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1、/*教案课程名称：计算机网络授课对象：授课章节：第三章 TCP/IP协议 第一节 IP编址方案课时安排：2节课 90分钟授课教师：一、 教学目的与要求1. 掌握IP地址的概念、格式和分类；2. 掌握子网掩码的作用及划分子网的方法。二、 教学重点与难点1. 教学重点：IP地址的格式和分类；2. 教学难点：IP地址的格式和分类、通过子网掩码划分子网的方法。三、 教学方式以理论讲授为主，通过课堂提问、讨论的方式开展互动，加强教学效果。四、 教学过程的设计和组织第三章 TCP/IP协议首先回顾前面章节所讲的计算机网络体系结构，引出网络分层协议的工业应用标准TCP/IP协议。思考并讨论以下问题：1. 现
2、实生活中我们用身份证来标识每一个公民，在复杂的网络世界如何标识每一台计算机？2. 学校采用学校-学院-系-专业-班级的分层体系管理学生，网络世界如何管理计算机呢？3分钟左右，让学生举手回答，可能有以下情况：对第一问：一种情况是给网络中每台计算机取一个名字；或者给每一台计算机一个编号对第二问：一种情况是我们将网络按照行政区域分层管理；或者将计算机网络按照类似于学校分层管理的方式管理讨论中有可能出现继续提问：取名字如何保证统一性；编号如何保证唯一性；分层如何确定层次性教师根据上述问题及其讨论情况开展点评，指出IP地址就是用来标识网络中计算机的编址方案，不仅解决了第一个问题，也同时解决了网络计算机的
3、层次问题。第一分节 IP编址方案1 IP地址定义和作用对比现实生活中身份证制度，不管某个人什么名字、什么民族、什么地区、什么性别，但都有唯一的18位身份标识，参照身份证制度提出IP地址概念。IP地址：就是因特网上的每台主机被分配的唯一地址，也称为互联网地址，用于所有与该主机的通信中。举例IP地址和我们的家庭地址的联系；IP地址与电话号码的联系。思考：为什么要使用IP地址？（2分钟）原因（在同学们回答基础上归纳提出）：l 可以通过IP地址屏蔽各种物理网络的地址差异；l 每种网络都有各自的技术特点，其物理地址各不相同；l 统一物理地址的表示方法不现实；l 互联网对各种物理网络地址的“统一”可以通过
4、IP地址在网络层完成。2 IP地址的格式提问：再次对比IP地址和身份证编号，提问学生身份证编码的格式如何，是否对IP地址的设计有借鉴作用。在学生回答后，列举成都地区的身份证编号如510101198001013254，分析该身份证号编码的规则1-2位表示省、自治区、直辖市代码，3-4位表示地级市、盟、自治州代码，5-6位表示区县代码；7-14位表示出生年月日；15-17位为顺序号，18位为校验码。根据上述分析得出其编制规则，即地区编码+出生日期+区分码。由此引出IP地址的格式。一个完整的IP的地址由一组32位(bit)二进制组成，每8位为一个分段(Segment)，共分为4段，段与段之间用小圆点
5、.隔开。如：11001010.01110000.01010001.00100010这种表示方式称为“点分二进制表示法”。提问：点分二进制表示法有什么弊端？根据学生回答，指出点分二进制表示法的弊端：l 数字太长，记忆不方便，书写不方便，l 而且非专业人士难以读懂。解决办法：引出改进的表示方法点分十进制计数表示法，利用表格回顾二进制十进制之间转换方法（根据学生对进制转换情况可以适当复习一下），同时讲解点分十进制表示法。二进制和十进制之间的关系：27=12826=6425=3224=1623=822=421=220=1（板书演示转换过程）将上述IP用点分十进制计数法表示。11001010.01110
6、000.01010001.00100010=202.112.81.34练习（2分钟）：将IP地址11000000.01101010.01111110.11000001用点分十进制计数法表示。（公布答案：192.160.126.193，根据学生掌握情况可以讲解一下过程，进一步巩固掌握）对该表示法进行课堂总结：（1） 每一个IP地址由四段组成；（2） 每段用小数点隔开；（3） 每个数字的取值范围在0-255之间。借鉴身份证的分段编码规则，IP地址也由网络号和主机号两段构成。表示为：IP-address:=,3 IP地址的分类NIC(国际网络信息中心)将IP地址分成五类，A类，B类，C类，D类和E类
7、。通过列表方式进行演示。A0网络标识符7位主机部分24位B10网络标识符14位主机部分16位C110网络标识符号21位主机部分8位D1110多点广播地址（28位）E11110实验保留地址思考并计算：各类IP地址的类别和规模。根据学生计算情况，给出常用的三类IP地址的比较：IP地址地址范围可支持的网络数每个网络主机数网络规模范例A1.x.y.z-126.x.y.z12616,777,214大10.255.44.1B128.x.y.z-191.x.y.z1638465534中172.16.0.244C192.x.y.z-223.x.y.z2097152254小202.1.0.1 课堂讨论：（1）
8、三类IP地址如何区分？（2） 加入某公司要建立一个拥有1500台计算机规模的网络，可以采用什么类型的IP地址；加入要建立一个拥有200台计算机规模的网络，可采用什么类型的IP地址？（3） 假设教学机的IP地址为172.16.16.15，属于哪类IP地址？课堂教学总结：教师在讲授网络地址与主机地址时采用恰当的类比：如确定某个同学所在的位置，网络地址好比同学的班级，主机地址类似同学的座位号。进一步通过上述三个讨论引导学生对三类IP地址概念的理解掌握并回答三个问题。（1） 判断某个IP地址属于哪类网络：看第一个数字0-127A网，128-191B网，192-223C网。（2） 1500台主机大于25
9、4小于65534，应采用B类网络。200台计算机应采用C类网络。（3） 172.16.16.15属于B类网络IP地址。第二分节 子网掩码1 子网掩码思考（2分钟）：IP地址是32位二进制，分为网络部分和主机部分，任意给定一个IP地址，如何区分哪些位表示网络，哪些位表示主机？根据讨论引出子网掩码：网络管理员使用子网掩码来区分IP地址中的网络号和主机号。子网掩码将所有的网络位用1标识，主机用0 标识。子网掩码就像一个过滤器，把一个完整的IP地址的网络部分和主机部分成功分离。分离方法：当用子网掩码和任意IP地址进行按位取与操作时，就可以得到该地址的网络地址；剩下的位即为主机地址。【例1】IP地址19
10、2.9.200.1的子网掩码是255.255.255.0，判断IP地址的网络号和主机号。解（板书该过程，通过例子讲解求网络号和主机号的方法）：将十进制IP地址转换成二进制二进制11000000000010011100100000000001 十进制19292001192.9.200.62将十进制子网掩码转换成二进制二进制11111111111111111111111100000000 十进制2552552550 255.255.255.0将二进制IP地址和二进制子网掩码进行按位与操作IP地址 11000000000010011100100010000001 掩码地址 1111111111111
11、1111111111100000000与操作 11000000000010011100100000000000将与操作结果转换成十进制即得网络号为192.9.200.0二进制 11000000000010011100100000000000十进制 19292000将IP地址中网络号部分改为0，剩下的即为主机号，该例中主机号为0.0.0.1。2 缺省子网掩码当未划分子网，对应的网络号位都是1，主机号都置0。A类网络缺省子网掩码：255.0.0.0B类网络缺省子网掩码：255.255.0.0C类网络缺省子网掩码：255.255.255.0子网掩码作用就是判断两个需要通信的主机是否需要通过网络转发，
12、如果两个主机在同一子网内，就可以直接通信，如果两个主机不在同一个子网中，则需要寻找路径进行通信。子网掩码必须与IP地址结合使用。3 子网划分思考：回顾A、B、C类IP地址，讨论存在的问题及解决办法（2分钟）。教师总结：A类网络规模太大，每个网络规模达到上千万台计算机，导致数以百万计的A类地址资源被浪费，C类地址比较适合中小型企业使用，但是严重不够用。解决办法：可以通过划分子网的方法解决该类问题。（1） 子网划分的基本思路l 划分子网是一个单位内部的事情，单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。l 从主机号借用若干位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干位，通过划分
13、子网调整网络规模，可以将大型网络划小，也可以将小型网络聚大。IP-address:=，,l 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号，先找到连接在本单位网络上的路由器。然后此路由器在收到IP数据报后，再按目的网络号，子网号找到目的子网。最后将IP数据报直接交付给目的主机。（2） 子网划分的基本方法Step1：将要划分的子网数目转换为2的m次方，如果不是恰好为2的次方，则取大为原则，即大于最接近该数且为2的幂，如要划分6个子网，取8，则取23。Step2：将步骤1确定的m按高序占用主机地址m位后，转换为十进制。如为3表示主机中有3位被子网占用，网络标识号全
14、为1，所以主机号对应的字节段为11100000，转换为十进制后为224，这就是该段确定的子网掩码。Step3：确定子网号及子网IP地址范围。将所占用的位依次取0 和1进行排列组合，按从小到大的顺序排列即可得到子网号及相应的IP地址范围。【例2】将一个C类网络划分成4个子网，若网络号为192.9.200.0。求出子网掩码和4个子网的IP地址范围。第一步 定义子网掩码 将要划分的子网数目转换为2的次方，4=22。 取22的幂，m=2。 将m按照高序占用主机地址m位后转换为十进制。因为m=2，11000000192即为该字节最终确定的子网掩码。该C类网络子网掩码为255.255.255.192。第二步 确定子网号和子网的IP地址范围4个子网的的子网号如下（从小到大顺序排列）：00（00 000000）-0-192.9.200.001（01 000000）-64-192.9.200.6410（10 000000）-128-192.9.200.12811（11 000000）-192-192.9.200.192从而四个子网的IP地址范围如下：二进制1100000
