网络通信工作原理

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1、课题3.2 网络通信工作原理教学三维目标知识与技能：理解用分层解决问题的方法，能描述网络开放系统互联协议（ OSI ）分层模型的基本思想过程与方法：能描述因特网 TCP/IP 协议的基本概念、思想与功能，并能描述与 OSI 分层对应的异同情感态度价值观：掌握对复杂问题逐步细化、求精的解决方法教材分析对于复杂问题的解决，可以采用一种分层的思想方法来解决。 根据课程标准的要求，学习 OSI 分层模型的知识并不在于对 OSI 中七层结构的功能的记忆，而是通过对 “ 为什么分层”、“分层设计有什么好处 ” 等问题的认识，让学生掌握分层设计的思想方法。教材中给出七层模型的结构图，目的是说明这些层各实现什

2、么样的功能，而不是要让学生机械地记住有这七层。教学的重点放在对分层作用的讨论上。 TCP/IP 协议是因特网中最基本的网络通信协议簇。整个协议结构分成应用层、传输层、网际层和网络接口层四层。应用层协议直接支持应用程序对网络通信的要求，如 HTTP 、 FTP 、 SMTP 和 Telnet 等。传输层中有两个并列协议 UDP （用户数据报协议）和 TCP （传输控制协议）， TCP 协议负责保证数据按次序、安全、无重复地传递， TCP 协议层上的端口号是 TCP 协议层与应用层打交道的点，端口 80 是 的端口， 21 与 20 是 FTP 协议端口， 23 是 Telnet 服务的端口。网际

3、层 IP 协议提供将一个数据报从一台计算机或设备传送到另一台计算机或设备的方法以及网络寻址的方法。教学重点1描述开放互联系统（ OSI ）分层模型的思想。 2描述 TCP/IP 协议的基本概念与思想。教学难点1开放互联系统分层模型的思想。 2TCP/IP 协议与 OSI 体系结构分层情况的比较教学方法讲授法、小组讨论法、问题激励法教学媒体网络广播软件、计算机网络实验室，采用 TCP/IP 协议联网的 Windows 网络教学过程1复习提问 上节知识点网络协议回顾 在网络组建过程中，具体选择哪一种网络通信协议主要取决于网络的规模、网络的兼容性和网络管理等几个方面，通过下面的练习加强对通信协议的理

4、解，在不同的网络环境下，需选择合适的通信协议。 （1）小规模的网络，如果只进行文件传输和设备共享， 采用什么协议可获得较快的网速？教学过程（2）若选用的网络操作系统是 Novell Netware， 应选用什么协议？ （3）若网络要与 Internet 相连，什么协议是理想之选？ AIPX/SPX BTCP/ IP CNETBEUI DUDP E.hTTP FFTP 2引入新课 （1）首先提炼关键词，以引起学生兴趣 师本节概念性的东西较多，有些知识以前没有接触到，可能不太容易理解。先熟悉和认识本节的主要关键词：分层 层 对等层 ISO OSI 端口 提问：这些名词里有没有同学们熟悉或曾经见过的

5、呢？ 生 ISO， ISO9001 ； 师大家一般都知道 ISO9001，那么 ISO 是什么呢？ 国际标准化组织，主要做什么工作？（制定标准） （2）看第一个关键词，引入分层思想 师我们这里讲的分层主要指的是一种思想，对复杂的问题的解决和分析，可以采用分层的思想方法来解决。 生活实例说明寄信 师大家都写过信吧，那么寄信的过程复杂不复杂呢？ 生不复杂。 师其实对大家来说寄信好像很简单，写好信，扔邮筒里就行了，但实际上寄信是一个复杂的过程，有很多工作要做。我们来看寄信的过程。 师虽然寄信的过程很复杂，但人们采用了分层分步的方法很好地解决了。 我们仔细分析后可以看出寄信的过程具体 3 个特点：发信

6、时层层加包装，收信时层层拆包装； 对等层按照相同的规则，做相同的工作； 例上面第二层关于地址的写法，要用相同的规则，收信人在上，名字在中间，寄信人在下等等。学生回答 下层为上层提供服务。 分层使每一步的操作具体化了，分工更明确，对每一层的处理或改进不会影响到其他层。这个过程如下图 所示。寄信的过程示意图过渡 师计算机网络系统也是一个很复杂的信息系统，在 20 世纪 80 年代末 90 年代初，网络的规模与数量都得到了迅猛增长。但是许多网络都是基于不同硬件和软件实现的，这使得它们之间不兼容，而且很难在不同标准的网络之间进行通信。 （3） OSI 层次模型 这就有必要制定一个标准，所以 ISO 提

7、出了开放系统互边参考模型（ OSI ）， OSI 开放系统互连参考模型，所谓开放系统 (Open System)，是指任何信息系统（主要是指计算机系统）只要遵循这一国际标准进行构造，它就能与世界上所有遵循这同一标准的其他系统互相通信。我们可以看到如下图所示， OSI 层次模型把网络按通信功能分成七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，每一层都有其独立的功能。 参考模型分层示意图师我们来分析一下在计算机中通信的过程，对照寄信的过程，数据在传送过程中也具有相似的特点。如下图所示。数据传输过程示意图 归纳总结 分层的基本思想：对等层之间执行相同的操作； 较低的层向它的

8、上一层提供服务。 学生活动阅读教材 P25，熟悉一下 OSI 层次模型的优点。 师虽然 OSI 层次模型具有很多优点，但它只是一个参考模型，作为一个统一的标准，它比较复杂，不实用，过于理想化。因此大多数网络投资商只是参照 OSI 标准设计他们的产品，实际应用中， TCP/IP 协议应用比较广泛。（4） TCP/IP 协议 师我们来看一下 TCP/IP 与 OSI 参考模型的对应关系，可以看到与 OSI 层次模型相比， TCP/IP 协议简化了层次，提高了通信效率。见课本P58图35。 实际上， TCP/IP 协议比 OSI 层次模型早 10 年出现，它是由 TCP 、 IP 协议以及其他 10

9、0 多个协议组成的协议簇。 在 TCP/IP 协议簇中，对应每一层有不同协议提供服务。如下图所示。 TCP/IP 协议对应层功能表示 应用层定义了面向应用的协议。例如，浏览网页依赖于 HTTP 协议，发送和接收电子依赖于 SMTP 和 POP3 协议，文件传输依赖于 FTP 协议，远程登录依赖于 Telnet 协议。 传输层有两个并列的协议 TCP 和 UDP 协议， TCP （传输控制协议）负责保证数据按次序、安全、无重复地传递，是一个面向连接的协议，提供可靠的服务，用于一次传输要交换大量报文的情形，如文件传输、远程登录等。 UDP （用户数据报协议）提供高效率的服务，同学们经常用的 QQ

10、就是在这个协议的支持下传送消息的，由于它是无连接的协议，不能保证可靠的传输，所以有时会有收不到消息的情形。 网际层也有很多协议，我们主要了解一下 IP 协议，它提供将一个数据报从计算机或设备传送到另外一台计算机或设备的方法以及网络寻址的方法。 IP 协议的责任就是把数据从源传送到目的地。它不负责保证传送可靠性、流控制、包顺序和其他对于主机到主机协议来说很普通的服务。 传输层 TCP 和 UDP 协议与应用层连接的点我们叫端口。我们要知道一些常用的端口。例如 80 是 的端口， 21 和 20 是 FTP 的端口， 23 是 Telnet 的端口， 25 是 SMTP 的端口， 110 是 PO

11、P3 的端口， 4000 是 QQ 的端口等。 如果不想让别人使用某个应用程序，可以把端口封掉。（有兴趣的同学在剩下的时间里可以自己上网查询一下） （5）小结 师我们再回过头来看这些关键词， 分层 层 对等层 ISO OSI 端口 通过学习，这些词的含义大家已经熟悉了吧？ 生熟悉了。 师那么我们现在来做一下练习。 （6）练习 若你是网络的生产厂商，你会愿意采用 OSI 参考模型作为产品开发模型吗？请说明一下原因。 分析：（可举例说明，公司部门的设置都是根据实际情况而定，没有千篇一律的。） 作为一个国际标准，要满足所有用户的要求，其开发周期势必很长，并且完成的结果对于大多数用户来说有许多地方是复

12、杂且不必要的，最终 OSI 标准未能普及。但网络生产厂商会在设计自己的产品时与 OSI 分层模型联系起来，以它作为思考的出发点。 “从分层结构图看，TCP/IP 体系结构模型比 OSI 分层参考模型简单”，这种描述正确吗？ “从分层结构图看，TCP/IP 体系结构模型比 OSI 分层参考模型简单”，这种描述是不对的。从分层的数量上看，TCP/IP 体系结构模型的确比 OSI 分层参考模型少，但作为一个协议体系，不能从分层的数量多少说明其系统的复杂性。在实际开发过程中，由于 OSI 模型的分层较多，对于各层功能的定义相对比 TCP/IP 体系结构分层要精确，在设计与实现过程中会容易完成。 TCP

13、/IP 的网络接口层，要适应于不同的子网体系结构，消除不同子网体系差异，它的设计与实现是相对复杂的。最后，TCP/IP 协议体系比 OSI 分层参考模型早 10 年推出并应用， OSI 分层参考模型是在参考了TCP/IP 协议的分层思想后，对其各层功能再进行细化的定义。因此，原命题的结论是不对的。作业布置课 后 反 思课后练习一、选择题 1OSI 模型将网络结构划分成（ ） A四层 B五层 C七层 D九层 2在 TCP/IP 协议体系中 HTTP 是通过哪一层利用网络进行信息传递的（ ） A应用层 B传输层 C网际层 D网络接口 3联网计算机在相互通信时必须遵循统一的（ ） A）软件规范 B）

14、网络协议 C）路由算法 D）安全规范 4市网在数据传输期间，在源节点与目的节点之间有一条利用中间节点构成的物理连接线路。这种市话网采用 ( ) 技术。 A报文交换 B电路交换 C分组交换 D数据交换 5OSI 七层模型中，网卡的作用属于哪一层（ ） A应用层B表示层C传输层D物理层 6OSI 模型和 TCP/IP 协议体系分别分成几层（ ） A7 和 7 B4 和 7 C7 和 4 D4 和 4 7IP 、电报和专线分别使用的数据交换技术是（ ） A电路交换技术、报文交换技术和分组交换技术 B分组交换技术、报文交换技术和电路交换技术 C报文交换技术、分组交换技术和电路交换技术 D电路交换技术、分组交换技术和报文交换技术二、填空题1IP 使用 _ 交换技术进行通信。 分组 2数据交换的类型有：_ 、 _ 、 _ 。 电路交换、报文交换、分组交换 三、连线题电报 电路交换技术老式 报文交换技术IP 分组交换技术参考答案 一、1.c 2A 3B 4A 5D 6.c 7B二、1分组 2电