3.2.4 网络拓扑教学设计-2025-2026学年人教/中图版高中信息技术必修二

教学设计 课程基本信息 学科 信息技术 年级 高一 学期 春季 课题 3.2.4网络拓扑 教学目标 1. 了解网络拓扑的概念（信息意识）。 2. 了解常见的网络拓扑结构（线状、星状、环状）及其特点（信息意识）。 3. 能够对实际生活中观察到的网络布局进行适度抽象，从而根据自己的理解绘制拓扑结构（计算思维）。 4. 能够养成网络使用中良好的行为规范，初步树立科学合理的网络构建规划意识（信息社会责任）。 教学重难点 教学重点： 1. 理解网络拓扑的概念。 2. 了解常见网络拓扑结构类型及特点。 教学难点： 1. 能够绘制基本的网络拓扑结构图。 2. 能够从实际中抽象、分析生活中常常接触到的网络布局并能绘制其拓扑结构。 教学过程 一、引入 师：还记得2020年银西高铁正式运营，我国的铁路布局有了新的发展。条条铁路连接着不同的城市，为人们的“面对面”交流提供了便捷。那么在网络世界中，设备与设备之间要实现“点对点”的联系是否也需要“道路”来构成网络布局呢？那么我们今天就一起来探索网络中各种设备的物理布局，也就是本节课的主题——网络拓扑。 二、新授 1. 概念 网络拓扑：用来表示网络中各种设备的物理布局。 拓扑：是一种不考虑物体的大小、形状等物理属性，而仅仅使用点或者线描述多个物体实际位置与关系的抽象表示方法。拓扑不关心事物的细节，也不在乎相互的比例关系，而只是以图的形式表示一定范围内多个物体之间的相互关系。 网络拓扑结构：形象地描述了网络的安排和配置方式，以及各节点之间的相互关系。 节点：在数据通信中，一个物理网络节点可以是数据电路端接设备（DCE），如调制解调器、集线器、桥接器或交换机；也可以是一个数据终端设备（DTE），如数字手机，打印机或主机（例如路由器、工作站或服务器）。 2. 常见网络拓扑结构类型 【学习任务一】 现有5台还未接入网络的电脑，请同学们试着将它们连接在一起组成网络，并绘制出你所设计的结构，你能想到几种结构呢？ 生：思考并绘制自己设计的拓扑结构图 师：老师绘制了3种结构，同学们可以进行对照，看看和老师绘制的是否一样呢？（展示三种拓扑结构：线状、星状、环状）这就是我们常见的三种拓扑结构，接下来我们一起来探索它们分别叫什么以及有着怎样的特点——提出问题进行引导： 1.如何实现信号从设备1发出，由设备5接收； 2.若某台设备或某段信道故障，会造成什么影响; 3.如何在相应的网络拓扑结构中添加设备。 3. 常见网络拓扑结构特点 （1） 线状 也称作总线拓扑结构，采用一个信道作为传输媒体,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上,该公共传输媒体即称为总线。任何一个站发送的信号都沿着传输媒体传播,而且能被所有其它站所接收。因为所有站点共享一条公用的传输信道,所以一次只能由一个设备传输信号。 优缺点： 总线拓扑结构的优点 (1)总线结构所需要的电缆数量少，线缆长度短，易于布线。 (2)总线结构简单,又是元源工作,有较高的可靠性。传输速率高，可达1~100Mbps。 (3)易于扩充,增加或减少用户比较方便，结构简单，组网容易，网络扩展方便 (4)多个节点共用一条传输信道，信道利用率高。 总线拓扑的缺点 (1)总线的传输距离有限,通信范围受到限制。 (2)故障诊断和隔离较困难。 (3)分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能。站点必须是智能的，要有媒体访问控制功能,从而增加了站点的硬件和软件开销。 （2） 星状 星型拓扑是由中央节点和通过点到点通信链路接到中央节点的各个站点组成。中央节点执行集中式通信控制策略,因此中央节点相当复杂,而各个站点的通信处理负担都很小。 优缺点： 星型拓扑结构的优点 （1）结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强。 （2）网络延迟时间较小，传输误差低。 （3）在同一网段内支持多种传输介质，除非中央节点故障，否则网络不会轻易瘫痪。 （4）每个节点直接连到中央节点，故障容易检测和隔离，可以很方便地排除有故障的节点。 因此，星型网络拓扑结构是应用最广泛的一种网络拓扑结构。 星型拓扑结构的缺点 （1）安装和维护的费用较高 （2）共享资源的能力较差 （3）一条通信线路只被该线路上的中央节点和边缘节点使用，通信线路利用率不高 （4）对中央节点要求相当高，一旦中央节点出现故障，则整个网络将瘫痪。 星型拓扑结构广泛应用于网络的智能集中于中央节点的场合。 （3）环状 在环型拓扑中各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中，环路上任何节点均可以请求发送信息。请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。环型网中的数据可以是单向也可是双向传输。 优缺点： 环型拓扑的优点 (1)电缆长度短。环型拓扑网络所需的电缆长度和总线拓扑网络相似，但比星形拓扑网络要短得多。 (2)无差错传输。由于采用点到点通信链路，被传输的信号在每一节点上再生，因此，传输信息误码率可减到最少。 (3)可使用光纤。光纤的传输速率很高，十分适合于环型拓扑的单方向传输。 环型拓扑的缺点 (1)节点的故障会引起全网故障。这是因为环上的数据传输要通过接在环上的每一个节点,一旦环中某一节点发生故障就会引起全网的故障。 (2)故障检测困难。这与总线拓扑相似,因为不是集中控制,故障检测需在网上各个节点进行,因此就不很容易。 (3)环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式,在负载很轻时,信道利用率相对来说就比较低。 4. 小试牛刀 1.所有工作站都连接在同一根传输介质上的一种网络拓扑结构是(A) A.线状 B星状 C.环状 2.下列拓扑结构不是计算机网络系统结构的是(D) A.星状结构 B.线状结构 C.环状结构 D.单线结构 3.在下列哪个网络拓扑结构中，中心节点的故障可能造成全网瘫痪的是(B) A.线状 B.星状 C.环状 D.网状 【学习任务二】 试着分析本校计算机教室中的计算机网络，绘制这个网络的拓扑结构。 师生交流总结：计算机教室中的网络大多是星状网。此外，目前组建的家庭局域网，其网络拓扑大多也是星状。 补充：我们发现，局域网这样的小型网络中我们使用单一的网络拓扑结构便能组建网络布局，但是在大型网络中，网络拓扑比较复杂，其中会包含多种基本的拓扑类型，则称为混合型。 三、总结 本节课我们一起学习了网络拓扑的概念以及常见的网络拓扑类型，请同学们试着和老师一起总结并完成学习任务三中的表格。 拓扑结构 结构图 优点 缺点 线状 结构简单， 可靠性高， 可扩充性好 维护难、总线发生故障会造成全网瘫痪。 星状 结构简单，便于管理；控制简单，便于建网；网络延迟时间较小，传输误差较低。 成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差，中心发生故障会造成全网瘫痪。 环状 电缆长度短， 无差错传输， 可使用光纤。 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。 学科网（北京）股份有限公司 $