八年级计算机教案(全案)(4)

<2>计算机通信网络

第二代计算机网络是以共享资源为目的的计算机通信网络。第一代计算机网络只能在终端和主机之间进行通信，不同的主机之间无法通信。从20世纪60年代中期开始，出现了多个主机互联的系统，可以实现计算机和计算机之间的通信。这就是真正意义上的计算机网络，即通过通信线路将若干个自主的计算机连接起来的系统，称之为计算机—计算机网络，简称为计算机通信网络。

计算机通信网络在逻辑上可分为两大部分：通信子网和资源子网，二者合一构成以通信子网为核心，以资源共享为目的的计算机通信网络，如图1-3所示。用户通过终端不仅可以共享与其直接相连的主机上的软、硬件资源，还可以通过通信子网共享网络中其他主机上的软硬件资源。计算机通信网的最初代表是美国国防部高级研究计划局开发的ARPANET，也是如今Internet的雏形。 图1-3 第二代计算机网络结构示意图

计算机通信网络在逻辑上可分为两大部分：通信子网和资源子网，二者合一构成以通信子网为核心，以资源共享为目的的计算机通信网络。 <1> 资源子网

资源子网由连在网上的主机（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）构成，它负责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。

资源子网主要由两个独立的部分组成：通信线路（也称传输线Transmission Line）和通信控制处理机（也称交换单元Switching Element或路由器Router）。 <2> 通信子网

通信子网由交换设备，又称通信控制处理机（Communication Control Processor，CCP）,即路由器、通信线路和其他通信设备组成，完成网络数据传输和转发等通信处理任务。

通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点。一方面，它作为与资源子网的主机、终端相连接的接口，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结点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能，实现将源主机报文准确发送到目的主机的功能。 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。计算机网络采用了多种通信线路，如双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道等。

（3）标准化网络（互联网络）

随着广域网与局域网的发展以及微型计算机的广泛应用，使用大型机与中型机的主机—终端系统的用户减少，网络结构发生了巨大的变化。大量的微型计算机通过局域网接入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的。用户计算机需要通过校园网、企业网或Internet服务提供商（Internet Services Provider，ISP）接入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的现代计算机网络，即互联网络，它是第三代计算机网络，是第二代计算机网络的延伸。图1-4给出了计算机互联网络的简化结构示意图。 图1-4 计算机互联网络结构示意图

20世纪70年代中期，计算机网络开始向体系结构标准化的方向迈进，即正式步入网络标准化时代。1984年ISO正式颁布了一个开放系统互连参考模型的国际

标准0SI/RM,即ISO/OSI七层参考模型。从此网络产品有了统一的标准，同时也促进了企业的竞争,尤其为计算机网络向国际标准化方向发展提供了重要依据。 20世纪80年代,随着微型机的广泛使用,局域网获得了迅速发展。美国电气与电子工程师协会（IEEE）为了适应微机、个人计算机（PC）以及局域网发展的需要,于1980年2月在旧金山成立了IEEE802局域网络标准委员会,并制定了一系列局域网络标准。在此期间,各种局域网大量涌现。新一代光纤局域网一一光纤分布式数据接口（FDDI）网络标准及产品也相继问世,从而为推动计算机局域网络技术进步及应用奠定了良好的基础。通信子网的交换设备主要是路由器和交换机。 （4） 网络互连与高速网络

进入20世纪90年代，随着计算机网络技术的迅猛发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施（National Information Infrastructure）后，全世界许多国家都纷纷制定和建立本国的NII，从而极大的推动了计算机网络技术的发展。使计算机网络的发展进入一个崭新的阶段，这就是计算机网络互连与高速网络阶段。

目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络被称为第四代计算机网络。网络互连与高速网络如图1.4所示。 图1.4 网络互连与高速网络结构示意图 (5) 计算机网络的发展趋势

计算机网络的发展方向是IP技术+光网络，光网络将会演进为全光网络。从网络的服务层面上看将是一个IP的世界，通信网络、计算机网络和有线电视网络将通过IP三网合一；从传送层面上看将是一个光的世界；从接入层面上看将是一个有线和无线的多元化世界。

①三网合一；②光通信技术；③IPv6协议；④宽带接入技术；⑤移动通信系统技术

3．计算机网络系统的组成 复杂系统，其基本组成可分为——计算机系统、通信线路和通信设备、网络软件。 （1）计算机系统

建立两台以上具有独立功能的计算机系统是计算机网络的重要组成部分，是网络的基本模块，是被连接的对象，是计算机网络不可缺少的硬件元素。

它的主要作用是负责数据信息的收集、处理、存储、传播和提供共享资源。在网络上可共享的资源包括硬件资源（如巨型计算机、高性能外围设备、大容量磁盘等）、软件资源（如各种软件系统、应用程序、数据库系统等）和信息资源。计算机网络连接的计算机可以是巨型机、大型机、小型机、工作站或微机，以及笔记本电脑或其他数据终端设备（如终端服务器）。 （2）通信线路和通信设备

计算机网络的硬件部分除了计算机本身以外，还包括用于连接这些计算机的通信线路和通信设备，即数据通信系统。通信线路分有线通信线路和无线通信线路。有线通信线路指的是传输介质及其介质连接部件，包括光纤、同轴电缆、双绞线等；无线通信线路是指以无线电、微波、红外线和激光等作为通信线路。通信设备指网络连接设备、网络互联设备，包括网卡、集线器（Hub）、中继器（Repeater）、交换机（Switch）、网桥（Bridge）和路由器（Router）以及调制解调器（Modem）等其他的通信设备。使用通信线路和通信设备将计算机互联起来，在计算机之间建立一条物理通道，控制数据的发出、传送、接收或转发，包括信号转换、路径

选择、编码与解码、差错校验、通信控制管理等，以完成信息交换。通信线路和通信设备是连接计算机系统的桥梁，是数据传输的通道。 （3）网络软件

网络软件是一种在网络环境下使用和运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。根据软件的功能，计算机网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两大类型。

1）网络系统软件

网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信、分配和管理共享资源的网络软件，它包括网络操作系统、网络协议软件、通信控制软件和管理软件等。 网络操作系统（Network Operating System，NOS）是指能够对局域网范围内的资源进行统一调度和管理的程序。它是计算机网络软件的核心程序，是网络软件系统的基础。

网络协议软件（如TCP/IP协议软件）是实现各种网络协议的软件。它是网络软件中最重要的核心部分，任何网络软件都要通过协议软件才能发生作用。 2）网络应用软件

网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件（如远程教学软件、电子图书馆软件、Internet信息服务软件等）。网络应用软件为用户提供访问网络的手段、网络服务、资源共享和信息的传输。

4．计算机网络的作用（请学生先解答，教师总结） 根据网络的概念和我们日常生活中所用到的网络功能，能够很容易的得出网络的目的和作用：

1）网络通信；2）获取信息；3）资源共享；4）资源的集中管理。主要是资源共享和信息交换。

5．网络的分类（用幻灯片展示不同的网络）

根据网络规模的大小以及覆盖范围，可以将计算机网络分为：局域网、广域网和城域网。这也是网络最常用的分类方法。 （1）广域网

广域网（Wide Area Network，WAN），一般距离10公里以上，覆盖范围较大的网络，可以是数个城市，国家甚至全世界相连接。而我们经常说的因特网

（Internet）就是目前最大的一个广域网。它是一种具体独立性的网络，它将同类或不同类的物理网络（局域网、广域网与城域网）互联，并通过高层协议实现不同类网络间的通信。图1-9所示的是一个简单的广域网。 （2）城域网 城域网

（Metropolitan Area Network，MAN）是一种大型的 LAN，覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般为几千米至几万米，一般在一个城市内。图1-8所示的是不同建筑物内的局域网组成的城域网。 （3）局域网

局域网（Local Area Network，LAN）是将小范围的计算机或数据终端设备连接在一起，使计算机能够互相通信，实现信息共享和数据传递的网络。局域网覆盖的地理范围比较小，一般在几十米到几千米之间。通常是一个房间或一栋楼或一个单位内部的网络，相距较近，覆盖范围较小。比如我们上课的网络室、校园网都是局域网。局域网主要用于实现短距离的资源共享。局域网又分为对等网和基于服务器的网络。

要求观察计算机教室局域网的结构，计算机终端（学生机）、服务器、网卡、连接线、连接器等。

网络按交换功能分为：电路交换、报文交换和分组交换。按所使用的传输技术，可以将网络分为广播式网络和点对点网络。按网络工作模式：对等网（Peer to Peer）和客户机/服务器模式（Client/Server）；按网络拓朴结构分为：星型、环型、总线型、树型、网状型和混合型。

除了以上几种分类方法之外，还有其他一些分类方法，如按通信介质划分、按通信速率划分、按网络控制方式划分、按网络通信介质划分、按网络构成成分划分、按所使用的网络协议划分等。 （三）小结

让学生回顾本课内容 七、教学反思：

第九课时 局域网

一、教学目标 知识与技能：

1．知道网络协议和分层体系结构。

2．会比较OSI和ISO的区别与联系，明白各层的功能。 3．知道局域网的拓朴结构，掌握访问局域网的方法 过程与方法：

通过学生自主学习和合作探究，培养学生运用信息技术解决实际问题的能力。 情感态度与价值观：

培养学生养成严谨的学习态度和团结协作的精神，提升素质，发展个性。 二、教学的重点和难点：

重点：1．知道分层体系结构；2．OSI与ISO的区别 难点：局域网的拓朴结构，访问局域网的方法

三、教学准备：多媒体网络控制系统、足量的电脑 四、教学方法：讲授法 提问法 讨论法 演示法 五、教学安排：1课时 六、教学过程： （一）引言

大家每个学期都有开英语课，那么英语中的句子是靠什么组织起来的呢？生答，语法。

那么同样在网络中也需要这样的语法或标准，才能规范网络的使用；否则就会像堵车一样，水泄不通。 （二）讲授新课 1.网络协议概念

什么是网络协议？常用的网络协议有哪些？（请学生用自己的理解来回答，教师总结）

为了在计算机网络中，确保信息通讯的有序进行，而事先制定的规则、标准或协定，就称为网络协议。它规定了通信双方互相交换数据或控制信息的格式。 例如，中国有许多方言，每个方言的发音都不同，为了能够交流，大家必须用统一的语言——普通话来进行交流。普通话就可以视为一种协议。所以协议是通信双方为了实现通信所进行的约定或对话规则。

计算机网络的协议主要由语义、语法和交换规则三部分组成，即协议三要素： 语义：规定通信双方彼此“讲什么”，即确定协议元素的类型，如规定通信双方要发出什么控制信息，执行的动作和返回的应答。

语法：规定通信双方彼此“如何讲” ，即确定协议元素的格式，如数据和控制信息的格式。

交换规则：规定了信息交流的次序。 2．计算机分层体系结构

按照你们的理解，计算机的体系结构应该是什么样的呢？ 。。。

是简单还是复杂呢？复杂。

我们将计算机网络的各层以及其协议的结合，称为网络的体系结构。换言之，计算机网络的体系结构即指这个计算机网络及其部件所应该完成功能的精确定义。这些功能究竟由何种硬件或软件完成，则是一个遵循这种体系结构的实现问题。可见体系结构是抽象的，是存在于纸上的，而实现是具体的，是运行在计算机软件和硬件之上的。

计算机是由主计算机和终端等物理实体，通过通信线路连接起来的复合系统。由此可见，计算机网络中的通信过程是很复杂的。为了对这种复杂的过程进行简化，人们采用一种“分而治之”的思想：即把一个本来非常复杂的网络通信问题，划分成若干个彼此功能相关的模块来处理，各个模块之间呈明显的层次结构，即所谓“分层体系结构”。 3.网络的层次结构

计算机网络层次划分的原则是层内功能内聚，层间耦合松散。也就是说，在网络中，功能相似或紧密相关的模块应放置在同一层；层与层之间应保持松散的耦合，使信息在层与层之间的流动减小到最小。

计算机网络采用层次化结构的优越性主要体现在： ①各层之间相互独立，灵活性好。

②易于实现和维护，有利于网络标准化。

③各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层。 设想一下：如果计算机不采用层次化结构会出现什么情况？ 4．ISO/OSI参考模型

国际标准化组织(ISO)制定的模型，称为开放系统互连(Open System

Interconnection Reference Model)参考模型。ISO/OSI参考模型是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络，但是任何两个遵守协议的标准的系统都可以互连通信，这正是“开放”的实际意义。 （1）ISO/OSI参考模型的结构

计算机系统间的通信是一个复杂的过程。为了减少协议设计和调试过程的复杂性，ISO/OSI参考模型采用了分层的方法。所谓分层是一种构造技术，允许开放系统网络用分层次的方式进行逻辑组合。整个通信子系统划分为若干层，每层执行一种明确定义的功能，并由较低层执行附加的功能，为较高层提供服务。 ISO/OSI参考模型的逻辑结构如下图所示，它将网络结构划分为七层：即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。最低3层(1—3)是依赖网络的，涉及到将两台通信计算机连接在一起所使用的数据通信网的相关协议，实现通信子网功能。高3层(5—7)是面向应用的，涉及到允许两个终端用户应用进程交互作用的协议，通常是由本地操作系统提供的一套服务，实现资源子网功能。

ISO/OSI参考模型分层结构

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