单元一 任务4 认识传输介质、网络接口及网络设备（课件）-《计算机网络应用基础》（高教版）同步精品课堂

1.4 认识传输介质、网络接口及网络设备 计算机网络应用基础 同步精品课堂 高等教育出版社 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 了解传输介质的种类，掌握双绞线、同轴电缆、光纤的特点和适用场景 认识常见的网络接口，如 RJ-45 接口、光纤接口等 掌握常用网络设备（网卡、集线器、交换机、路由器）的功能和作用 教学重难点 二 双绞线、光纤的特点和适用场景 交换机、路由器的功能和区别 光纤的传输原理 路由器的工作机制 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 导入新课 三 同学们，我们每天都在使用互联网，那么你们知道我们电脑上的数据是通过什么传送到远方的服务器上的吗？我们家里的多台电脑又是如何连接到互联网的呢？ 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 一、认识传输介质 双绞线 同轴电缆 光纤 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 1.双绞线 概念：双绞线全称是双绞线电缆，由成对且相互绝缘的铜导线按一定密度互相缠绕在一起构成。 优点：成本低，易于安装和维护。 缺点：传输距离较短，抗干扰能力较弱。 分类：非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP) 适用场景：主要集中在局域网环境。 （企业办公网络、家庭网络、校园网、小型监控系统） 减少电磁干扰 非屏蔽双绞线（UTP）： 适合干扰小的环境，如普通办公室、家庭网络、校园局域网等。 新知讲授 四 1.双绞线 非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP) 核心区别：有无屏蔽层 非屏蔽双绞线（UTP）： 适合干扰小的环境，如普通办公室、家庭网络、校园局域网等。 屏蔽双绞线（STP）：适合高干扰环境，如工厂车间、医院、数据中心等。 抗干扰能力如何？传输速率比较？传输距离长短？请同学们思考并回答。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 2.同轴电缆 内导体：传输电信号的核心载体。 绝缘层：固定内导体位置并防止信号泄露。 外导体：阻挡外部电磁干扰，减少内部信号对外辐射。 护套：起到耐磨、防潮、防腐蚀的作用，保护内部结构。 优点：抗干扰能力较强、传输距离适中。 缺点：传输速率提升受限，布线灵活性差、逐渐被双绞线和光纤取代。 分类：75Ω电缆和50Ω电缆 适用场景：有线电视、部分监控系统。 非屏蔽双绞线（UTP）： 适合干扰小的环境，如普通办公室、家庭网络、校园局域网等。 新知讲授 四 2.同轴电缆 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 3.光纤 概念：是一种由玻璃或塑料制成的纤维，通过光的全反射原理来传输光信号，是现代通信网络的 “神经中枢”。 优点：超大带宽，支持高速率传输、抗干扰能力极强、 低损耗，适合长距离传输、安全性高。 缺点：成本较高、连接与维护难度大、易损坏。 分类：单模光纤和多模光纤 适用场景：大型企业、工业厂区、远距离监控（如高速公路、油田）......。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 双绞线、同轴电缆和光纤各有什么优缺点？在实际应用中，我们该如何选择？ 三类介质没有绝对的 “好坏”，只有 “合适” 与否！ 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 二、认识网络接口 RJ-45接口 光纤接口 USB接口 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 1.RJ-45接口 直通线缆：两端线序完全一致 不同类型设备之间的连接 计算机 ↔ 路由器 / 交换机 路由器 ↔ 交换机 交叉线缆：两端线序不同 相同类型设备之间的直接连接 计算机 ↔ 计算机 交换机 ↔ 交换机 剥线——排线序——修剪线芯——插入水晶头——压制水晶头——测试 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 2.光纤接口 SC接口：广泛应用于数据中心交换机之间的连接，也常用于运营商的核心网设备、传统企业网络、GPON（千兆无源光网络）、FTTH（光纤到户）终端以及 CATV（有线电视）等场景。 LC接口：常用于低速率、低功率光模块，以及路由器、交换机、光纤收发器等以太网设备，尤其适用于对空间要求较高的数据中心，以及千兆 / 万兆网络等场景。 ST接口：适用于经常需要插拔操作的场合，如机房日常维护或临时搭建的网络测试环境。也常用于光纤配线架等设备，还可搭配多模光纤用于楼宇内等短距离传输。 FC接口：适用于长距离骨干网、广电传输、军事通信、高精度测试设备等对连接稳定性要求较高的场景，也常用于 ODF（光纤配线架）侧 。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 三、认识网络设备 网卡 集线器 交换机 路由器 非屏蔽双绞线（UTP）： 适合干扰小的环境，如普通办公室、家庭网络、校园局域网等。 新知讲授 四 1.网卡 概念：网卡是计算机与网络连接的接口，负责将计算机的数据转换为网络信号发送出去，并将接收到的网络信号转换为计算机能识别的数据。 分类： ①按接口类型可分为与双绞线连接的RJ-45接口网卡，与粗同轴电缆连接的AUI接口网 卡，与细同轴电缆连接的BNC接口网卡，与光纤连接的ST、SC接口网卡，以及USB网卡、无线 网卡等。 ②按总线插槽接口可分为ISA、EISA、VESA、PCI、PCI-E和PCMCIA网卡，PCI-E网卡是 目前的主流，ISA、EISA、VESA目前已经很少使用，PCMCIA网卡主要用于笔记本电脑。多种网 卡及其接口如图1-44所示。 ③按传输速率可分为10Mbps、100Mbps、1000Mbps,以及10/100/1000Mbps自适应网卡。 非屏蔽双绞线（UTP）： 适合干扰小的环境，如普通办公室、家庭网络、校园局域网等。 新知讲授 四 2.集线器 概念：集线器是一种多端口的中继器，它可以将多个设备连接在一起，形成一个局域网。 优点： 1. 成本低廉，易于部署 2. 兼容性强，适用范围广 3.扩展网络便捷（可通过集线器的级联功能扩展端口数量） 缺点： 1. 共享带宽，传输效率低（工作在物理层，所有端口共享同一带宽，且采用 “广播” 方式转发数据 —— 即任何一个端口发送数据时，其他所有端口都会接收，导致网络中存在大量冗余数据） 2. 无数据过滤，安全性差 3. 冲突严重，抗干扰弱 4. 无法支持复杂网络需求 非屏蔽双绞线（UTP）： 适合干扰小的环境，如普通办公室、家庭网络、校园局域网等。 新知讲授 四 3.交换机 概念：交换机是一种多端口的网桥，也是带有交换功能的集线器。 1. 性能：交换机比集线器具有更好的性能。交换机能够根据目的地MAC地址将数据包转发到特定的端口，从而实现数据包的直接传输。而集线器则是将数据包广播到所有连接的设备上，导致网络拥塞和性能下降。 2. 安全性：交换机提供了更高的安全性。交换机能够根据MAC地址将数据包传输到特定的端口，从而隔离不同的设备。这可以防止未经授权的设备访问网络，并提供更好的网络安全性。 3. 可扩展性：交换机比集线器更具可扩展性。交换机可以连接多个设备，并根据需要进行灵活的配置和管理。而集线器则是将所有设备连接到一个共享的网络，容易导致网络拥塞和性能问题。 4. 网络管理：交换机提供了更好的网络管理功能。交换机通常具有管理接口，可以进行配置和监控网络。这使得网络管理员能够更好地管理网络流量，优化性能，并解决潜在的故障。 交换机VS集线器 非屏蔽双绞线（UTP）： 适合干扰小的环境，如普通办公室、家庭网络、校园局域网等。 新知讲授 四 4.路由器 概念：路由器是连接不同网络的设备，它可以在不同的网络之间转发数据。 对比维度 交换机 路由器 工作层次 数据链路层 网络层 数据转发依据 基于MAC地址 基于IP地址 广播域处理 连接的网段属于同一个广播域；可通过VLAN划分来隔离广播域。 每个端口都是一个独立的广播域；可直接隔离广播域。 核心功能 连接局域网内多个设备，实现设备间高速数据交换，提高局域网内的带宽利用率，减少数据碰撞。 连接不同网络，选择最佳转发路径，还可提供网络地址转换（NAT）、防火墙等功能。 典型应用场景 办公室内多台电脑互联、数据中心服务器集群互联等，用于局域网内设备的高速互联。 家庭网络连接互联网、企业不同子网间互联或企业分支机构互联等，实现不同网络间的通信。 师生互动 五 4-5人一个小组，制作双绞线的水晶头。 要求：每小组派一人领取网线钳、网络测试仪、双绞线、理线架。做完之后，小组之间进行相互学习。 随堂练习 六 1.下列哪种传输介质的抗干扰能力最强（ ） A. 双绞线 B. 同轴电缆 C. 光纤 D.光缆 答案：C 解析：光纤通过光信号传输数据，完全不受电磁干扰和射频干扰的影响，抗干扰能力远优于双绞线（A）和同轴电缆（B），选项 D 中的 “光缆” 是光纤的集合（多根光纤组成的线缆）。 随堂练习 六 2.交换机和集线器的工作原理相同（ ）。 答案：错误 解析：交换机和集线器的工作原理不同。集线器工作在物理层，属于共享设备，当多个端口同时发送数据时会产生冲突，所有端口共享带宽，数据转发采用广播方式（向所有端口发送数据）。而交换机工作在数据链路层，拥有 MAC 地址表，能根据目标 MAC 地址将数据精准转发到对应的端口，不会产生广播风暴，且各端口可独享带宽，大大提高了数据传输效率。 随堂练习 六 3. 简述路由器的功能。 答案：路由器是网络的 "交通指挥官"。 路由器的核心功能是连接不同网络、选择最优路径、转发数据、隔离网络并实现地址转换，它就像网络中的 "交通指挥官"，确保数据在复杂网络中高效、安全地到达目的地。 课堂小结 七 1.传输介质的种类和特点、常见的网络接口、常用网络设备的功能。 2. 双绞线和光纤的特点、交换机和路由器的区别。 3. 通过本节课的学习，大家有什么收获？还有什么疑问吗？ 谢谢 $$