網(wǎng)絡(luò)通信工作原理

課題3.2網(wǎng)絡(luò)通信工作原理知識與技能:教學(xué)三維目標(biāo)理解用分層解決問題的方法，能描述網(wǎng)絡(luò)開放系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議（OSI）分層模型的基本思想教學(xué)三維目標(biāo)過程與方法：能描述因特網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的基本概念、思想與功能，并能描述與OSI分層對應(yīng)的異同情感態(tài)度價值觀：掌握對復(fù)雜問題逐步細(xì)化、求精的解決方法對于復(fù)雜問題的解決，可以采用一種分層的思想方法來解決。教材分析根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，學(xué)習(xí)OSI分層模型的知識并不在于對OSI中七層結(jié)構(gòu)的功能的記憶，而是通過對“為什么分層”、“分層設(shè)計有什么好處”等問題的認(rèn)識，讓學(xué)生掌握分層設(shè)計的思想方法。教材中給出七層模型的結(jié)構(gòu)圖，目的是說明這些層各實(shí)現(xiàn)什么樣的功能，而不是要讓學(xué)生機(jī)械地記住有這七層。教學(xué)的重點(diǎn)放在對分層作用的討論上。教材分析I=J信協(xié)議簇。整個協(xié)議結(jié)構(gòu)分成應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層四層。應(yīng)用層協(xié)議直接支持應(yīng)用程序?qū)W(wǎng)絡(luò)通信的要求，如HTTP、FTP、SMTP和Telnet等。傳輸層中有兩個并列協(xié)議UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）和TCP（傳輸控制協(xié)議），TCP協(xié)議負(fù)責(zé)保證數(shù)據(jù)按次序、安全、無重復(fù)地傳遞，TCP協(xié)議層上的端口號是TCP協(xié)議層與應(yīng)用層打交道的訪問點(diǎn)，端口80是WWW的端口，21與20是FTP協(xié)議端口，23是Telnet服務(wù)的端口。網(wǎng)際層IP協(xié)議提供將一個數(shù)據(jù)報從一臺計算機(jī)或設(shè)備傳送到另一臺計算機(jī)或設(shè)備的方法以及網(wǎng)絡(luò)尋址的方法。教學(xué)重點(diǎn)描述開放互聯(lián)系統(tǒng)（OSI）分層模型的思想。教學(xué)重點(diǎn)描述TCP/IP協(xié)議的基本概念與思想。教學(xué)難點(diǎn)開放互聯(lián)系統(tǒng)分層模型的思想。教學(xué)難點(diǎn)TCP/IP協(xié)議與OSI體系結(jié)構(gòu)分層情況的比較

方法講授法、小組討論法、問題激勵法方法講授法、小組討論法、問題激勵法教學(xué)媒體教學(xué)媒體TCP/IP協(xié)議聯(lián)網(wǎng)的Windows網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)提問［上節(jié)知識點(diǎn)V網(wǎng)絡(luò)協(xié)議〉回顧］教學(xué)過程在網(wǎng)絡(luò)組建過程中，具體選擇哪一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議主要取決于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)的兼容性和網(wǎng)絡(luò)管理等幾個方面，通過下面的練習(xí)加強(qiáng)對通信協(xié)議的理解，在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，需選擇合適的通信協(xié)議。教學(xué)過程小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，如果只進(jìn)行文件傳輸和設(shè)備共享，采用什么協(xié)議可獲得較快的網(wǎng)速？（2） 若選用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是NovellNetware,應(yīng)選用什么協(xié)議？（3） 若網(wǎng)絡(luò)要與Internet相連，什么協(xié)議是理想之選？A.IPX/SPXB.TCP/IPC.NETBEUID.UDPE.hTTPF.FTP引入新課教學(xué)過程（1）首先提煉關(guān)鍵詞，以引起學(xué)生興趣教學(xué)過程［師］本節(jié)概念性的東西較多，有些知識以前沒有接觸到，可能不太容易理解。先熟悉和認(rèn)識本節(jié)的主要關(guān)鍵詞：對等層分層 層對等層ISOOSI 端口提問:這些名詞里有沒有同學(xué)們熟悉或曾經(jīng)見過的呢？［生］ISO,ISO9001；［師］大家一般都知道ISO9001,那么ISO是什么呢？國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，主要做什么看第一個關(guān)鍵詞，引入分層思想［師］我們這里講的分層主要指的是一種思想，對復(fù)雜的問題的解決和分析，可以采用分層的思想方法來解決。［生活實(shí)例說明］［寄信］［師］大家都寫過信吧，那么寄信的過程復(fù)雜不復(fù)雜呢？［生］不復(fù)雜。［師］其實(shí)對大家來說寄信好像很簡單，寫好信，扔郵筒里就行了，但實(shí)際上寄信是一個復(fù)雜的過程，有很多工作要做。我們來看寄信的過程。［師］雖然寄信的過程很復(fù)雜，但人們采用了分層分步的方法很好地解決了。我們仔細(xì)分析后可以看出寄信的過程具體3個特點(diǎn)：發(fā)信時層層加包裝，收信時對等層按照相同的規(guī)則，做相同的工作；例上面第二層關(guān)于地址的寫法，要用相同的規(guī)則，收信人在上，名字在中間，寄信人在下等等。［學(xué)生回答］下層為上層提供服務(wù)。分層使每一步的操作具體化了，分工更明確，對每一層的處理或改進(jìn)不會影響到其他層。這個過程如下圖所示。，組耀臨悴寄信的過程示意圖球竺隹J,中藥站鯉輩箱拆血藤切M箓倍時房層如袒駐，收信時序盡抑，組耀臨悴寄信的過程示意圖球竺隹J,中藥站鯉輩箱拆血藤切M箓倍時房層如袒駐，收信時序盡抑由對等戾瓶睡椎1組E舞則，做用眥1的工作,&下層升上fej握削心。耳債件岸M升撻信炸V過渡〉［師］計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是一個很復(fù)雜的信息系統(tǒng)，在20世紀(jì)80年代末90年代初，網(wǎng)蘭的規(guī)模與數(shù)量都得到了迅猛增長。但是許多網(wǎng)絡(luò)都是基于不同硬件和軟件實(shí)現(xiàn)的，這使得它們之間不兼容，而且很難在不同標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信。（3）OSI層次模型這就有必要制定一個標(biāo)準(zhǔn)，所以ISO提出了開放系統(tǒng)互邊參考模型（OSI），OSI開放系統(tǒng)互連參考模型，所謂開放系統(tǒng)（OpenSystem），是指任何信息系統(tǒng)（主要是指計算機(jī)系統(tǒng)）只要遵循這一國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)造，它就能與世界上所有遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他系統(tǒng)互相通信。我們可以看到如下圖所示，OSI層次模型把網(wǎng)絡(luò)按通信功能分成七層，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層，每一層都有其獨(dú)立的功能。

OSI#考模型分層及其功能■■應(yīng)㈱層Applitkn1*示頓函職令話島rEim[.敗毗林g頃L>|w層pm的】 liiJ［師］我們來分析一下在計算機(jī)中通信的過程，對照寄信的過程，數(shù)據(jù)在傳送過程中也具有相似的特點(diǎn)。如下圖所示。liiJ1.a 時屢辰加殘裝，收敷據(jù)時忌成包裝.2?荊薯屢攜照雄同的睥*相同的操作3,下原為上慝捷供腰芳?數(shù)據(jù)傳輸過程示意圖［歸納總結(jié)］分層的基本思想：

對等層之間執(zhí)行相同的操作；較低的層向它的上一層提供服務(wù)。V學(xué)生活動〉閱讀教材P25,熟悉一下OSI層次模型的優(yōu)點(diǎn)。［師］雖然OSI層次模型具有很多優(yōu)點(diǎn)，但匕只是一個參考模型，作為一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，它比較復(fù)雜，不實(shí)用，過于理想化。因此大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)投資商只是參照OSI標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計他們的產(chǎn)品，實(shí)際應(yīng)用中，TCP/IP協(xié)議應(yīng)用比較廣泛。(4)TCP/IP協(xié)議［師］我們來看一下TCP/IP與OSI參考模型的對應(yīng)關(guān)系，可以看到與OSI層次模型相比，TCP/IP協(xié)議簡化了層次，提高了通信效率。見課本P58圖3—5。實(shí)際上，TCP/IP協(xié)議比OSI層次模型早10年出現(xiàn)，它是由TCP、IP協(xié)議以及其他100多個協(xié)議組成的協(xié)議簇。在TCP/IP協(xié)議簇中，對應(yīng)每一層有不同協(xié)議提供服務(wù)。如下圖所示。TCP/IP協(xié)議對應(yīng)層功能表示應(yīng)用層定義了面向應(yīng)用的協(xié)議。例如，瀏覽網(wǎng)頁依賴于HTTP協(xié)議，發(fā)送和接收電子郵件依賴于SMTP和POP3協(xié)議，文件傳輸依賴于FTP協(xié)議，遠(yuǎn)程登錄依賴于Telnet協(xié)議。傳輸層有兩個并列的協(xié)議

I=J

wTCP和UDP協(xié)議，TCP（傳輸控制協(xié)議）負(fù)責(zé)保證數(shù)據(jù)按次序、安全、無重復(fù)地傳遞，是一個面向連接的協(xié)議，提供可靠的服務(wù)，用于一次傳輸要交換大量報文的情形，如文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄等。UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）提供高效率的服務(wù)，同學(xué)們經(jīng)常用的QQ就是在這個協(xié)議的支持下傳送消息的，由于它是無連接的協(xié)議，不能保證可靠的傳輸，所以有時會有收不到消息的情形。I=J

w網(wǎng)際層也有很多協(xié)議，我們主要了解一下IP協(xié)議，它提供將一個數(shù)據(jù)報從計算機(jī)或設(shè)備傳送到另外一臺計算機(jī)或設(shè)備的方法以及網(wǎng)絡(luò)尋址的方法。IP協(xié)議的責(zé)任就是把數(shù)據(jù)從源傳送到目的地。它不負(fù)責(zé)保證傳送可靠性、流控制、包順序和其他對于主機(jī)到主機(jī)協(xié)議來說很普傳輸層TCP和UDP協(xié)議與應(yīng)用層連接的訪問點(diǎn)我們叫端口。我們要知道一些常用的端口。例如80是WWW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POP3的端口，4000是QQ的端口等。如果不想讓別人使用某個應(yīng)用程序，可以把端口封掉。（有興趣的同學(xué)在剩下的時間里可以自己上網(wǎng)查詢一下）（5）小結(jié)［師］我們再回過頭來看這些關(guān)鍵詞，對等層分層層對等層ISOOSI端口通過學(xué)習(xí)，這些詞的含義大家已經(jīng)熟悉了吧？［生］熟悉了。［師］那么我們現(xiàn)在來做一下(6)練習(xí)①若你是網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)廠商，你會愿意采用OSI參考模型作為產(chǎn)品開發(fā)模型嗎？請說明一下原因。分析：(可舉例說明，公司部門的設(shè)置都是根據(jù)實(shí)際情況而定，沒有千篇一律的。)作為一個國際標(biāo)準(zhǔn)，要滿足所有用戶的要求，其開發(fā)周期勢必很長，并且完成的結(jié)果對于大多數(shù)用戶來說有許多地方是復(fù)雜且不必要的，最終OSI標(biāo)準(zhǔn)未能普及。但網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)廠商會在設(shè)計自己的產(chǎn)品時與OSI分層模型聯(lián)系起來，以它作為思考的出發(fā)點(diǎn)。②“從分層結(jié)構(gòu)圖看，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)模型比OSI分層參考模型簡單”，這種描述正確嗎？〃\刀口，IV!/X!l=J

w體系結(jié)構(gòu)模型比OSI分層參考模型簡單”，這種描述是不對的。從分層的數(shù)量上看，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)模型的確比OSI分層參考模型少，但作為一個協(xié)議體系，不能從分層的數(shù)量多少說明其系統(tǒng)的復(fù)雜性。在實(shí)際開發(fā)過程中，由于OSI模型的分層較多，對于各層功能的定義相對比TCP/IP體系結(jié)構(gòu)分層要精確，在設(shè)計與實(shí)現(xiàn)過程中會容易完成。TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層，要適應(yīng)于不同的子網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，消l=J

w除不同子網(wǎng)體系差異，它的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)是相對復(fù)雜的。最后，TCP/IP協(xié)議體系比OSI分層參考模型早10年推出并應(yīng)用，OSI分層參考模型是在參考了TCP/IP協(xié)議的分層思想后，對其各層功能再進(jìn)行細(xì)化的定義。因此，原命題的結(jié)論是不對的。

課后練習(xí)一、選擇題OSI模型將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分成（）四層B.五層C.七層D.九層在TCP/IP協(xié)議體系中HTTP是通過哪一層利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳遞的（）應(yīng)用層B.傳輸層C.網(wǎng)際層D.網(wǎng)絡(luò)接口聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)在相互通信時必須遵循統(tǒng)一的（）A）軟件規(guī)范 B）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議C）路由算法D）安全規(guī)范市電話網(wǎng)在數(shù)據(jù)傳輸期間，在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間有一條利用中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的物理連接線路。這種市電話話網(wǎng)采用（）技術(shù)。A.報文交換 B.電路交換 C.分組交換D.數(shù)據(jù)交換OSI七層模型中，網(wǎng)卡的作用屬于哪一層（ ）A.應(yīng)用層B.表示層C.傳輸層D.物理層OSI模型和TCP/IP協(xié)議體系分別分成幾層（）A.7和7 B.4和7C.7和4 D.4和4IP電話、電報和專線電話分別使用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)是（）電路交換技術(shù)、報文交換技術(shù)和分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)、報文交換技術(shù)和電路交換技術(shù)報文交換技術(shù)、分組交換技術(shù)和電路交換技術(shù)電路交換技術(shù)、分組交換技術(shù)和報文交換技術(shù)二、填空題IP電話使用交換技術(shù)進(jìn)行通信。［分組］數(shù)據(jù)交換的類型有：、、 O［電路交換、報文交換、分組交換］三、連線題電報 電路交換技術(shù)老式電話 報文交換技術(shù)IP電話 分組交換技術(shù)參考答案、1.c2?A3.B4.A5.D6.c7.B二、1.分組電路交換、報文交換、分組交換略選擇題TCP/IP協(xié)議是一組協(xié)議，其中文全稱為（）傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議郵局協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議傳輸控制協(xié)議和電子郵件協(xié)議傳輸控制協(xié)議和文件傳輸協(xié)議LAN在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中表示的是（）A.因特網(wǎng)B.廣播網(wǎng)C.廣域網(wǎng)D.局域網(wǎng)一個教室內(nèi)計算機(jī)聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò)屬于（）A.因特網(wǎng)B.廣域網(wǎng)C