网络通信的工作原理（1）

1、【教材分析】网络通信的工作原理是教育科学出版社出版的普通高中实验教材网络技术应用第三章第二节的内容，本节主要包括“数据的传输过程”、“数据交换技术”两大块内容，考虑到此节内容较多,我把这一节的内容分为两个课时上：第一课时讲“数据的传输过程”；第二课时讲“数据交换技术”。现在我针对第一课时来说课。本节内容是对网络进行了简单的介绍，提出了协议和OSI模型的概念，属于网络结构的入门知识，通过对本章的学习，学生可以对网络的结构有一个系统的认识，为将来深入学习网络体系打下基础。【学情分析】本节课的教学对象是高二的学生，其中部分学生家中有电脑可以使用，尤其是那些偏好游戏的男生，他们往往觉得自己在网上冲浪、

2、下载电影、听音乐、聊天以及购物等已经能体现出他们对计算机或者网络的熟练操作和理解，从而产生“书上教的我都会了”的想法。因此在机房里经常会有不听课而玩游戏或聊天的学生。这部分学生会影响到其他对这部分知识不熟悉而想要学习的一般学生。所以，处理好这个问题将是本节内容的一个重点。【教学目标】依据以上对教材和学情的分析，围绕“以学生发展为本”的理念，以培养学生信息素养为目的，根据学生现有的知识结构及教材内容，我制定了以下教学目标：知识与技能：掌握协议在网络中的重要作用，了解OSI模型的7个层次。过程与方法：通过对协议和OSI的学习培养学生的探究能力。情感态度与价值观：通过教师对协议和网络体系OSI七层模

3、型的讲解，使学生了解到他们以前所掌握的游戏、聊天、浏览网页、下载电影和听音乐等行为，仅仅只是7层中的第1层，即应用层。只有通过学习其他的6层，揭开网络的神秘面纱，学生们才会体验到整个网络体系的博大，并提高其学习的兴趣，激发自己的求知欲。而且，还能使他们从对游戏和上网的痴迷，转变到对整个网络的兴趣上来，并通过研究性学习的形式，激发学生互相帮助和学习的兴趣。【教学重难点分析】OSI七层模型是整个网络的入门基础知识，但是在现阶段，学生学习OSI七层模型并不是为了做开发研究，也不是为了使他们成为黑客，我们只需要让学生对这部分内容有所理解和体会即可。重点：1）、协议在网络中的作用是什么2）、OSI七层模

4、型的含义难点：1）、对OSI七层模型的理解2）、了解协议如何在网络中起到关键性作用【教法分析】教学是一门艺术，应变是教学艺术得以顺利实施的重要前提。所谓应变，就是根据不同的班级、不同的授课内容以及教学过程中出现的不同情况采取不同的教学方法和处置措施。因此，教师要本着“因材施教”以及“教学有法，但无定法”的原则，慎重地选择行之有效的教学方法。根据该课的教学目标、教材特点和学生的年龄及心理特征，本课程主要采用讲授法和情境教学法，以讲述和创设情境来达到引导学生推理和突破重难点的目的。【学法分析】课程标准明确指出：高中信息技术课程鼓励高中学生结合生活和学习实际，运用合适的信息技术，恰当地表达自己的思想

5、，进行广泛的交流与合作，在此过程中共享思路、激发灵感、反思自我、增进友谊，共同建构健康的信息文化。高二大部分学生对游戏非常痴迷。因此，在课堂上，诱发出他们对网络的兴趣非常重要。然后再通过教学过程中的分组讨论，运用分析法及所学过的知识来巩固新知识并处理问题。通过分组讨论、研究性学习，使学生加深对OSI七层模型的理解，并能对协议的完善性提出疑虑。进一步引发学生的兴趣，加强他们的思考能力，培养其探究精神。同时教师的启发诱导贯穿始终，这样就既突出了学生的主体地位又发挥了教师的主导作用。【教学过程】一、新课导入：人们常说：“良好的开端是成功的一半”、“兴趣是最好的老师”。所以，导入新课的开场白就显得十分

6、重要。好的导入语，能营造适宜的课堂氛围，集中学生的注意力，使学生对学习内容产生浓厚的兴趣。本课的导入采用开门见山的问题引入法。通过两个学生比较关心的平时电脑使用中容易出现的 “黑客是怎么盗取帐号密码”的及“游戏外挂的原理是什么”这两个问题展开，意图在于激发学生的兴趣。二、情境设置：情境1：邮局的收发系统。通过课本上对邮局系统的讲解，让学生大致了解到协议的重要作用，没有协议，即使是有邮局也不能使邮件流通。第一个情境设置的目的是通过类比法来让学生大致了解邮局的分层结构和原理，并通过早期和现期的邮资对比来让学生了解协议的可变型。情境2：从北京去罗马的贸易商人这一部分是对OSI七层模型理解的重点部分，

7、这个情境的创设，能够通过层层结构让学生理解为什么OSI目前设置为7个层次，并做出相应的解释。主要的方式为通过类比法，用一个“从北京去罗马的贸易商人”的情境设置使学生能体会到为什么要给网络分成这7个层次。主要的目的是让学生知道这个参考模型存在的意义，但并不对每一层的详细功能做过多的介绍。1、要想贸易获得成功，首先要有至少一条路，能够从北京通向罗马。此层为物理层。2、有了路是不是就能去贸易了？还要保证路上不会把商人的货物给磕坏了，要有一层保护的包装。引出第二层，数据链路层。3、所谓条条道路通罗马。并不只有一条路能够到达罗马，那么在那么多的选择中选一条最短的，或者路费的成本最少的，这才符合商人的利益

8、。引出第三层，网络层。以上三层为网络中的下三层，叫媒体层，让我们来看看另外4层。4、贸易出门前要先检查一下自己的货，有没有拿错了，事先要检查过，如果错了要重新取货，引出第四层，传输层。5、是不是可以上路了？还不行。我们要和罗马联系好， 如果我们这边的货物到了那边卖不出去怎么办？我们首先要交流、协商一下，看看罗马的市场情况，能和那边的另外一个商人合作的话就更好了，这就需要一些外交的关系。叫做会话层。6、好象所有的事情都准备好了，但是商人到了罗马以后突然发现，他的商队里没有人能听懂罗马人的话，罗马人也没有人能听懂汉语，这个时候，还需要一个翻译，要么把两种语言都转换成一种国际通用语言，比如说英语，要

9、么至少能让双方能交流。这里就是表示层。7、到了罗马了，最终需要在交易所中把商品卖掉，这个交易所就是一个交易平台,相当于各个软件平台，引出最后一层，应用层。对情境2的引出和讲解，引发学生的自主思考和想象。让学生在对“从北京去罗马的贸易商人”的情境理解上转换为对OSI各个层次的理解。这时，学生对OSI便有了一个大致的了解，能从基本上把握分层的原因和各个层次的特点。通过几个分组讨论来加深对OSI的理解。1）、运用上节课学过的网络设备的知识，分组讨论哪些设备是分别属于下三层物理层的。2）、通过对在去罗马贸易的路途中可能出现的问题，比如说天气灾难、过期、被盗等等问题引导学生讨论如何加入某些协议，让整个贸

10、易过程中得到一些有效的保护，使得贸易能够顺利的完成。通过对情境2的过程的理解和对此处协议的讨论，能让学生理解到协议在整个网络通信过程中的重要性及如何起到重要作用。这里可以引出网络中关于协议最重要的一层为传输层。引出TCP协议的重要作用，并解释TCP协议在传输层的作用与在表示层中其他协议作用的区别。并让学生思考IP协议在哪一个网络层中起到作用。此处采用分组讨论的形式展开，目的在于加深学生对协议重要性的理解，教师在此处适当的补充黑客对协议漏洞的利用和网络游戏外挂的运行模式等内容。以提高学生进一步自主学习的兴趣。最后，我们再次巩固这部分知识内容，对各个层次的重要性，尤其是传输层、网络层和数据链路层做

11、一个解释。三、实践部分：研究性学习论文 黑客和网络协议的关系。 网络游戏的运行原理是什么。 你对现在的协议的漏洞的想法和补充。【教学评价】通过学生的研究性学习的报告及其实践活动，来考察学生对本节的掌握程度，并将其中较优秀的作品展示给大家，共同来学习进步。教学目的    1、了解OSI模型中的各个层次2、了解TCP/IP协议在OSI模型的位置教学重点    1、OSI模型的理解2、TCP/IP协议的重要地位教学难点 ：OSI模型的理解教学过程1、很多同学都非常喜欢玩网络游戏，比如魔兽世界，梦幻西游。不知道同学们想不想了解这些网

12、络游戏在网上的一个工作原理，了解游戏是如何在网上运作的。2、在了解游戏之前，我们先来看看现实生活中的邮政系统，参照这个邮政系统能加快我们对网络游戏的一个理解。课本上的P55页上3.2.1数据传输过程中，图3-3 邮政系统的分层模型。大家可以想象一下我们平时的写信寄信的一个过程。首先我们写好信后，要让这封信能寄出去，我们就得贴邮票。而邮票，就是我们和邮政局的约定，我交8毛钱给你邮政局，那么你要负责帮我把信送到。而邮政局呢，也和运输部门有个类似的约定。通过这一系列的约定，我们可以保证我们所写的信能送到我们想要送到的目的地。但是这里注意一个问题：邮票做为约定不是一成不变的。比如说，刚刚解放前，也许送

13、信只需要几分前。而现在人民的生活富裕了，相应的，一封信是8毛钱。也就是说，协议，或者约定完全是按照当时的情况做出的适当的处理。如果情况出现变化，协议一样可以随着情况而做出改变，这是因为，协议完全是人为约定的。3、实际上，网络上数据的传输过程和现实中是非常类似的，我们可以来比拟一下：我现在有一批水果，准备运到罗马。（1）首先我要有一条路，不管是马路还是铁路，这条路要能从出发点连接到目标点。（2）路是有了，我要保证这条路是通畅的，不能说走进死胡同，我要保证这条路能够通车，假设我是用火车来运的话，不会出现半路出轨的现象（3）路永远不会只有一条。条条道路通罗马，那么，我要保证我要走的道路能最快，最省钱

14、的到达目的地。因此，我要选择一条近路。路已经有了，基本条件已经具备，我们现在可以开始送东西了，但是是不是有了路就万无一失了。我们还需要有什么？（4）路是有了，我们现在坐火车把东西送过去，结果送到半中间被强盗打劫了，或者是被人偷了，所以我们要保证在送过去的途中要原封不动的送到，少一个都不行（5）好象一切都准备好了，现在我们准备出发了，但是等等，这条路上只能通一辆火车，万一罗马那正好也有一辆火车从那边开过来，路上撞到了怎么办，那么我们要和他们先沟通好。（6）沟通好了，现在发货，我们坐着火车到了罗马，决定送过去，但是发现，我们听不懂罗马人的话，罗马人也不知道我们在说什么，这个时候我们非常有必要带一个

15、翻译官，当然这并不是最好的选择，如果我们和罗马人说的是同样的语言就好了。不管怎么样，来接纳的人总算能和我们沟通了，当然，这是人和人的沟通，不是人和货物的沟通。（7）真正的货物终于送到了，完成了。我们从现实生活中的例子到同学们喜欢的网络游戏中去看看它们又是如何运作的？把这对应的7层，放到网络游戏之中。我们就可以了解了一个游戏运作的原理。首先，我要有一个游戏，这个游戏外表上看起来吸引力无比，这也就我们能接触的应用层，也就是我们平时所用的所有的网络上的软件，游戏等等。接下来到第6层，游戏有了，在玩的过程中，我们要想把数据发送到服务器去，但是服务器不可能用眼睛看着我们玩游戏，因此我们要把游戏里的数据打

16、包，包装好，用统一的格式发出去，这个叫“封包”。这就是第6层，表示层。我们在玩游戏的时候，有一个人从屏幕边上跑过来，我的游戏上为什么会显示？原因在于服务器把数据发给我，告诉我有一个人从那边过来了。因此，不光是我发数据给服务器，同时服务器也把数据发给我了。在这个时候，我们就需要控制一下路线，是服务器先发呢，还是我这先发，当然了，这个交换的情况是非常快的，而且新的技术可以同时发，但是我们还是要有一个能保证沟通的机制，保证不会出什么大问题。这就是第5层，会话层。万一网络上延迟得厉害怎么办，万一有游戏这卡住了怎么办，我就需要有第4层，传输层，我要保证我的数据是正确的，完整的，如果有问题，随时纠正和重新

17、发送，把上面3层传下来的东西，交到下一层网络层去传送。上面四层称之为网络上前四层，下面我们来看看下三层，也就是基础的部分我们游戏之中有南方的玩家，也有北方的玩家，一般情况下南方都是电信的路线，北方都是网通，不管是什么路线，我走啊走啊总能让封包走到服务器那。这就是我们的网络层。我要知道我走哪条路能到达目的地，也就是一个路由的作用。再往下，我把数据发出去了，我怎么知道数据到没到服务器，或者说我在玩游戏的时候，如果出现卡了的状态，游戏怎么知道我卡了，服务器怎么知道我卡了？大家都有用QQ的经历，现在的网络都不错了，不会出现连接超时了，但是在网络不太好的时间里，就会出现超时。实际上，在这里有一个计时器，

18、比方说，我发一个数据包出去，30秒内没有返回，我就告诉你，超时了。这就是数据链路层，控制着我们数据的发送接收。最后的最后，不管怎么样，我们要有一根网线，并且有网卡，或者猫。所有的这些，都是协议，有同学可能会说，这个网卡或者猫明明是硬件，怎么会是协议，是硬件没错，但是硬件设计的规格是根据协议来设计的，也许以后协议变了，硬件就不是这样设计了。这7个层次，称之为OSI模型。当然了，这个模型很理想，实际上在这个网络运作的过程中起作用的是一些协议体系。比如前面说的IP协议。IP协议负责的是网络层中的IP地址的分配和路由。而TCP协议，主要是作用于传输层中，控制数据的传输问题，把一个游戏，或者一个软件的不

19、相同的东西，转换为可以在网络上传输的共同的内容。了解了整个OSI模型和我们的游戏了，大家应该明白，再怎么会玩游戏的，仅仅能接触到的是7层中的应用层而已，想知道有黑客是怎么盗取帐号的吗？想学会如何在网络上保护自己吗？实践协议并不是一层不变的，我们看图3-5，TCP/IP概念层中去掉了表示层和会话层，又把物理层和数据链路层并在了一起，变成了一个4层模型，另外还有8层的模型，甚至包括有9层的模型，大家可以到网上去搜索一下相关的资料。并思考，黑客是在哪一层攻击你？练习1、在TCP/IP协议体系中，将网络结构自上而下划分为四层，1）应用层2）传输层3）网络层4）网络接口，工作时（  

20、  ）A、接受方从下层向上层传输数据，每经过一层附加协议控制信息B、发送方从下层向上层传输数据，每经过一层附加协议控制信息C、发送方从上层向下层传输数据，每经过一层去掉协议控制信息D、发送方从下层向上层传输数据，每经过一层去掉协议控制信息2、互联网计算机在相互通信时必须遵循同一规则称为（   ）A、软件规范  B、网络协议C、路由算法  C、安全规范3、因特网中最基本的通讯协议是（   ）协议A、FTP B、DHCP C、HTTP D、TCP/IP教学目标：1、知识与技能目标

21、：（1）理解网络中数据传输的基本过程。（2）了解OSI模型的基本知识（3）了解TCP/IP协议的基本知识，简单分析TCP/IP协议被广泛采用的原因。2、过程方法、情感态度与价值观目标：（1）通过将技术原理与日常生活经验的类比，感受科学技术思想。（2）通过“国际标准与事实标准”的学习（增加介绍CISCO公司的事实“交换标准”），感受科技竞争中的话语权问题。重点难点：网络中数据传输的基本过程。课程标准：（1）理解网络协议的基本概念，能描述网络的开放系统互联协议（OSI）分层模型的基本思想，能描述因特网TCP/IP协议的基本概念、思想与功能。（2）能列举并解释网络通信中常用的信息交换技术及其用途。学生分析：（1）学生对于网络应用比较熟悉，大多数学生都能列举多种网络应用。但对于网络通信的工作原理，绝大