第1周1、2接入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)、無線局域網(wǎng)電子教案

第 1 周第 1-2 課時(shí)2011年 8月 日課題名稱：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)（一）教學(xué)目標(biāo)：復(fù)習(xí)已經(jīng)掌握的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)和理論，鞏固、系統(tǒng)化已有的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型，以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)：OSI參考模型，常見網(wǎng)絡(luò)器件課時(shí)安排：2課時(shí)教學(xué)方法：多媒體原理分析、講授，師生互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)過程：一、課程要求1 成績計(jì)算 期末總成績期末試卷總分70%平時(shí)成績30%。2 平時(shí)成績分課堂紀(jì)律分和作業(yè)分兩部分。3 授課方式：每周2課時(shí)的多媒體講授。4 學(xué)習(xí)方法：a.課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)b.積極上網(wǎng)查找最新知識(shí)內(nèi)容c.不懂就問，強(qiáng)調(diào)同學(xué)之間的橫向交流學(xué)習(xí)d.結(jié)合最新CCNA考試學(xué)習(xí)二、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)1.什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 定義: 是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。三個(gè)主要的組成部分 若干個(gè)主機(jī)（host）、 一個(gè)通信子網(wǎng) 、一系列的通信協(xié)議 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能：數(shù)據(jù)通信 資源共享 實(shí)現(xiàn)分布式的信息處理 提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性和可用性換器 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類：從網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類 電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)和ATM網(wǎng) 從網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類 星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)等從網(wǎng)絡(luò)的控制方式進(jìn)行分類 集中式網(wǎng)絡(luò)、分散式網(wǎng)絡(luò)和分布式網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類 廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)（Intranet）網(wǎng)絡(luò)層物理層數(shù)據(jù)鏈路層2.網(wǎng)絡(luò)參考模型及通信原理1）OSI參考模型 OSI全稱:Open System Interconnect開放式系統(tǒng)互聯(lián)。 一般都叫OSI參考模型，是ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）組織在1985年研究的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO發(fā)布的最著名的標(biāo)準(zhǔn)是ISO/iIEC 7498，又稱為X.200協(xié)議。該體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)定義了網(wǎng)絡(luò)互連的七層框架，即ISO開放系統(tǒng)互連參考模型。在這一框架下進(jìn)一步詳細(xì)規(guī)定了每一層的功能，以實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性、互操作性和應(yīng)用的可移植性。問題：從下到上描述具體七層名稱及功能。OSI各層的功能：第一層：物理層物理層規(guī)定了激活、維持、關(guān)閉通信端點(diǎn)之間的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性。該層為上層協(xié)議提供了一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體。在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為比特（bit）。屬于物理層定義的典型規(guī)范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。第二層：數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、重發(fā)等。在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為幀（frame）。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。第三層：網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)對(duì)子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)包（packet）。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等第四層：傳輸層傳輸層是第一個(gè)端到端，即主機(jī)到主機(jī)的層次。傳輸層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問題。在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)段（segment）。傳輸層協(xié)議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。第五層：會(huì)話層會(huì)話層管理主機(jī)之間的會(huì)話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建立、管理、終止進(jìn)程之間的會(huì)話。會(huì)話層還利用在數(shù)據(jù)中插入校驗(yàn)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。第六層：表示層表示層對(duì)上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行變換以保證一個(gè)主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個(gè)主機(jī)的應(yīng)用程序理解。表示層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)的加密、壓縮、格式轉(zhuǎn)換等。第七層：應(yīng)用層應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。應(yīng)用層協(xié)議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。2）OSI和TCP/IP模型問題：根據(jù)上圖說明兩者的異同。3）網(wǎng)絡(luò)通信原理按照 OSI 參考模型，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)都有相同的層次，不同節(jié)點(diǎn)的同等層次具有相同的功能，同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；每一層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信（虛擬通信）。主機(jī)A 主機(jī)B 應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層 路由器A 路由器B 網(wǎng)絡(luò)通信基本原理圖3.以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)(Ethernet)。指的是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox,Intel和DEC公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范。以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測(cè)技術(shù))技術(shù)，并以10M/S的速率運(yùn)行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與IEEE8023系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。 它不是一種具體的網(wǎng)絡(luò)，是一種技術(shù)規(guī)范。 以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)（LAN）中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法。以太網(wǎng)在互聯(lián)設(shè)備之間以10100Mbps的速率傳送信息包，雙絞線電纜10 Base T以太網(wǎng)由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成為應(yīng)用最為廣泛的以太網(wǎng)技術(shù)。直擴(kuò)的無線以太網(wǎng)可達(dá)11Mbps，許多制造供應(yīng)商提供的產(chǎn)品都能采用通用的軟件協(xié)議進(jìn)行通信，開放性最好。問題：簡述CSMA/CD原理和作用。CSMA/CD工作原理是: 發(fā)送數(shù)據(jù)前 先監(jiān)聽信道是否空閑 ,若空閑 則立即發(fā)送數(shù)據(jù).在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽.若監(jiān)聽到?jīng)_突,則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù).等待一段隨機(jī)時(shí)間,再重新嘗試。在以太網(wǎng)中，所有的節(jié)點(diǎn)共享傳輸介質(zhì)。如何保證傳輸介質(zhì)有序、高效地為許多節(jié)點(diǎn)提供傳輸服務(wù)，就是以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議要解決的問題。1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型：所需的電纜較少、價(jià)格便宜、管理成本高，不易隔離故障點(diǎn)、采用共享的訪問機(jī)制，易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。早期以太網(wǎng)多使用總線型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用同軸纜作為傳輸介質(zhì)，連接簡單，通常在小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中不需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但由于它存在的固有缺陷，已經(jīng)逐漸被以集線器和交換機(jī)為核心的星型網(wǎng)絡(luò)所代替。 星型：管理方便、容易擴(kuò)展、需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)、需要更多的網(wǎng)線、對(duì)核心設(shè)的可靠性要求高。采用專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如集線器或交換機(jī)）作為核心節(jié)點(diǎn)，通過雙絞線將局域網(wǎng)中的各臺(tái)主機(jī)連接到核心節(jié)點(diǎn)上，這就形成了星型結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)雖然需要的線纜比總線型多，但布線和連接器比總線型的要便宜。此外，星型拓?fù)淇梢酝ㄟ^級(jí)聯(lián)的方式很方便的將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到很大的規(guī)模，因此得到了廣泛的應(yīng)用，被絕大部分的以太網(wǎng)所采用。2）傳輸介質(zhì)以太網(wǎng)可以采用多種連接介質(zhì)，包括同軸纜、雙絞線和光纖等。其中雙絞線多用于從主機(jī)到集線器或交換機(jī)的連接，而光纖則主要用于交換機(jī)間的級(jí)聯(lián)和交換機(jī)到路由器間的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上。同軸纜作為早期的主要連接介質(zhì)已經(jīng)逐漸趨于淘汰。 3）接口的工作模式以太網(wǎng)卡可以工作在兩種模式下：半雙工和全雙工。 半雙工：半雙工傳輸模式實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)載波監(jiān)聽多路訪問沖突檢測(cè)。傳統(tǒng)的共享LAN是在半雙工下工作的，在同一時(shí)間只能傳輸單一方向的數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖突，這會(huì)降低以太網(wǎng)的效率。 全雙工：全雙工傳輸是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這種安排沒有沖突，因?yàn)樗鼈兪褂秒p絞線中兩個(gè)獨(dú)立的線路，這等于沒有安裝新的介質(zhì)就提高了帶寬。例如在上例的車站間又加了一條并行的鐵軌，同時(shí)可有兩列火車雙向通行。在雙全工模式下，沖突檢測(cè)電路不可用，因此每個(gè)雙全工連接只用一個(gè)端口，用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的傳輸效率可達(dá)到5060的帶寬，雙全工在兩個(gè)方向上都提供100的效率。4）常見的組網(wǎng)器件集線器： 集線器并不處理或檢查其上的通信量，僅通過將一個(gè)端口接收的信號(hào)重復(fù)分發(fā)給其他端口來擴(kuò)展物理介質(zhì)。所有連接到集線器的設(shè)備共享同一介質(zhì)，其結(jié)果是它們也共享同一沖突域、廣播和帶寬。因此集線器和它所連接的設(shè)備組成了一個(gè)單一的沖突域。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)廣播信息，集線器會(huì)將這個(gè)廣播傳播給所有同它相連 的節(jié)點(diǎn)，因此它也是一個(gè)單一的廣播域。 集線器多用于小規(guī)模的以太網(wǎng)，由于集線器一般使用外接電源（有源），對(duì)其接收的信號(hào)有放大處理。在某些場(chǎng)合，集線器也被稱為“多端口中繼器”。 集線器同中繼器一樣都是工作在物理層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 交換機(jī)： 交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對(duì)照MAC地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯(cuò)包的出現(xiàn)，避免共享沖突。網(wǎng)橋： 依據(jù)幀地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可將數(shù)個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)段連接在一起。網(wǎng)橋可連接相同介質(zhì)的網(wǎng)段也可訪問不同介質(zhì)的網(wǎng)段。網(wǎng)橋的主要作用是分割和減少?zèng)_突。它的工作原理同交換機(jī)類似，也是通過MAC地址表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。因此，網(wǎng)橋同交換機(jī)沒有本質(zhì)的區(qū)別。在某些情況下，我們可以認(rèn)為網(wǎng)橋就是交換機(jī)。路由器： 路由器是使用一種或者更多度量因素的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它決定網(wǎng)絡(luò)通信能夠通過的最佳路徑。路由器依據(jù)網(wǎng)絡(luò)層信息將數(shù)據(jù)包從一個(gè)