教案《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》

1、教案課程名稱：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)授課對(duì)象：授課章節(jié)：第三章 TCP/IP協(xié)議 第一節(jié) IP編址方案課時(shí)安排：2節(jié)課 90分鐘授課教師：一、 教學(xué)目的與要求1. 掌握IP地址的概念、格式和分類；2. 掌握子網(wǎng)掩碼的作用及劃分子網(wǎng)的方法。二、 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1. 教學(xué)重點(diǎn)：IP地址的格式和分類；2. 教學(xué)難點(diǎn)：IP地址的格式和分類、通過子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)的方法。三、 教學(xué)方式以理論講授為主，通過課堂提問、討論的方式開展互動(dòng)，加強(qiáng)教學(xué)效果。四、 教學(xué)過程的設(shè)計(jì)和組織第三章 TCP/IP協(xié)議首先回顧前面章節(jié)所講的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，引出網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議的工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議。思考并討論以下問題：1. 現(xiàn)實(shí)生

2、活中我們用身份證來標(biāo)識(shí)每一個(gè)公民，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)世界如何標(biāo)識(shí)每一臺(tái)計(jì)算機(jī)？2. 學(xué)校采用學(xué)校->學(xué)院->系->專業(yè)->班級(jí)的分層體系管理學(xué)生，網(wǎng)絡(luò)世界如何管理計(jì)算機(jī)呢？3分鐘左右，讓學(xué)生舉手回答，可能有以下情況：對(duì)第一問：一種情況是給網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)取一個(gè)名字；或者給每一臺(tái)計(jì)算機(jī)一個(gè)編號(hào)對(duì)第二問：一種情況是我們將網(wǎng)絡(luò)按照行政區(qū)域分層管理；或者將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照類似于學(xué)校分層管理的方式管理討論中有可能出現(xiàn)繼續(xù)提問：取名字如何保證統(tǒng)一性；編號(hào)如何保證唯一性；分層如何確定層次性教師根據(jù)上述問題及其討論情況開展點(diǎn)評(píng)，指出IP地址就是用來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)的編址方案，不僅解決了第一個(gè)問

3、題，也同時(shí)解決了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的層次問題。第一分節(jié) IP編址方案1 IP地址定義和作用對(duì)比現(xiàn)實(shí)生活中身份證制度，不管某個(gè)人什么名字、什么民族、什么地區(qū)、什么性別，但都有唯一的18位身份標(biāo)識(shí)，參照身份證制度提出IP地址概念。IP地址：就是因特網(wǎng)上的每臺(tái)主機(jī)被分配的唯一地址，也稱為互聯(lián)網(wǎng)地址，用于所有與該主機(jī)的通信中。舉例IP地址和我們的家庭地址的聯(lián)系；IP地址與電話號(hào)碼的聯(lián)系。思考：為什么要使用IP地址？（2分鐘）原因（在同學(xué)們回答基礎(chǔ)上歸納提出）：l 可以通過IP地址屏蔽各種物理網(wǎng)絡(luò)的地址差異；l 每種網(wǎng)絡(luò)都有各自的技術(shù)特點(diǎn)，其物理地址各不相同；l 統(tǒng)一物理地址的表示方法不現(xiàn)實(shí)；l 互聯(lián)網(wǎng)對(duì)各種物

4、理網(wǎng)絡(luò)地址的“統(tǒng)一”可以通過IP地址在網(wǎng)絡(luò)層完成。2 IP地址的格式提問：再次對(duì)比IP地址和身份證編號(hào)，提問學(xué)生身份證編碼的格式如何，是否對(duì)IP地址的設(shè)計(jì)有借鑒作用。在學(xué)生回答后，列舉成都地區(qū)的身份證編號(hào)分析該身份證號(hào)編碼的規(guī)則1-2位表示省、自治區(qū)、直轄市代碼，3-4位表示地級(jí)市、盟、自治州代碼，5-6位表示區(qū)縣代碼；7-14位表示出生年月日；15-17位為順序號(hào)，18位為校驗(yàn)碼。根據(jù)上述分析得出其編制規(guī)則，即地區(qū)編碼+出生日期+區(qū)分碼。由此引出IP地址的格式。一個(gè)完整的IP的地址由一組32位(bit)二進(jìn)制組成，每8位為一個(gè)分段(Segment)，共

5、分為4段，段與段之間用小圓點(diǎn).隔開。如：11001010.01110000.01010001.00100010這種表示方式稱為“點(diǎn)分二進(jìn)制表示法”。提問：點(diǎn)分二進(jìn)制表示法有什么弊端？根據(jù)學(xué)生回答，指出點(diǎn)分二進(jìn)制表示法的弊端：l 數(shù)字太長(zhǎng)，記憶不方便，書寫不方便，l 而且非專業(yè)人士難以讀懂。解決辦法：引出改進(jìn)的表示方法點(diǎn)分十進(jìn)制計(jì)數(shù)表示法，利用表格回顧二進(jìn)制十進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換方法（根據(jù)學(xué)生對(duì)進(jìn)制轉(zhuǎn)換情況可以適當(dāng)復(fù)習(xí)一下），同時(shí)講解點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。二進(jìn)制和十進(jìn)制之間的關(guān)系：27=12826=6425=3224=1623=822=421=220=1（板書演示轉(zhuǎn)換過程）將上述IP用點(diǎn)分十進(jìn)制計(jì)數(shù)法表示。

6、11001010.01110000.01010001.00100010=202.112.81.34練習(xí)（2分鐘）：將IP地址11000000.01101010.01111110.11000001用點(diǎn)分十進(jìn)制計(jì)數(shù)法表示。（公布答案：192.160.126.193，根據(jù)學(xué)生掌握情況可以講解一下過程，進(jìn)一步鞏固掌握）對(duì)該表示法進(jìn)行課堂總結(jié)：（1） 每一個(gè)IP地址由四段組成；（2） 每段用小數(shù)點(diǎn)隔開；（3） 每個(gè)數(shù)字的取值范圍在0-255之間。借鑒身份證的分段編碼規(guī)則，IP地址也由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩段構(gòu)成。表示為：IP-address:=<network-number>,<host-n

7、umber>3 IP地址的分類NIC(國(guó)際網(wǎng)絡(luò)信息中心)將IP地址分成五類，A類，B類，C類，D類和E類。通過列表方式進(jìn)行演示。A0網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符7位主機(jī)部分24位B10網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符14位主機(jī)部分16位C110網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符號(hào)21位主機(jī)部分8位D1110多點(diǎn)廣播地址（28位）E11110實(shí)驗(yàn)保留地址思考并計(jì)算：各類IP地址的類別和規(guī)模。根據(jù)學(xué)生計(jì)算情況，給出常用的三類IP地址的比較：IP地址地址范圍可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)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.

8、0.244C192.x.y.z-223.x.y.z2097152254小202.1.0.1 課堂討論：（1） 三類IP地址如何區(qū)分？（2） 加入某公司要建立一個(gè)擁有1500臺(tái)計(jì)算機(jī)規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，可以采用什么類型的IP地址；加入要建立一個(gè)擁有200臺(tái)計(jì)算機(jī)規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，可采用什么類型的IP地址？（3） 假設(shè)教學(xué)機(jī)的IP地址為172.16.16.15，屬于哪類IP地址？課堂教學(xué)總結(jié)：教師在講授網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址時(shí)采用恰當(dāng)?shù)念惐龋喝绱_定某個(gè)同學(xué)所在的位置，網(wǎng)絡(luò)地址好比同學(xué)的班級(jí)，主機(jī)地址類似同學(xué)的座位號(hào)。進(jìn)一步通過上述三個(gè)討論引導(dǎo)學(xué)生對(duì)三類IP地址概念的理解掌握并回答三個(gè)問題。（1） 判斷某個(gè)IP地址屬

9、于哪類網(wǎng)絡(luò)：看第一個(gè)數(shù)字0-127A網(wǎng)，128-191B網(wǎng)，192-223C網(wǎng)。（2） 1500臺(tái)主機(jī)大于254小于65534，應(yīng)采用B類網(wǎng)絡(luò)。200臺(tái)計(jì)算機(jī)應(yīng)采用C類網(wǎng)絡(luò)。（3） 172.16.16.15屬于B類網(wǎng)絡(luò)IP地址。第二分節(jié) 子網(wǎng)掩碼1 子網(wǎng)掩碼思考（2分鐘）：IP地址是32位二進(jìn)制，分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分，任意給定一個(gè)IP地址，如何區(qū)分哪些位表示網(wǎng)絡(luò)，哪些位表示主機(jī)？根據(jù)討論引出子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)管理員使用子網(wǎng)掩碼來區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。子網(wǎng)掩碼將所有的網(wǎng)絡(luò)位用1標(biāo)識(shí)，主機(jī)用0 標(biāo)識(shí)。子網(wǎng)掩碼就像一個(gè)過濾器，把一個(gè)完整的IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分成功分離。分離方法：當(dāng)用子

10、網(wǎng)掩碼和任意IP地址進(jìn)行按位取與操作時(shí)，就可以得到該地址的網(wǎng)絡(luò)地址；剩下的位即為主機(jī)地址?！纠?】IP地址192.9.200.1的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0，判斷IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。解（板書該過程，通過例子講解求網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)的方法）：將十進(jìn)制IP地址轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制二進(jìn)制11000000000010011100100000000001 十進(jìn)制19292001192.9.200.62將十進(jìn)制子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制二進(jìn)制11111111111111111111111100000000 十進(jìn)制2552552550 255.255.255.0將二進(jìn)制IP地址和二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼進(jìn)行按位與操作I

11、P地址 11000000000010011100100010000001 掩碼地址 11111111111111111111111100000000與操作 11000000000010011100100000000000將與操作結(jié)果轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制即得網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.9.200.0二進(jìn)制 11000000000010011100100000000000十進(jìn)制 19292000將IP地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分改為0，剩下的即為主機(jī)號(hào)，該例中主機(jī)號(hào)為0.0.0.1。2 缺省子網(wǎng)掩碼當(dāng)未劃分子網(wǎng)，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)位都是1，主機(jī)號(hào)都置0。A類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：255.0.0.0B類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：255.255.0.

12、0C類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0子網(wǎng)掩碼作用就是判斷兩個(gè)需要通信的主機(jī)是否需要通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，如果兩個(gè)主機(jī)在同一子網(wǎng)內(nèi)，就可以直接通信，如果兩個(gè)主機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)中，則需要尋找路徑進(jìn)行通信。子網(wǎng)掩碼必須與IP地址結(jié)合使用。3 子網(wǎng)劃分思考：回顧A、B、C類IP地址，討論存在的問題及解決辦法（2分鐘）。教師總結(jié)：A類網(wǎng)絡(luò)規(guī)模太大，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模達(dá)到上千萬臺(tái)計(jì)算機(jī)，導(dǎo)致數(shù)以百萬計(jì)的A類地址資源被浪費(fèi)，C類地址比較適合中小型企業(yè)使用，但是嚴(yán)重不夠用。解決辦法：可以通過劃分子網(wǎng)的方法解決該類問題。（1） 子網(wǎng)劃分的基本思路l 劃分子網(wǎng)是一個(gè)單位內(nèi)部的事情，單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的

13、網(wǎng)絡(luò)。l 從主機(jī)號(hào)借用若干位作為子網(wǎng)號(hào)subnet-id，而主機(jī)號(hào)host-id也就相應(yīng)減少了若干位，通過劃分子網(wǎng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，可以將大型網(wǎng)絡(luò)劃小，也可以將小型網(wǎng)絡(luò)聚大。IP-address:=<network-number>，<subnet-number>,<host-number>l 凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。然后此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，子網(wǎng)號(hào)找到目的子網(wǎng)。最后將IP數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)。（2） 子網(wǎng)劃分的基本方法Step1：將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)

14、目轉(zhuǎn)換為2的m次方，如果不是恰好為2的次方，則取大為原則，即大于最接近該數(shù)且為2的冪，如要?jiǎng)澐?個(gè)子網(wǎng)，取8，則取23。Step2：將步驟1確定的m按高序占用主機(jī)地址m位后，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。如為3表示主機(jī)中有3位被子網(wǎng)占用，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)全為1，所以主機(jī)號(hào)對(duì)應(yīng)的字節(jié)段為11100000，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制后為224，這就是該段確定的子網(wǎng)掩碼。Step3：確定子網(wǎng)號(hào)及子網(wǎng)IP地址范圍。將所占用的位依次取0 和1進(jìn)行排列組合，按從小到大的順序排列即可得到子網(wǎng)號(hào)及相應(yīng)的IP地址范圍。【例2】將一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)劃分成4個(gè)子網(wǎng)，若網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.9.200.0。求出子網(wǎng)掩碼和4個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍。第一步 定義子網(wǎng)掩碼

15、 將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2的次方，4=22。 取22的冪，m=2。 將m按照高序占用主機(jī)地址m位后轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。因?yàn)閙=2，11000000>192即為該字節(jié)最終確定的子網(wǎng)掩碼。該C類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192。第二步 確定子網(wǎng)號(hào)和子網(wǎng)的IP地址范圍4個(gè)子網(wǎng)的的子網(wǎng)號(hào)如下（從小到大順序排列）：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

16、.9.200.192從而四個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍如下：二進(jìn)制1100000000001001110010000000000000111111 十進(jìn)制19292000192.9.200.63二進(jìn)制1100000000001001110010000100000001111111 十進(jìn)制192920064192.9.200.127二進(jìn)制1100000000001001110010001000000010111111 十進(jìn)制1929200128192.9.200.191二進(jìn)制1100000000001001110010001100000011111111 十進(jìn)制1929200192192.9.200.255即子網(wǎng)IP地址范圍分別為：192.9.200.0-192.9.200.63192.9.200.64-192.9.200.127192.9.200.128-192.9.200.191192.9.200.192-192.9.200.255【注意提醒學(xué)生】實(shí)際情況下，全0 地址和全1地址是不能使用的，也就是說，這樣劃分的每個(gè)子網(wǎng)有64臺(tái)主機(jī)，但實(shí)際使用只有62臺(tái)。（3） 課堂練習(xí)【例3】 若InterNIC（因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心）分配的B類網(wǎng)絡(luò)ID為129.20.0.0，使用默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0的情況下，只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID