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《计算机网络基础》教案课程名称：计算机网络基础授课章节：第1章至第11章授课教师：孙洪峰教师单位：信息技术学院第一讲：第1章生活在以网络为中心的世界【教学目标】1.描述网络如何影响我们的日常生活.2.描述数据网络在以人为本的网络中的角色.3.确定任意数据网络的关键组件.4.确定融合网络所带来的机遇和挑战.5.描述网络体系结构的特征：容错能力、可扩展性、服务质量以及安全性.6.安装和使用IRC客户端和维基服务器.【教学内容】1.1在以网络为中心的世界相互通信1.1.1网络支撑着我们的生活方式1.1.2当前最常用的几种通讯工具1、即时消息实时2人或多人之间以文本的形式2、网络日志（博客）基于Web页个人形式3、播客基于站点提供音频文件下载1.1.3网络支撑着我们的学习方式1.1.4网络支撑着我们的工作方式1.1.5网络支撑着我们的娱乐方式1.2通信–生活中不可或缺的一部分1.2.1何为通信?1.2.2通信质量如果收件人理解的消息意思符合发送方意欲表达的意思，就认为个人之间的通信成功.必须多次重新编码和解码的信息可能无法成功传输.必须多次重新分配地址和重定向的消息可能无法成功送达.影响网络通信的成功与否的内部因素包括:消息的大小消息的复杂程度消息的重要程度1.3网络平台1.3.1通过网络通信1.3.2网络要素包括设备、介质和服务，它们通过规则结合在一起，共同作用来发送消息。1.3.3融合网络技术进步使得我们可将这些单独的网络合并到一个平台—即定义为融合网络的平台。1.4Internet的体系结构1.4.1网络体系结构容错能力可扩展性服务质量(QoS)安全1.4.2具备容错能力的网络结构面向电路交换连接的网络数据包交换无连接网络1.4.3可扩张网络体系结构Internet能迅速扩展而不会严重影响用户感受到的性能，这是构建Internet的基础协议和底层技术的目标功能之一。1.4.4提供服务质量网络必须提供安全、可预测、可衡量的服务，有时还需要确保可靠的服务。根据数据类型排队可以使语音数据的优先级高于交易数据，使交易数据的优先级高于web数据.服务质量机制促进了队列管理策略的建立，可以针对不同的应用程序数据分类执行不同的主次优先级。1.4.5提供网络安全保证网络基础架构、服务以及连入网络的计算机上的数据是极为重要的个人和企业资产。网络中采取的安全措施包括:1、防止未经授权地披露或窃取信息2、防止未经授权地修改信息3、防止拒绝服务实现这些目标的方法包括:1、确保机密性2、维护通信完整性3、确保可用性数据安全基本措施：确保机密性——用户认证、数据加密维护通信完整性——数字签名确保可用性——防火墙、冗余网络基础架构、防止单点失效的硬件1.5网络趋势1.5.1发展方向?形成未来复杂信息网络的三个主要趋势是:1、移动用户数量不断增加2、具备网络功能的设备急剧增加3、服务范围不断扩大1.5.2网络行业就业机会随着底层技术的快速发展，信息技术和网络行业的就业机会也与日俱增。1.6章节实验1.6.1使用协作工具–Internet中继聊天和即时消息【重点和难点】确定任意数据网络的关键组件,描述网络体系结构的特征：容错能力、可扩展性、服务质量以及安全性.【教学指南】1、了解网络如何支撑着我们的生活方式、学习方式、工作方式、娱乐方式2、当前最常用的几种通讯工具3、何为通信?4、什么是网络平台5、网络要素有哪些？6、什么是融合网络？7、网络体系结构8、如何保障服务质量9、如何提供网络安全保证10、网络发展趋势11、做章节测验【课前思考】数据是如何在计算机网络中传递的？【教学过程及注意事项】结合实验，并充分利用PacketTracer工具对于TCP等协议PDU进行模拟，激发学生的学习兴趣。第二讲：第2章网络通信【教学目标】1.描述网络的结构，包括成功通信所需的设备和介质。2.说明协议在网络通信中的功能。【教学内容】2.1通信平台2.1.1通信要素三个共同的要素•消息来源•通道•消息的目的地址2.1.2传达消息分段–将通信划分为多个片段多路复用–交替发送经过介质的片段.表示多个片段以便定向和重组.标示用于在片段到达时对其排序和重组2.1.3网络的组成部分设备和介质是网络的物理要素，即硬件.服务和过程是网络设备上运行的通信程序，称为软件。2.1.4终端设备及其在网络中的作用终端设备包括:•计算机（工作站、笔记本电脑、文件服务器、Web服务器）•网络打印机•VoIP电话•安全摄像头•移动手持设备（如无线条码扫描仪、PDA）2.1.5中间设备及其在网络中的作用这些设备将每台主机连接到网络，并且可以将多个独立的网络连接成网际网络。中间网络设备包括:网络接入设备（集线器、交换机和无线接入点）网间设备（路由器）通信服务器和调制解调器安全设备（防火墙）中间网络设备上运行的进程执行以下功能:1.重新生成和重新传输数据信号2.维护有关网络和网际网络中存在哪些通道的信息3.将错误和通信故障通知其它设备4.发生链路故障时按照备用路径转发数据5.根据QoS优先级别分类和转发消息6.根据安全设置允许或拒绝数据的通行7.中间设备可控制数据的路径但并不会生成或更改数据的内容.2.1.6网络介质现代网络主要使用三种介质来连接设备并提供传输数据的途径。这三种介质是:无线传输铜缆与光线电缆内部的金属电线玻璃或塑料纤维（光缆）2.2LANs,WANs,和网际网络2.2.1局域网为家庭、建筑或园区提供服务的网络视为局域网（LAN）网络基础架构在以下方面可能存在巨大差异:•覆盖的区域大小•连接的用户数量•可用的服务数量和类型2.2.2广域网分布于不同地区的局域网由称为广域网的网络连接在一起2.2.3TheInternet–由多个网络组成的网络internet由相互连接的网络组成.LANs和WANs可连接成网际网络.2.2.4网络表示方式需要牢记的重要术语包括:•网络接口卡•物理端口•接口2.3协议2.3.1用语规范通信的规则该议定的重要性，以及他们如何使用，以方便通信数据网络一个协议制定一套规则2.3.2网络协议网络协议确保设备通信成功.协议规范消息的格式和结构网络设备共享有关于其他网络之间通信的信息时使用的流程.设备之间传送错误消息和系统消息的方式与时间.数据传送会话的建立和终止.2.3.3协议簇和行业标准标准是指已经受到网络行业认可，经过标准化组织批准的流程或协议.2.3.4协议的交互Web服务器和Web浏览器之间的交互是协议簇在网络通信中的典型应用示例.2.3.5技术无关协议网络协议描述的是网络通信期间实现的功能。许多不同类型的设备可以使用相同的协议集通信.这是因为协议指定的是网络功能而非支持此功能的底层技术【重点和难点】1.理解协议2.分清楚局域网、广域网的区别【教学指南】1、通信要素有哪些？2、网络的组成部分3、终端设备及其在网络中的作用4、中间设备及其在网络中的作用5、网络介质6、LANs,WANs,和网际网络7、网络表示方式8、协议【课前思考】实验室的网络是什么样子？【教学过程及注意事项】注意将课程内容与现实的网络相联系。第三讲：第2章网络通信【教学目标】1.描述网络的结构，包括成功通信所需的设备和介质。2.说明协议在网络通信中的功能。3.说明使用分层模型来描述网络功能的优点。4.描述以下两种公认网络模型中每一层的作用：TCP/IP模型和OSI模型。5.说明编址和命名方案在网络通信中的重要性。【教学内容】2.4使用分层模型2.4.1使用分层模型的优点有助于协议设计，因为对于在特定层工作的协议而言，它们的工作方式及其与上下层之间的接口都已经确定促进竞争，因为可以同时使用不同厂商的产品。避免一个协议层的技术或功能变化影响相邻的其它层。提供了描述网络功能和能力的通用语言2.4.2协议模型和参考模型网络模型有两种基本类型：协议模型和参考模型2.4.3TCP/IP模型2.4.4通信过程完整的通信过程包括以下步骤:在发送方源终端设备的应用层创建数据当数据在源终端设备中沿协议栈向下传递时对其分段和封装在协议栈网络接入层的介质上生成数据通过由介质和任意中间设备组成的网际网络传输数据在目的终端设备的网络接入层接收数据当数据在目的设备中沿协议栈向上传递时对其解封和重组将此数据传送到目的终端设备应用层的目的应用程序2.4.5协议数据单元和封装封装根据TCP/IP协议簇的协议来命名PDU。数据-一般术语，泛指应用层使用的PDU数据段-传输层PDU数据包-网络层PDU帧-网络接入层PDU比特（位）-通过介质实际传输数据时使用的PDU2.4.6发送和接受过程过程的消息.2.4.7OSI模型应用层为以人为本网络中的不同个人之间提供了使用数据网络实现端到端连接的方法.表示层对应用层服务之间传输的数据规定了通用的表示方式.会话层为表示层提供组织对话和管理交换的服务.传输层为终端设备之间的每个通信定义了数据分段、传输和重组服务.网络层为所标识的终端设备直接按通过网络交换一个个数据的片段提供服务.数据链路层协议描述了设备之间通过公共介质.物理层协议描述的机械、电气、功能和操作方法用于激活、维护和停用网络设备之间比特传输使用的物理连接.2.4.8比较OSI模型与TCP/IP模型比较OSI模型与TCP/IP模型2.5网络编址2.5.1AddressingintheNetwork每个数据片段必须包含充分的标识信息才能到达正确目的地.为了将数据从一台主机上运行的源应用程序成功传送到另一台主机上运行的目的应用程序，必须包含几种不同类型的地址.2.5.2数据送达终端设备协议数据单元的报头包含设备地址字段2.5.3数据通过网际网络片断到达正确网络.2.5.4数据达到正确的应用程序报头中包含的信息并未标识目的主机或目的网络2.5.5WarriorsoftheNet网络类型网络模型协议及封装端口号盲目的错误【重点和难点】1.描述以下两种公认网络模型中每一层的作用：TCP/IP模型和OSI模型。2.说明编址和命名方案在网络通信中的重要性。【教学指南】1、协议2、使用分层模型3、TCP/IP模型4、OSI模型5、比较OSI模型与TCP/IP模型6、网络编址7、做章节测验【课前思考】如何表示一个网络？【教学过程及注意事项】补充二进制与十进制的转换知识。第四讲：第3章应用层功能及协议【教学目标】1.规定人们如何在信息网络中使用应用层通信.2.描述OSI模型的上三层功能如何为终端用户应用程序提供网络服务.3.描述常见TCP/IP应用程序的功能，例如：万维网和电子邮件，以及相关服务，包括HTTP、DNS、SMB、DHCP、STMP/POP以及Telnet【教学内容】3.1应用程序–网络间的接口3.1.1OSI和TCP/IP模型OSI模型将网络通信过程分为7个逻辑层，每一层都拥有独特的功能，且被赋予了特定的服务和协议.应用层帮助人们处理通信，以便通过数据网络传输.TCP/IP应用层协议与OSI模型的上三层结构（应用层、表示层和会话层）仍然大致对应.最广为人知的TCP/IP应用层协议是那些用于交换用户信息的协议。3.1.2应用层软件应用层协议的相关功能实现了以人为本的网络与底层数据网络的对接.3.1.3用户应用程序、服务以及应用层协议应用层使用在应用程序和服务中实现的协议。3.1.4应用层协议功能应用层协议为应用程序之间的通信提供规则3.2准备应用程序和服务3.2.1客户端-服务器模型在客户端/服务器模型中，请求信息的设备称为客户端，而响应请求的设备称为服务器3.2.2服务器响应客户端应用程序请求的设备扮演的是服务器角色.3.2.3应用层服务和协议服务器进程可支持多个客户端.3.2.4点对点网络及应用程序(p2p)在点对点网络中，两台或两台以上的计算机通过网络互连，它们共享资源（如打印机和文件）时可以不借助专用服务器。与点对点网络不同，点对点应用程序(P2P)允许设备在同一通信过程中既作客户端又作服务器.3.3应用层协议