 BBS 论坛参加讨论,通过网络共享文件,实现文件传送,通 过网上商店进行购物等。那么什么是计算机网络、计算机网络由什么组成呢?计算机网 络分为哪几类呢? 计算机网络: 计算机网络是多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过传输介质和通 信设备连接,使用网络软件相互联系,实现数据通信和资源共享的系统。 【计算机网络功能】 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协同工作(分布处理)。如:办公自动化 电子数据交换 电子商务。 二、计算机网络的组成 (1)两台或两台以上独立的计算机; (2)传输介质与通信设备; (3)网络软件。 实现资源共享与数据通信,这是计算机网络的基本功能。 三、计算机网络的分类 根据计算机网络的覆盖范围可以分为局域网、城域网、广域网等 局域网: (Local Area Network)LAN 是指将小区域内的各种通信设备互连在一起 所形成的网络,覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。 局域网一般指分布于几公 里范围内的网络,局域网的特点是:距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。目前我 国常见的局域网类型包括:以太网(Ethernet) 、异步传输模式(ATM,Asynchronous Transfer Mode)等,它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有 许多不同。 其中应用最广泛的当属以太网—— 一种总线结构的 LAN, 是目前发展最迅速、 也最经济的局域网。 城域网: (Metropolitan Area Network)MAN 的覆盖范围就是城市区域,一般是在 方圆 10km--60km 范围内,最大不超过 100km。它的规模介于局域网与广域网之间,但在 更多的方面较接近于局域网, 因此又有一种说法是: 城域网实质上是一个大型的局域网, 或者说是整个城市的局域网。 远程教育、电子银行、

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广域网:(Wide Area Network)WAN 连接地理范围较大,一般跨度超过 100km,常常 是一个国家或是一个洲。中国公用分组交换网(CHINAPAC) 、中国公用数字数据网 (CHINADDN) ,以及中的国家教育和科研网(CERnet) CHINANET 等都属于广域网。 , Internet 就是全球最大的广域网。

四、作业 (第 5 页)从资源共享的角度来定义:“___________是以能够共享资源(硬件、软件 和数据)的方式相互连接起来,各自又有独立功能的计算机系统的集合体。”当网络位 于相对有限的区域中时,比如某建筑物或者学校,则这种网络被称作 _________________。 以下是某间学校的网络拓扑结构,阅读第一章第二节,看里面用到哪些传输介质和通信 设备,各种设备有什么功能。 五、教学反思 今天我们通过交流与讨论,认识了计算机网络;接下来我们将要运用所学的知识贯 穿于本课程的学习之中。从现在起,我们不仅要学习知识,更要通过利用网络工具掌握 网上学习的方法。鼓励学生积极利用网络开展学习,拓展学习的时空,加强与他人的沟 通与交流。今天的资料收集、观点讨论的过程,将伴随我们一起完成网络技术应用的学 习。

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1.2 网络的连接策略
教学目标: 知识与技能: 让学生了解常见的网络连接设备的功能、主要的网络拓扑结构及各自的优缺点 过程与方法: 根据给出的条件和要求,设计网络的连接方案。 情感态度与价值观: 培养学生的“选择”意识,学会“选择”是运用知识解决实际问题的一种体现。 教学重点: 两种网络连接方式的优缺点,网络传输介质的性能 教学难点: 组成方案的完成 教学方法: 任务驱动法、小组讨论、教师总结 学习方式:任务驱动、小组讨论、教师总结 学习任务: 1、 网络的连接有哪几种方式, 各有什么优缺点?我校校园网采用的是哪一种方式? 2、网络的传输介质有哪几种?各自的性能、价格如何? 学习时间:1 课时 学习内容: 引入: 如果要将同一房间中的两台计算机连成网络, 可以简单地用点到点的对等网连接, 如果两台计算机分散在一个城市或者一个国家的不同地区,可以使用调制解调器 (modem)实现连接。如果要实现三台或三台以上的计算机组网,那要用一些网络连接 设备把它们连接起来。那么这节课我们来认识网络连接设备。 一、确定网络连接策略的依据 要组建一个计算机网络,首先我们要进行组建网络的的需求分析,即先要明确以下 项目内容,才能确定网络连接的策略,这些项目分别是: 1、计划要多少台计算机联网? 2、用户希望通过网络实现哪些功能和享受哪些服务? 3、用户分布在什么地方? 4、网络传输速率要多快?
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5、网络建成后,一定的时间内是否有扩展的需求? 6、经费的预算情况如何? 二、网络连接的方式 根据网络连接的用户数和这些用户所要求提供的服务要求,网络连接通常有两种: 对等网和服务器-客户机网络。 1、对等网(peer--to--peer networking) 如果网络连接的用户数比较少,且要共享的数据、资源不多,用对等网就可以了。 所谓对等网就是:在网络中,计算机是同等的,计算机能够访问网络中其他用户所提供 的资源,也能为网络中其他计算机提供资源。对等网络常被称为工作组(workgroup)。 对等网的优点、缺点及支持对等网的操作系统(见课本第 7 页)

1、服务器--客户机网络(server-Client networking) 网络连接的第二种方式是服务器--客户机网络。与对等网相比较,服务器--客户机 网络可以提供组建大型网络的能力,它能向用户提供更大量的资源和网络服务。 服务器、客户机的要求和功能(见课本第 7 页--第 8 页) 服务器、客户机所要安装的软件(见课本第 7 页--第 8 页) 服务器--客户机网络的优点、缺点(见课本第 8 页)

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三、网络的传输介质 传输介质是计算机网络的组成部分。它们就像是交通系统中的公路,是信息数据运 输的通道。网络中的计算机就是通过这些传输介质实现相互之间的通信。 各种传输介质特性是不同的,它直接影响通信的质量指标,如:传输速率、通信距 离和线路费用等。用户可以根据自己对网络传输的要求和用户的位置情况,选择适合的 介质。 1、有线传输介质 (1)双绞线 可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP) (2)同轴电缆 (3)光缆
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不同的传输介质相应的连接器也不同(见课本第 10 页)。 2、无线传输介质 无线传输介质包括微波、红外线、无线电波、激光等。 (1)微波 就是频率较高的电磁波。微波在空间主要是直线传播。微波通信有两种主要的通 信方式:地面微波通信和卫星微波通信。 (2)红外线 红外线通讯是一种廉价、近距离、无线、低功能、保密性强的通讯方式。 (3)蓝牙通讯 蓝牙(Bluetooth)通讯技术是一种在有效通讯半径范围内实现单点对多点的无线 数据和声音传输。(详见课本第 11 页)

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传输媒体 双绞线 50?同轴电缆 75?同轴电缆 光纤 短波 地面微波接力 卫星

速率 10-1000Mb/s 10Mb/s 100M 几十 Gbps <50MHz 4-6GHz 500MHz

性能(抗 干扰性) 几十 M 可以 几百 M 内 较好 传输距离 几百 M 30kM up 全球 几百 kM 18000kM 较好 很好 较差 好 很好

价格

应用

低 模拟/数字传输 略 高 于 基带数字信号 双绞线 较高 模拟传输电视、 数据及音频 较高 远距离传输 较低 远程低速通信 中等 远程通信

与 距 离 远程通信 无关
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三、网络中的连接设备
1.中继器 中继器接收网络传输介质中的数据信号,复制再生这些信号、继续传输。它保持了数据信号的完整 性,使得数据信号能在超出传输介质最大应用距离情况下传输。 完成信号的复制、调整和放大功能, 以此来延长网络的长度。 2.集线器(HUB) 采用集线器连接的网络,当某条线路或某端口节点出现故障时,不会影响网上其他端口节点的的正 常工作。集线器是一种共享传输介质的设备,所有传到集线器的数据均被广播到所有端口。采用集 线器的网络数据传输效率低,容易造成网络堵塞,还可能会出现一些数据传输过程中的安全隐患。 常用于局域网。 3.交换机 交换机是一种用于大型网络中管理带宽的互连设备。交换机接收与存储某端口上的数据包,经处理 后,将数据包传送到目的端口,而不是广播到所有端口。使用交换机提高了网络的实际传输效率, 数据传输安全性得到了提高。 4.路由器 路由器的主要用途是实现不同网络之间的互连。 路由器综合使用了硬件和软件, 将数据从源点“路由” 到目的点,即为数据指明从源点到目的点的一条该走的道路。

四、网络的拓扑结构
计算机网络中,网络设备之间的连接方式称为网络拓朴(network topology) 。 网络拓朴图中忽略了网络连线的长度,只考虑结点的顺序和位置,是网络的一种简化描述。 根据计算机网络的拓扑(Topology)结构可以分为总线形结构、星形结构、环形结构、树结构、网状形 结构等 1.总线型结构: 总线形结构采用单线传输(或称总线)作为公共的传输通道,所有的节点都通过相应的硬件接口直 接连到总线上,总线两端安装了终结器。任何一个节点发送的信息都可以沿着总线向两个方向传输, 而且传输的任何信息都可以被所有连接到总线上的节点接收到。 网络特点:是结构简单、可扩充性好。使用的电缆少,且安装容易;

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使用户服务的设备相对简单、可靠性高; 缺点:是维护难,分支节点故障查找难。

2.星形结构: 星形结构要求网络有中央节点,网络中的所有端节点都有各自的专用线路拉入中央节点,形成辐射 形网络构型,各节点之间必须经过中央节点才能互相通信。 星型结构的特点是结构简单、便于管理,控制简单、便于建网,网络延迟时间较小、传输误差较低; 缺点也是明显的,成本高、可靠性较低、资源共享能力较差

3.环形结构: 环形结构是网络中各个节点通过环路连接在一条首尾相接的闭合的环形通信线路中。 环行结构的特点是:每个终端用户都与两个相临的终端用户相连,因而存在着点到点链路,但数据 总是以单向方式操作。环上传输的任何报文都必须穿过所有端点。因此,如果环的某一点断开,环 上所有终端间的通信便会终止。为了克服这种网络拓扑结构的脆弱, 每个端点除与一个环相连外,还连接 到备用环上(见图) ,当主环出现故 障时,数据自动转到备用环上。

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4.网状形结构 网状形结构没有特别的连接形式,它是最一般化的网络构型,网状拓扑是大型网络的基本构型。 下面是某个学校的校园网拓朴结构图,请据此来理解校园网的构成:

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1.3 信息交换方式――数据交换技术
数据交换技术是一个比较抽象的内容,学生不易理解,通过情境设计,先培养学生 分析问题的思维方法,使学生对所学知识能有更深刻的认识。 教学目标: (1)了解三种数据交换技术及用途; (2)能比较三种数据交换技术的优缺点; (3)理解 IP 电话的工作原理; (4)培养学生分析、比较问题的能力。 教学重点:三种数据交换技术 教学难点:比较三种数据交换技术的优缺点 教学用时:1 课时 教学过程设计: 一、 创设情境,引入问题。 (数据交换技术是一个比较抽象的内容,学生不易理解,以学生相对较熟悉的 生活例子作为铺垫,通过情境设计,先培养学生分析问题的思维方法,通过知识的 类比、迁移,使学生对所学知识能有更深刻的认识。 ) 1、问题提出 问题:假设有一火箭需通过铁路从制造厂运到发射场,现有三种方案:专列专 线、专列非专线、非专列非专线,现要求大 家一起讨论这三种方案的优劣。 前提条件:假设使用每一线路所需费用 均相等。 2、问题分析 (在讲这部分时,应该引导学生对速度、 对火车头的依赖、铁路利用率(即费用)进 行比较,培养学生分析问题的能力,为后面 的实践题打下基础。 ) 甲线:专门使用一列火车来运输火箭, 并使用专线,其他车次不得占用。 乙线:专门使用一列火车来运输火箭,但不使用专线,该火车按照正常的火车 时刻表,服从铁路部门的调度。如:现按照正常的车次进入第一个站点停靠,听候 调度,有合适的火车头和线路才能继续往下一站点,如此循环,直至将火箭运到目 的地。 与甲线相比,使用乙线的优点、缺点有哪些?大家一起来分析(速度:比甲线 慢;费用:由于与其他火车共用一条线,可降低费用;对火车头的依赖:火箭整体 总量较大,需要较大功率的火车头才能推动,所以对火车头的依赖较大。 ) 丙线:不使用专门的火车来运输,而是将火箭进行拆分,拆分之后火箭与普通 货物一样进行运输。可见这是在乙线运输方案的基础上进行的改进,由于火箭拆分 之后可看成与普通货物同等对待,对火车头的依赖较小,可挂靠在任一火车头上。 一来可以有效地提高运输速度, 二来可以提高铁路的利用率, 与其他货物均担费用, 降低了运输火箭的费用。由此可见,相对于乙线,丙线的方式更加灵活。但相比之 下它也有个缺点:运输前后需要对火箭进行拆分和组装。 下面我们通过表格来比较这三种运输方式的优劣。
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特点 甲线 乙线 丙线

优点 速度最快 费用较低

缺点 费用最高 速度最慢、对火车头要求较高

费用最低、速度较快,对火车头要求低。 运输前后需对火箭进行拆分、复原工作。

(小结:在这三种方案中是通过提高线路的利用率来有效地降低费用的。 ) 在现实生活中要运输货物,同样,在网络中要传输大量的数据。网络中的数据是通 过什么样的方式来进行传输的呢?下面我们来学习三种网络中数据的传输方式,他们的 工作原理和我们刚才讨论的三种运输方案有许多相似的地方,大家在学习的时候可以用 来做类比。 二、三种数据交换技术 1、电路交换技术 (1)介绍工作原理:电路交换技术即为已对需要进行通信的装置之间提供一条临 时的专用传输通道。 (引导学生让其与甲线的运输方式进行类比) (2)举例

2、报文交换技术 (1)介绍工作原理:报文交换技术不需要事先建立物理线路,它将发送的数据作 为一个整体发给中间交换设备。中间交换设备先将数据存储起来,然后选择一条合适的 空闲线路将数据转发给下一个交换设备,如此循环直至数据发送到目的节点。

(引导学生让其与乙线的运输方式进行类比)说明:在这里报文交换技术采用 “存储-转发”机制 (2)报文与电路进行对比 (3)举例:电报系统 3、分组交换技术 (1) 介绍工作原理: 分组交换技术是报文交 换技术的改进,它是将用户传送的数据划分成一 定的长度,每个部分叫做一个分组。在每个分组 的前面加上一个分组头,用以指明该分组发往何 地址,然后由交换机根据每个分组的地址标志, 将它们转发至目的地,这一过程称为分组交换。 (引导学生让其与丙线的运输方式进行类比) 分组交换技术是在数据网络中最广泛使用的 一种交换技术. (2)与报文交换技术进行对比 (3)举例:IP 电话 小结:这三种数据交换方式都是通过对技术进行改进,提高线路的利用率。
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三、三种交换技术的比较 1、三种数据交换技术与三种火箭运输方案的对应关系。 电路交换技术——甲线 报文交换技术——乙线 分组交换技术——丙线 可进行类比的项目:数据———火箭(即所需运输的货物) 中间交换设备———火车头 线路———铁路 线路利用率———铁路的使用率 2、三种交换技术的比较 任务: 全班学生分为三个大组,分别选择一种数据交换技术来研究,完成课本 6 0 页的实践。
通讯方式 传统电话 电报 IP 电话 数据交换技术 优点 缺点

教师提示:可从以下几个方面来比较三种数据交换技术的优缺点,通讯速度、线路 使用率、对中间设备的要求。 3、学生代表上台陈述,教师小结。 四、课堂小结 1、了解电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术的工作原理; 2、能够比较三种交换技术的优缺点; 3、理解 IP 电话为什么会比较便宜。

1.4 TCP/IP 通信原理

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一、教学方法:讨论、模拟 二、教学目标: 学生理解 TCP/IP 通信原理,学会换位思考的方法,培养学生从另一个角度或者说 从别人的角度去思考问题。 三、重点难点: 两个对象(可以是人、动物或者机器)之间通信应该经历一个什么样的过程——〉 信息交流的过程、方式 四、课程标准:描述 TCP/IP 协议的概念,思想和功能 五、教学媒体: 硬件:多媒体教室 软件:自制 FLASH 演示动画 六、教学时间:1 课时 七、教学过程:
教师活动 引入“黑屋会议”问题,请学生提出结决方 案: 学生活动

一群来自世界各地的人在一间黑屋里开会, 互相谁都看不见谁,但能听到别人的声音, 他们如何能完成一个会议? 学生讨论,思考,提出解决这个问题应该注 意什么方面,或者说这个问题可以被分解为 哪些小问题来处理

(学生回答的不一定全面,暂且放在一边) 在教室中假设一个黑屋环境,假设一个同学 是来自美国,一个同学来自俄国,请一个同

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学向另一个同学传递一个信息,如:中午我 请你吃冰糕。

学生在实践过程中自然会涉及到用什么语言 传达,向谁传达,传达什么,怎么样才能知 道对方是否已经正确接受到等问题,并会很 自然的想办法解决,或者老师提示解决

回到开始的问题,请同学总结归纳解决“黑 屋会议”问题的方法,描述黑屋会议的开会 过程。

同学描述

请同学通过这一案例描述通信的过程和通信 当中应该解决哪些问题,我们可能会有什么 样的解决方法

教师在学生描述的基础上大概讲述 TCP/IP 的 通信过程

讨论总结

请同学自己查找关于 TCP/IP 的资料

通过网络、课本查找,发现不懂的问题,提 出来,大家一起找答案

再次总结通信的原理和思想

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