3.2 初探计算机网络体系（教学设计）-高一《计算机网络技术基础》同步精品课堂（电子工业出版社）

项目3 任务2 初探计算机网络体系 一、教学目标 1.技能目标 了解两种参考模型一OSI 和TCP/IP。 2.知识目标 （1）掌握两种模型每层功能、协议簇、协议数据单元、典型软硬件应用实例。 （2）掌握TCP/IP参考模型的工作过程。 3.素养目标 （1）激发学生对专业技能学习的兴趣。 （2）培养学生自主学习能力以及对知识的归纳总结能力。 二、重点难点 1.重点：（1）熟识OSI和TCPIP参考模型的7层结构；（2）掌握每层的功能、主要协议、协议数据单元名称、典型软件或硬件。 2.难点：通过实例掌握TCP/IP参考模型的工作过程。 三、教学时间 本任务教学，课内计划1课时。 4、 教学过程 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 1.计算机模仿人类。 计算机的所有算法和功能都是在模仿人类的管理经验，因此它是对人类管理经验的实现和快速处理。 例如，老板A有一个想法，将其写为一封订单信件，经过公司多人之手，各自在权限范围内进行处理，最后到达B公司，以相似的流程，最终到达老板B的手上。 观察、讨论、思考 激发学生的学习兴趣，思考计算机模仿人类。 讲授新课 1、 相关定义 实体(Entity)—— 表示可发送和接收信息的硬件或软件(进程)。 例如，主机A的浏览器进程和主机B上的IIS进程是一对软件实体，主机A的网线接口与交换机C的以太网接口就是一对硬件实体。 协议(Protocol)——表示控制两个或多个对等实体进行通信的规则的集合。从语法上看，协议规定了所交换信息的格式，从语义上看，协议规定了双方必须完成的操作。 服务(Service)——表示能被上一层实体(对等实体)传递的数据单位。 端口(Port) ——用以区分服务进程的一个十六进制数，它只有逻辑意义。 2、 OSI参考模型 ISO定义的OSI参考模型把网络体系结构定为7层，从上到下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，OSI参考模型的7层结构如图。 把两台主机之间复杂的网络硬件和软件集中用通信子网来描述。 物理层 (1)功能：提供传输数据的物理媒体，它规定了如何激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性及过程特性。物理层的任务就是透明地传输比特流。 (2)协议簇：RS-232、RS-449、 RS-485、 USB 2.0、IEEE 1394、xDSL、 X.21、 V.35、RJ-45等。 (3)协议数据单元：bit ( 比特)。 (4)典型硬件或软件应用：集线器、中继器、双绞线电缆、光纤等。 数据链路层 (1)功能：在物理介质上提供可靠的传输，它的作用包括物理地址寻址、封装帧、流量控制、差错控制与数据重发等。 (2)协议簇：LLC、 HDLC、PPP、 STP、CSMA/CD、Wi-Fi、 令牌环、FDDI、MAC等。 (3)协议数据单元： frame (帧)。 (4)典型硬件或软件应用：网桥、二层交换机、设备驱动程序等。 注意： 主机上安装的网卡(网络适配器)既属于物理层设备，又属于数据链路层设备。而网关有可能只进行协议转换，因而属于应用层设备；也有可能在两个网络间进行传输，因而属于传输层设备。 网络层 (1)功能：将IP地址翻译成对应的硬件地址，并决定如何把包或分组在主机和主机之间进行路由，实现拥塞控制、网际互连等。 (2)协议簇：本层里最为重要的有互联网控制信息协议(ICMP)、 互联网组管理协议(IGMP)、互联网协议(IP)、 地址解析协议(ARP) 等。 (3)协议数据单元：packet (包或分组)。 (4)典型硬件或软件应用：三层交换机、路由器、网关等。 各种协议的关系： IP即“连接互联网主机的协议”，是能使连接到网上的所有计算机实现相互通信的一套规则。 硬件地址也称为物理地址、MAC地址，它是用十六进制表示的一个字符串，如“00-50-56-C0-00-08”“44-85-3F-C4-4A-F5"等，它被写在网卡的一个小存储器上以供调用。该地址由专门的机构负责分配，在全世界范围内具有唯一性， 因此能标识庞大的互联网中的主机。但是，硬件地址用起来很不方便，因此，IP 为互联网中的每台计算机规定了一个地址——IP 地址。 ARP是根据IP地址获取物理地址的一个 TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目的IP地址的ARP请求广播到网络中的所有主机上，并接收返回消息，以此确定目的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存并保留一定时间， 下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。 ICMP用于在主机、路由器之间传递控制消息(如网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等)。这些控制消息往往放在IP报文中