第9课《数据传输有新意》 　课件　2024—2025学年 人教版新教材 初中信息技术七年级全一册

数据传输有新意 初中信息科技 授课时间：2024.12 TCP/IP协议 数据在网络世界的传输需要准守哪些规则？ TCP/IP协议是互联网中最基本的通信协议，它是数据在网络中进行通信需要遵守的规则。 【回顾TCP/IP】 在开始之前，老师想请大家回忆一下TCP/IP协议。有没有同学来讲一下什么是TCP/IP协议呢？ （估计没有……） 1. 传输层的主要功能 网络层的路由服务实现了 IP 数据包在计算机之间的传输，那为什么还需要传输层呢？传输层的主要功能包括：通过端口区分应用、提供两种数据传输方式。 应用层 传输层 网络层 网络接口层 “哪个应用要使用这个IP 数据包？” “传输的数据是否完整？” “传输过程中出错了怎么办？” 通过路由服务让IP数据包传输到目的地 传输层是如何解决这些问题的？ 这种功能上的区分，正是分层思想的重要体现。 Q：网络层的路由服务实现了 IP 数据包在计算机之间的传输，那为什么还需要传输层呢？ A：在网络层，我们学习了IP地址和路由服务，它们就像是我们网络世界中的导航系统和交通警察，确保了IP数据包能够准确无误地从一个网络节点传输到另一个网络节点，无论这个距离有多远，无论这个路径有多么曲折。可以说，网络层通过路由服务解决了IP数据包的传输问题，让IP数据包经历了“千辛万苦”终于到达了目的地。 但是，同学们，你们是否想过，当IP数据包到达目的地后，会发生什么呢？哪个应用要使用这个IP数据包？传输的数据是否完整？传输过程中出错了怎么办？这些问题，都是网络层无法解决的，它们需要更高层次的协议来处理，这个时候传输层就要派上用场了。 在TCP/IP协议中，每一层都有自己的职责和规则，它们共同协作，确保了数据的顺利传输。这种功能上的区分，正是分层思想的重要体现。分层思想就像是我们生活中的分工合作，每个人都有自己的专长和职责，通过相互协作，我们能够完成更加复杂和艰巨的任务。同样地，在TCP/IP协议中，每一层都专注于解决自己领域的问题，通过相互协作，实现了整个网络系统的稳定和高效。 那么，传输层是如何解决这些问题的呢？ 传输层的主要功能 通过端口区分互联网应用 提供两种数据传输方式 传输层的主要功能： 1.通过端口区分互联网应用； 2.提供两种数据传输方式。 网络层已经可以传输IP数据包了，但计算机常常会同时运行多个互联网应用，对这些应用而言，只有一部分IP数据包是自己需要的。这时，可以依靠端口进行区分。端口通过端口号来标记，范围从 0 到 65 535。 端口 5 端口 可靠 不可靠 …… 端口号：69 端口号：71 端口号：72 端口号：73 端口号：74 …… 选择 选择 传输层 端口 数据传输方式：可靠/不可靠传输 ① 可靠不可靠传输 类比 快递运输方式 当我们寄送快递时，会根据物品的特性选择不同的运输方式。比如，易碎品需要特别小心，我们会选择一种更加稳妥、可靠的运输方式，以确保它不会在路上损坏；若是冷冻品我们则会用专门的冷藏车来进行运输；而普通物品则可以选择一种相对简单、快速的运输方式。同样地，在网络世界中，可靠传输就像是我们寄送易碎品时的运输方式。它会通过一系列复杂的机制（如确认应答、超时重传等）来确保数据的准确无误地传输到目的地。而不可靠传输则像是我们寄送普通物品时的运输方式。它不会进行太多的检查和确认，只是简单地将数据发送出去，至于数据是否能够到达、是否完整，则不再它的考虑范围内。 ② 端口 类比 快递的不同存放方式（快递柜或快递架，但都对于同一个家庭住址） 你在网上购买了一件商品，这件商品需要通过快递送到你的手中。快递员在送快递时，虽然知道你的家庭地址（IP地址），还需要知道这个快递需要放到蜂巢快递柜或是菜鸟驿站快递架（这个也是根据快递的种类来决定的，贵的放到丰巢柜、便宜的放到快递架）。同样地，在网络世界中，IP地址就像是我们的家庭地址，它帮助我们找到了目标设备。而端口，就像是快递架或丰巢快递柜上的格子，它帮助我们进一步区分了这台设备上运行的不同应用或服务。每一个应用或服务都会占用一个或多个特定的端口。 总结 端口就像是我们网络世界中的快递架或丰巢快递柜上的格子，它帮助我们区分了不同应用或服务。而可靠不可靠传输则像是我们寄送快递时选择的运输方式，它决定了数据在传输过程中的安全性和可靠性。 传输文件时，非常重视传输的准确性，如果传输过程中某个数据包出现了问题，则必须重发，因为一个包出问题，会导致传输的其他数据也没法正常使用。面对这样的需求时，应采用可靠方式传输数据，对应的协议是TCP。 8 视频直播时，需要快速传输数据，如果传输过程中某个数据包出现了问题，也不需要重发，因为直播内容已经变了，重发没有意义。面对这样的需求时，可以采用不可靠方式传输数据，对应的协议是UDP。 9 可靠传输 文件传输 发送邮件 下载文件 语音通话 视频通话 观看直播 TCP 不可靠传输 UDP 总结两种数据传输方式 10 TCP与可靠传输 观看视频，思考以下问题。 TCP 和 UDP 最重要的一个区别是：TCP 是基于________，UDP 是基于_________。 “ TCP 是基于连接的”是什么意思？ _____________________________________________________________。 3. TCP 有一个__________机制。 连接 无连接 因为在进行数据传输之前，发送方和接收方必须先建立一条可靠的连接 握手 好，我们已经初步学习了TCP、UDP以及他们对应的传输方式：可靠传输、不可靠传输。 那我们看一个视频来回顾一下，并且带着这两个问题来看视频，看完视频之后老师会叫同学来回答。 播放视频 （填完空之后） 那么什么是握手机制呢？ TCP与可靠传输 TCP如何实现可靠传输 握手机制用于确保通信双方已经建好了通信连接，这是实现可靠传输的前提。因此TCP被称为面向连接的协议，而UDP不需要这个过程，是面向无连接的协议。 2. TCP与可靠传输 握手机制用于确保通信双方已经建好了通信连接，这是实现可靠传输的前提。因此TCP被称为面向连接的协议。UDP不需要这个过程，被称为面向无连接的协议。 第一次握手 小明，周末有空打篮球吗？ 现在，让我们通过一个通俗有趣的例子来理解TCP的三次握手。 想象一下，你和你的好朋友小明约好了周末一起去打篮球。为了确保你们能够准时在球场见面，你们需要进行一系列的确认。 第一次握手：你拿起手机，给小明发了一条短信：“小明，周末有空打篮球吗？”这就是TCP连接中的第一次握手，你向小明发出了建立连接的请求。 2. TCP与可靠传输 握手机制用于确保通信双方已经建好了通信连接，这是实现可靠传输的前提。因此TCP被称为面向连接的协议。UDP不需要这个过程，被称为面向无连接的协议。 第二次握手 “小明，周末有空打篮球吗？” “有啊，周末见！” 第二次握手：小明收到你的短信后，回复了一条：“有啊，周末见！”这就是TCP连接中的第二次握手，小明确认了他愿意建立连接。 2. TCP与可靠传输 握手机制用于确保通信双方已经建好了通信连接，这是实现可靠传输的前提。因此TCP被称为面向连接的协议。UDP不需要这个过程，被称为面向无连接的协议。 第三次握手 “小明，周末有空打篮球吗？” “有啊，周末见！” “好的，那我们周六早上九点在球场见！” 第三次握手：你收到小明的回复后，再给他发一条短信：“好的，那我们周六早上九点在球场见！”这就是TCP连接中的第三次握手，你再次确认了连接的具体时间和地点，并且小明也会默认收到这条短信后没有异议。 经过这三次握手，你们就成功地建立了连接，确保周末能够在球场准时见面打篮球。 对比UDP： 而如果我们用UDP的方式来约球呢？你可能会直接拿起手机，给小明打个电话（这里没有确认对方是否接通），然后大声地说：“小明，周末我们去打篮球吧！”说完就挂了电话。至于小明有没有听到，或者他能不能准时到球场，那就不得而知了。这就是UDP的特点，它不关心对方是否准备好了，也不进行确认，直接发送数据。 所以，同学们，通过这个例子我们可以看出，TCP和UDP在通信过程中有着明显的区别。TCP通过三次握手来确保通信双方已经建好了通信连接，实现可靠传输；而UDP则不需要这个过程，被称为面向无连接的协议。 2. TCP与可靠传输-课堂实验 实验目的：观察TCP的“三次握手”过程 实验步骤： 1．启动抓包软件。 2．浏览网站，然后分析抓取的数据包，进而分析出“三次握手”过程。 2. TCP与可靠传输-课堂实验 实验结论 选择一个握手过程的数据包进行分析可知： 1．本次握手过程请求是由 ______________ 通过 _______ 端口发起的，目标是 __________________的 ________ 端口，带有 __________ 标记。 2． ______________ 通过 _______ 端口，对 ______________ 的 _______ 端口进行了响应，响应中带有 __________ 标记。 3． ______________ 通过 _______ 端口向 ______________ 的 _______ 端口发送了带有 __________ 标记的数据包，表示“三次握手”过程结束。 10.50.16.181 61140 166.111.4.100 443 SYN 166.111.4.100 10.50.16.181 10.50.16.181 166.111.4.100 443 61140 SYN ACK 61140 443 ACK 拓展与提升 滑动窗口机制是保证数据可靠传输的一个重要机制。简单来说，这种机制会给数据包标上序号，并记录数据包的状态，如果某个包出了问题就重传；如果网络堵塞，滑动窗口机制就会降低发送频率，缓解拥堵情况。 参阅相关资料，总结自己对滑动窗口机制的认识。 观看视频，了解一下~ 播放视频 $$