计算机网络拓扑教案

教学内容：1.复习计算机网络类型、网络组成成分，简单复习网络的构成。

2.介绍学习网络介质连接类型，解释点到点连接和一对多连接及其区别。

3.总线形网络的拓扑结构典型布局。

4.总线形网络的媒体访问方式：CSMA/CD的工作原理。

5.总线型网络的特点

教学目标：

●了解网络介质连接类型：点到点连接和一点对多点的连接的数据流动，以及它们的联系和区别。

●了解几种网络拓扑结构的物理结构布局、数据流动、优缺点。

●充分理解总线形网络的数据流动形式，CSMA/CD的介质访问方式。

●能识别各种网络结构。

●了解各种网络结构在何种特定背景情况下使用。

教学重点：1.总线形网络拓扑结构的媒体访问方法

2.总线形网络的特点

教学难点：CSMA/CD的工作原理

课时：1课时

教学步骤：

一、复习：网络类型、网络的构成   [4分钟]

网络类型和组成是本节课内容的重要铺垫，所以必须要先复习

（教师讲解+师生互动（教师向学生提问网络的分类））

主要内容：计算机网络分为广域网、城域网和局域网。

各网络的特征和范围和典型的实例

局域网由工作站、服务器、共享的外围设备以及网络通信硬件和软件组成。

二、局域网的三种拓扑结构   [3分钟]

（总体介绍三种拓扑结构，再分别讲解三种逻辑结构表示的意义）

主要内容：对于一种网络形式，按照其物理连接方式、内部信号流动形式和设备使用的信道方式，可以分成三个方面：即物理拓扑结构、逻辑拓扑结构和介质访问方式。

物理拓扑结构是网络中站点的布置形式，逻辑拓扑是信号的流动形式，而介质访问方式是站点获取传输介质使用权的方式。

三、介绍网络拓扑结构的入门知识：介质连接类型   [8分钟]

（总体介绍有两种连接方式，然后通过图示详细介绍两种各自的数据流动方式）

主要内容：网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。也就是说这个网络“看起来”是一种什么形式。物理拓扑不涉及网络中信号的实际流动，而仅关心介质的物理连接形态。在网络中，各个设备之间必然都有介质的连接，这些连接可以分为两类：

1）、点对点连接（Point-to-point Connection）：指在两台设备间建立直接的连接，一条介质仅连接相应的两台设备而不涉及第三方。它在凉台设备间独享信道的整个带宽，不存在冲突。设备数量少时是一种简单、实用的通信方式，但是在设备增多时就变得复杂和困难了，并且由于不能共享带宽会造成浪费。

2）、多点连接（Multipoint Connection）：在多点连接的方式中，多台设备共同使用一条传输介质，带宽共享，减少浪费。

四、介绍几种拓扑结构   [3分钟]

（总体介绍一共有四种常见的有线网络拓扑结构，和一种无线网络拓扑结构，把它们分别归类到点对点连接和多点连接。然后分点详细阐述。本课时只讲述总线形结构。）

主要内容：目前大多数LAN使用的拓扑结构主要有：总线形、星形、环形和混合网状拓扑，除此之外，还有专门用于无线网络的蜂窝状物理拓扑。

环形、星形和网状物理拓扑使用点到点连接，总线形和蜂窝状拓扑使用多点连接。

五、具体讲述总线形结构的媒体访问方式和特点  [18分钟]

（主要使用图示法讲解，把总线形网络类比成一条公路，各工作站比喻成公路旁边的站点）

总线形（Bus）

定义：总线形结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，（如图所示）

引入CSMA/CD：

在点到点链路配置时，这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制就可以保证两个客户端轮流工作。

在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。在LAN环境下，由于所有的数据站都是平等的，不能采取上述机制。所以说，在总线结构的网络中，解决信息发送的冲突，是关键技术。

在总线共享网络使用的媒体访问方法：带有冲突检测的载波侦听多路访问，英文缩写CSMA/CD。

结合图示讲解：把各工作站发送信息比喻成公路的各个站点要发车(讲解如何解决冲突)

CSMA/CD能有效解决网络中的冲突问题，载波侦听多路访问/冲突检测访问方式也称“先听后说”或“有冲突就退缩，边听边说”方式。

CSMA/CD的主要特点可归结如下：

1.所有节点都不断对信道进行监听。

2.如果信道中有空，则可发送数据。

3.如果有信道中正由数据正在传送，则按照二进制后退算法等待一段时间后再发送。（二进制算法不作详细介绍）

4.当出现冲突时，就退出，暂时停止发送信息。

5.将冲突检测信号发送给所有节点。

6.重发数据。

总线形拓扑结构的特点包括：（结合图示分析各特点）

1.电缆上某一段的故障会导致所有节点无法完成数据的发送和接收。（这是因为断开后形成两个互不相连的网段，故无法通信；另外，匹配电阻脱落等产生的断接会产生严重的信号回波，形成噪音。）

2.每个站点都同时收到广播。

3.故障定位困难。

4.价格低，针对小型办公环境。

5.任何时刻只能由一个站点发送数据。

6.信号衰弱问题使设备的最大数量受到。（例如，细缆以太网每个网段最多同时连接30台设备，主干电缆的最大连接数也有。）

总之，总线形结构具有费用低，数据端用户入网灵活的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其他用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂。是LAN技术中使用最普遍的一种。

六、扩充知识点：  [3分钟]

主要内容：除以上介绍的简单的总线形拓扑结构外，还有一种称为树形结构的拓扑，他是总线形的一种变形。通常是中继器把几条主干电缆连接起来，（如图所示）

七、练习  [5分钟]

练习内容：画一个图示，让学生区别其中哪个部分属于总线形网络拓扑结构

练习目的：使学生巩固熟悉总线形网络拓扑结构

使学生能认识变形以后的总线形网络拓扑结构

使学生认出混合网络拓扑结构中的总线形网络拓扑结构部分

八、总结：  [1分钟]

总结内容：全面系统回顾本节课讲述的内容

简单说明下节课要讲述的内容，并布置下节课的预习内容

总结目的：让学生重新梳理一节课的内容，对本节课内容有一个清晰的逻辑结构。

对这个教学内容的教学计划和进度有一定了解，可以及时预习

九、板书设计：

计算机网络拓扑结构

CSMA/CD的工作原理：1.监听2.发送3.等待4.退出5.发送信号6.重发

总线拓扑的优点：1.容错差2.广播包3.故障定位难4.信号衰减5.单一端口发送信号

缺点：6.价格低7.端用户不影响全局8.布线简单，易扩充