沪教版（2019）必修2 信息系统与社会单元挑战 规划学校信息化管理系统网络一等奖ppt课件

第三单元挑战 规划学校信息化管理系统网络

❑教材分析

本节课是上一个单元挑战项目的延续，旨在巩固本单元学习的网络知识，上一单元挑战项目中，我们为学校信息化管理子系统提供了软硬作配置建议并进行了实践。但要使信息系统能正常运行，网络不可或缺，并且还需保证网络稳定、高效。请以学校部门为单位，设计规划并组建部门局域网，并将其接入校园网，确保各部门教师能连入学校信息化管理系统。

在进行这个挑战项目前，学生要对学校的网络结构进行充分的了解，建议教师在学生进行挑战项目前为学生详细地讲解学校的网络结构，包括网络拓扑结构、ＩＰ地址的分配等。

❑教学目标

1.知识与技能：

①了解网络拓扑结构；

②进一步掌握IP地址的分配，提升网络结构思维。

2.过程与方法：

①通过学习学校的网络拓扑结构，让学生掌握如何分配IP地址给管理系统。

3.情感态度与价值观：

通过尝试使IP地址的分配，从中激发学生对网络解决实际问题的兴趣；体验系统的IP地址分本的过程，进一步提升网络结构思维。

❑教学重点

1.网络拓扑结构。 

2.IP地址的分配。

❑教学难点

网络拓扑结构。

❑教学方法

体验法、讲授法、讨论法、示例法

❑准备阶段

1.确定调研的人员组成（自愿分组，４ ～ ８人一组为宜）。

2.确定时间和地点。

❑调查阶段

根据分工调研学校信息管理系统，记录各管理系统的IP地址分配情况。小组根据调查结果进行分析，确定新增加的管理系统的IP地址应如何分配。

❑分配阶段

参考系统IP地址分配的方案，完成IP地址的配置，并记录和调试。

❑评价反思

选择合适的工具制作电子作品，通过网络或课堂展示，交流自己小组构建的小型局域网；收集其他小组的评价意见，总结网络存在的问题上，并思考改进的方法。

❑教学过程

一、新课导入

二、网络拓扑结构

1.网络拓扑结构基本概念

计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的结点与线的物理构成模式。网络的结点有两类：一类是转换和交换信息的转接结点，包括结点交换机、集线器和终端控制器等；另一类是访问结点，包括计算机主机和终端等。线则代表各种传输媒介，包括有形的和无形的。

2.网络拓扑结构的组成

每一种网络结构都由结点、链路和通路等几部分组成。

①结点：又称为网络单元，它是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端设备。常见的结点有服务器、工作站、集线路和交换机等设备。

②链路：两个结点间的连线，可分为物理链路和逻辑链路两种，前者指实际存在发通信线路，后者指在逻辑上起作用的网络通路。

③通路：是指从发出信息的结点到接受信息的结点之间的一串结点和链路，即一系列穿越通信网络而建立起的结点到结点的链。

3.网络拓扑结构的选择

拓扑结构的选择往往与传输媒体的选择及媒体访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时,应该考虑的主要因素有下列几点:

①可靠性。尽可能提高可靠性,以保证所有数据流能准确接收;还要考虑系统的可维护性,使故障检测和故障隔离较为方便。

②费用。建网时需考虑适合特定应用的信道费用和安装费用。

③灵活性。需要考虑系统在今后扩展或改动时,能容易地重新配置网络拓扑结构,能方便地处理原有站点的删除和新站点的加入。

④响应时间和吞吐量。要为用户提供尽可能短的响应时间和最大的吞吐量。

4.网络拓扑结构常见的类型

计算机网络的拓扑结构主要有：星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、蜂窝状结构等。
①星型拓扑结构
    星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。

    这种结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。
②环型网络拓扑结构
    环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。

    环行结构的特点是：每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称；信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。
③总线拓扑结构
    总线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，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。

    使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。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便可保证两个端用户轮流工作。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。然而，在LAN环境下，由于所有数据站都是平等的，不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法：带有碰撞检测的载波侦听多路访问，英文缩写成CSMA/CD。
    这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂；维护难，分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，所以是LAN技术中使用最普遍的一种。
④分布式拓扑结构
    分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。

 
    分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。
⑤树型拓扑结构
    树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。

⑥蜂窝拓扑结构
    蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。

三、小组讨论

1.各小组把课前分别选择某个部门网络终端设备的调查数据进行统计，并据此配置相应的网络通信设备，如交换机、路由器、无线路由器等。

2.规划网络布局，画出网络结构图。

3.设计网段，规划IP地址。

4.在创新实验室环境中模拟搭建部门局域网，并测试网络连通情况（设备数量可以根据实验室条件相应变化）