《网络通讯基础》课程

《网络通讯基础》课程 主讲:王巧巧

课程简介

课程性质与学时 • 性质：专业平台课、专业必修课 • 学时数：60学时（其中20学时为实验）

教学设计 • 总项目：组建中小型局域网 • 子项目：局域网规划网络硬件虚拟网络环境网络操作系统接入互联网网络安全管理

教学目的——能力目标 • 技能目标： • 能根据网络需求进行网络拓扑结构设计，并能用一种软件绘制网络拓扑结构图。 • 能制作网络线缆并能安装简单的网络设备 • 能根据网络设备说明书获取相关信息，并选取适当的组网设备。 • 能安装配置网络操作系统及其网络软件。 • 能进行网络互联，网络共享设置。 • 能用简单的网络命令对组建的网络进行调试。 • 能分析并排除简单的常见网络故障。

教学目的——能力目标 • 方法与社会能力 • 团结协作能力 • 自我展示能力 • 自我学习能力

教学目的——知识目标 • 知道局域网组成、通信协议和IP地址管理相关知识 • 知道局域网硬件设备特性相关知识 • 知道局域网组网技术相关知识 • 知道知道Internet接入技术相关知识 • 知识网络安全技术相关知识 • 知识网络常用命令相关知识

教学和评分标准 • 教材《计算机网络技术及实训》中国水利水电出版社 • 教学方法：多媒体教学和实训教学 • 作业布置和实训报告 • 期末考试：闭卷 • 评分标准：平时20%+实验40%（实验操作:实验报告=3:2)+组网工程方案文档10% +期末考试30%

参考资料 • 相关网站：http://www.net130.com • 《网络工程师教程》清华大学出版社 • 《网管员必读—网络基础》电子工业出版社 • 《中小企业网络管理员实用教程》科学出版社

相关考证 • 全国计算机技术与软件专业资格（水平）考试网络管理员/网络工程师 • 高新技术考试高级局域网管理员 • 全国计算机等级考试网络技术三级 • 思科/锐捷网络工程师认证 CCNA/RCNA

课程要求 • 上课时间，不要穿着拖鞋进来！即使你的手机很in，也不要在课堂上show出来！ • 上课早到那么几分钟对你来说应该不是一件很困难的事，如果你觉得这样很困难的话，我建议你先把这个习惯养成再来上课！ • 关注课堂，而不要仅关注PPT；如果你愿意，可以不看PPT • 不要觉得学得东西没用，那是因为你没有学到精华！ • 不要觉得自己不喜欢，其实，你真正喜欢的有什么呢？找到目标，然后努力去做。 • 平时的作业每周四交作业。 • 教师不是传授知识的权威，而是学生学习的帮助者、引导者。希望多动脑，勤动手。

第一单元认识计算机网络 • 本次课知识目标： • 理解计算机网络的定义和分类 • 了解网络拓扑结构 • 了解网络硬件设备 • 了解局域网工作模式 • 了解网络通信协议 • 方法： • 观察机房网络的布局

1.1计算机网络概述 • 单机大、中、小型机—庞大，昂贵缺点——资源无法共享 • 网络始于50’s，近20年发展迅速。发展的动力： • 资源共享的需求 • 大型项目的合作 • 人与人之间的沟通

计算机网络的发展 1. 发展的四个阶段 ⑴ 第一阶段20世纪50年代，人们开始将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来，完成了数据通信技术与计算通信网络的研究，为计算机网络的产生做好了技术准备，并奠定了理论基础。 ⑵ 第二阶段从20世纪60年代美国的APPANET与分组交换技术开始。 ⑶ 第三个阶段大致从20世纪70年代中期开始。 ⑷ 第四阶段从20世纪90年代开始。下一代互联网(Internet2)正在向我们走来，Internet2比现在的Internet先进的多，速度要快一百到一千倍，它能使医疗、音乐和娱乐在线互动化，它或许会改变我们的生活方式。 Internet和异步移动模式ATM高速网络技术

2. 发展的三个时期 • 追溯计算机网络的发展历史，它的形成可概括为面向终端的计算机网络，计算机-计算机网络和开放式标准化网络三个时期。 • ⑴ 面向终端的计算机网络 • ⑵ 计算机-计算机网络 • ⑶ 开放标准化网络

第一时期面向终端的计算机网络（代表为SAGE）第一时期面向终端的计算机网络（代表为SAGE） • 20世纪60’s以前 • 特征——共享主机资源 • 单台主机——计算、通信 • 多台终端——用户交互 • 本地、远程连接 • 结构（见下页图）

第一时期面向终端的计算机网络（代表为SAGE）第一时期面向终端的计算机网络（代表为SAGE）

第二时期计算机—计算机网络（代表为ARPANET）以通信子网为中心第二时期计算机—计算机网络（代表为ARPANET）以通信子网为中心 • 20世纪60’s –20世纪70’s • 特征 • 单主机终端网络的互联，形成多主机为中心的网络 • 网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机” • 结构（见下页图）

T HOST T T 通信线路 T HOST HOST T T T T T T 计算机网络的形成

第二时期计算机网络的不足之处 • 网络普及程度低 • 标准不统一 • 网络体系结构的研究不成熟，难以实现互连

第三时期开放标准化网络（代表为OSI/RM） • 20世纪70’s-至今 • 不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力 • 各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础

标准化过程的两个阶段 • 厂商标准：IBM-SNA,DEC-DNA • 缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？ • 标准制定问题 • 标准化任务只能由不偏向于任何厂商的非盈利中立组织来制定 • 例外——“事实上的标准”，如TCP/IP

标准化过程的两个阶段 • 国际标准：ISO-OSI/RM • Open System Interconnection/ Recommended Model （开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型） • OSI参考模型是一种概念上的网络模型 • 其标准保证了不同网络设备之间的兼容性和互操作性 • 规定了网络体系结构的框架 • 只说明了做什麼（WHAT TO DO）而未规定怎样做（HOW TO DO） • 现在的计算机网络均是在OSI/RM的框架下运作的

1.1.2计算机网络的定义 1. 计算机网络定义的基本内容 • 由资源共享观点出发将计算机网络定义为“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”。 • 资源共享观点的定义符合目前计算机网络的基本特征，其主要表现在： • ⑴ 计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。 • ⑵ 互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。 • ⑶ 联网计算机必须遵循全网统一的网络协议。

1.1.2计算机网络的定义 • 总结： • 计算机网络是指将不同地理位置且各自具有独立功能的多个计算机系统，通过通信线路相互连在一起，按照一定的网络协议相互通讯，由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。

2.计算机网络与分布式系统的区别 从协调性和用途两方面进行比较 • 分布式系统 • 在分布式OS统一调度下，各计算机协调工作，共同完成一项任务。如并行计算 • 用户面对的是一台逻辑上的计算机，组成分布式系统的各计算机怎样协同工作，对用户透明 • 用途主要是科学计算和数据处理

2.计算机网络与分布式系统的区别 • 计算机网络 • 非协调性的 • 各计算机对用户非透明，用户必须指定资源的位置 • 用途主要是资源共享注意 • 分布式系统往往是基于计算机网络来实现的，二者有很多相通之处。主要区别不在物理结构上，而是高层软件上。

1.2 计算机网络的功能、分类与应用 1.2.1 计算机网络的功能 1. 资源共享 • 计算机资源主要指计算机硬件资源、软件资源和数据资源，所以计算机网络中的资源共享包括硬件资源共享、软件资源共享和数据资源共享。 2. 通信功能 • 用户可以通过计算机网络传送电子邮件、发布新闻消息和进行电子商务活动。 3. 提高系统的可靠性 • 在计算机网络中，各台计算机可彼此互为后备机，每一种资源都可以在两台或多台计算机上进行备份。这样当某台计算机、某个部件或某个程序出现故障时，其任务就可以由其他计算机或其他备份的资源所代替，避免了系统瘫痪，提高了系统的可靠性。

1.2.1 计算机网络的功能 4. 网络分布式处理与均衡负载 • 所谓网络分布式处理，是指把同一任务分配到网络中地理上分布的结点机上协同完成。 • 通常，对于复杂的、综合性的大型任务，可以采用合适的算法，将任务分散到网络中不同的计算机上去执行。另一方面，当网络中某台计算机、某个部件或某个程序负担过重时，通过网络操作系统的合理调度，可将其任务的一部分转交给其他较为空闲的计算机或资源去完成。 5. 分散数据的综合处理 • 网络系统还可以有效地将分散在网络各计算机中的数据资料信息收集起来，从而达到对分散的数据资料进行综合分析处理，并把正确的分析结果反馈给各相关用户的目的。

1.2.2 计算机网络的分类 1. 按照网络的分布范围不同进行分类 • 按地理分布范围分类，计算机网络可以分为广域网、局域网和城域网三种。 ⑴ 广域网，其分布范围可达数百至数千公里，可覆盖一个国家或一个洲。 ⑵ 局域网，是将小区域内的各种通信设备互连在一起的网络，其分布范围局限在一幢大楼或一个校园内，大约在几百米到几公里的范围，主要用于连接个人计算机、工作站和各种外围设备以实现资源共享和信息交换。其传输速率比较高，通常在10Mbps以上。 ⑶ 城域网，其分布范围介于局域网和广域网之间，目的在大都市较大的地理区域内提供数据、声音和图像的传输。

1.2.2 计算机网络的分类 2. 按照网络的交换方式不同进行分类 ⑴ 电路交换方式。它类似于传统电话交换方式，用户在开始通信前，必须申请建立一条从发送端到接收端的物理信道，而且在双方通信期间始终占用该信道。 ⑵ 报文交换方式。其数据单元是要发送的一个完整报文，报文长度无限制。报文交换采用存储-转发原理，这好像古代的邮政通信那样，邮件由途中的驿站逐个存储和转发。报文中含有目的地址，每个中间节点要为途经的报文选择适当的路径，使其能最终到达目的端。 ⑶ 分组交换方式。通信前，发送端将数据划分为一个个等长的单位(即分组)，这些分组逐个由各中间节点采用存储-转发方式进行传输，最终到达目的端。

1.2.2 计算机网络的分类 • 按网络的拓扑结构分类:星形、总线、环形、树形、网形 • 按网络的传输媒体分类:双绞线、同轴电缆、光纤、无线 • 按网络的信道分类:窄带、宽带（宽带终端用户能够享用384kb/s以上的业务带宽，64～384kb/s亚宽带） • 按网络的用途分类:教育、科研、商业、企业

1.2.3 计算机网络的应用 • 计算机网络在资源共享和信息交换方面所具有的功能，是其他系统不能替代的。它所具有的高可靠性、高性能价格比和易扩充性等优点，使得它在工业、农业、交通运输、邮电通信、文化教育、商业、国防以及科学研究等各个领域、各个行业获得了越来越广泛的应用。 • 办公自动化 • 电子数据交换 • 远程交换 • 远程教育 • 电子银行 • 电子公告板 • 电子邮件系统 • POS系统 • 校园网 • 联机事务处理 • 企业网络 • 智能大厦和结构化综合布线系统

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 • 计算机网络从资源构成分为网络软件和网络硬件 • 网络软件 • 网络协议（软件）一系列规则和约定的规范性描述，它控制了网络中的设备之间如何进行信息交换。 • 网络操作系统网络中软硬件设备的控制程序 • 网络管理及网络应用软件对网络资源进行管理维护的软件

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 • 网络硬件（三部分） • 端节点：计算机等 • 转接节点：交换机、集中器、路由器、通信处理机等 • 通信链路：电缆、光缆、无线（卫星、微波、红外）

1.3 计算机网络的组成 • 计算机网络从逻辑功能上分为通信子网和资源子网 • 计算机网络的基本任务可分为数据处理和数据通信。因此，对应的结构也可以分为两部分，为通信子网和资源子网。

1.3.1 资源子网的概念 • 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责处理全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。

1.3.1 资源子网的概念 1. 主机系统 • 主计算机系统简称主机(Host)，它可以是大型机、中型机、小型机、工作站或微机。 2. 终端 • 终端是用户访问网络的界面。终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理的智能终端。智能终端除具有输入、输出信息的功能外，本身还具有存储与处理信息的能力。终端可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆装装置可通过处理机连入网内。

1.3.2 通信子网的概念 • 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务 • 1. 通信控制处理机 • 通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点。它一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中的分组存储转发节点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能，实现将原主机报文准确发送到目的主机的作用。 • 2. 通信线路 • 通信线路为通信控制处理机与通信控制处理机、通信控制处理机与主机之间提供通信信道。计算机网络采用多种通信线路，例如，电话线、双绞线、同轴电缆、光缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。

本次课总结 • 网络机房工作模式 • 相关的设备 • 机房安装的各类软件 • 计算机网络的定义与分类

作业 • 书面作业：P33：1.⑵⑹ • 讨论题：讨论网络的商业和工业价值（如网络外包、工业现场的网络控制等） • 方法：要求课后先进行资料的查阅，下次课新课程之前分组讨论，可以就某个个案进行讨论，每组四人，商量以后派一个代表进行发言，组员可以进行补充，按照讨论情况打分（组间进行互评，要求给出评分理由。每组所查资料以电子文本形式上交。

分组 • 分组进行项目训练，获取知识能力和职业能力。 • 每组成员必须有一次总结性发言，分工合作，培养团结协作能力、自我展示能力及自我学习能力。

《 网络通讯基础 》 课程