第5课 高效传输秘籍 课件 2024—2025学年清华大学版（2024）B版初中信息技术七年级上册

第5课 课堂导入 随着网络的发展，家庭中接入互联网的设备也必然越来越多，小清的新家装修正面临这个难题。你发现了吗？ 问题情境 1.家里虽然只有一个网络出口，是否影响家庭成员们共同使用网络吗？ 2.大家一般使用网络做什么事情？ 3.大家共同使用同一个网络是否经常会出现网络拥塞问题？ 4.这个场景与我们日常生活中的哪个场景有相似之处？ 义务教育信息科技课程资源 1 第5课 课堂导入 网络就像发达的高速公路。而信息则像是行驶车上的货物。为了让信息能快速地送达，除了要建设四通八达的网络，还要研制高效的“交通规则”。 这个规则就是“网络信息的交换方式”。 义务教育信息科技课程资源 2 第5课　高效传输秘籍 ———漫谈TCP/IP和包交换 第二单元　直播网络我来建 义务教育信息科技课程资源　七年级 义务教育信息科技课程资源 3 一、网络的信息交换方式 第5课 学习内容 模仿有线电话方式实现通信，通过专用电线交换双方的信息，这就是电路交换。 优点： 原理简单，通信速度较快; 缺点： 整个网络的通信效率很低。 专用电线 义务教育信息科技课程资源 4 一、网络的信息交换方式 第5课 学习内容 电路交换有一个明显缺点，就是公用线路被占用期间，不是一直在交换信息，双方交流时总会有间歇的片刻。于是人们想出了一个提升整个网络通信效率的方法，即让计算机只在有发送或接收信息时才使用网络，若交流期间出现间歇，则主动让给其他计算机，于是就有了报文交换。 报文交换又称为存储转发交换。 义务教育信息科技课程资源 5 1、存储转发模拟游戏 第5课 学习内容 计算机网络进行数据传输时，用到了类似的“接力传”的思想，被称为存储转发。 要求： 1．把卡片从发送者传到接收者手中。 2．只能向后一排传卡片。 3．每位同学一次只能传一张卡片。 互联网中的海量数据分散存在不同服务器中，“超链接”技术把散落在不同服务器中的资源关联起来。 卡片示例 义务教育信息科技课程资源 6 游戏过程： 1．一位同学扮演信息发送者，一位扮演接收者，其他同学扮演负责接力的节点。 2．发送者随机选定下一排同学，并把卡片传过去，完成一次接力。 3．以此类推，持有卡片的同学随机选择下一排同学，不断进行接力，直到卡片传给接收者。 第5课 学习内容 发 送 者 接收者 接力的过程：接收信息—存储信息—转发信息 1、存储转发模拟游戏 义务教育信息科技课程资源 7 第5课 学习内容 发 送 者 接收者 一起来说一说对存储转发的认识。 游戏与存储转发策略有哪些相似之处？ 1、存储转发模拟游戏 义务教育信息科技课程资源 8 一、网络的信息交换方式 第5课 学习内容 它不在建立专用通信线路。而是在每次发送信息(即报文)上标注好出发与到达的地址，再交给网络节点中的交换机存储转发; 交换机就像是快递员，会根据报文上的目标地址，自动搜寻传输线路，若有空线路则立即传输，若无空路线则暂时存储，直到有空线路出现，从而提高了整个网络的通信效率。 优点： 可以灵活地选择传输路径，适应不同的网络状况。 缺点： 可能会导致较大的延迟，因为报文需要在每个节点处等待转发。 义务教育信息科技课程资源 9 第5课 学习内容 传很大的文件，超出了节点的存储能力。 传输出现了个别错误，需要重传所有的数据。 …… 之前的传输策略可能会面临哪些问题？ 当报文的存储容量超过交换机接收能力时，就会出现网络拥塞或数据丢失等现象。 一、网络的信息交换方式 义务教育信息科技课程资源 10 一、网络的信息交换方式 第5课 学习内容 于是人们就对其进行优化，规定在报文发送前，要根据下一个节点的处理能力进行自动切分，以分割成多组容量更小的数据包分批次传输。这便是分组交换，又称为包交换。 互联网在传输数据时，会先把数据分成一个个小的数据包，每一个数据包可以根据拥堵情况，沿不同路径到达接收者。接收者收到数据包之后，会把数据包重新组装起来。 义务教育信息科技课程资源 11 第5课 学习内容 要求： 1. 把卡片包中的多张卡片从发送者传到接收者手中。 2. 只能向后一排传卡片。 3. 每位同学一次只能传一张卡片。 4. 传送过程中，如果出现多位同学向一位同学同时传卡片的现象，则随机传其中一张，另一张的持有者重新选择，直到传出为止。 树 1 影 2 婆 3 娑 4 如 5 梦 6 2、分包模拟游戏 义务教育信息科技课程资源 12 第5课 学习内容 游戏过程： 1．一位同学扮演信息发送者，一位同学扮演接收者，其他同学扮演负责接力的节点。 2．发送者从卡片包中取出一张卡片，随机向后传。 3．卡片传走后，发送者可以开始传新卡片。 4．接到卡片的同学仍然参照之前方式，随机向后传。 5．接收者整理收到的卡片，并朗读完整的内容。 发 送 者 接收者 2、分包模拟游戏 接力的过程：接收信息包—存储信息包—转发信息1—转发信息2—转发信息… 义务教育信息科技课程资源 13 一起来说一说对分包传送的认识。 第5课 学习内容 分 包 传输 组装 卡片没有编号会怎么样？ 发 送 者 接收者 2、分包模拟游戏 义务教育信息科技课程资源 14 一、网络的信息交换方式 第5课 学习内容 包的传输过程与报文的传输过程基本相似，但因为需要重新组装成报文，所以除了标注地址，还要为其分配编号。 虽然包比报文在信息交换时更为可靠，但也会因为各种意外而出现“丢包”的现象，于是人们还约定，当接收方在规定时间内没有收到包时，发送方就必须重新发送该包。 优点是：传输效率高，可适应不同的网络状况。由于分组较小，因此传输延迟也相对较小。 义务教育信息科技课程资源 15 二、TCP/IP的数据包传输 第5课 学习内容 传输文件 TCP 传输计算机文件时，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。 义务教育信息科技课程资源 16 二、TCP/IP的数据包传输 第5课 学习内容 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。 视频直播 UDP 义务教育信息科技课程资源 17 第5课 学习内容 1、传输层的主要功能 义务教育信息科技课程资源 18 第5课 学习内容 1、传输层的主要功能 哪一边可用来代表可靠传输？哪一边代表的传输方式更适合视频直播？ 义务教育信息科技课程资源 19 二、TCP/IP的数据包传输 第5课 学习内容 1.确认网络位置并封装数据包 IP在这方面派上了用场。IP地址会给计算机与交换机在内的每台网络设备分配到一个独一无二的地址，用于确认其在网络中的具体位置。IP按照一定的规则，先将地址与其他相关信息封装到数据包中，再将数据包转交给 TCP处理。 这好比是寄快递。无论是寄件人还是收件人，都必须要有一个具体的地址，还要对快递件进行包装并填写上寄件人与收件人的相关信息，以便于快递公司进行收件、转运与派送。 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。 http ftp smtp udp 义务教育信息科技课程资源 20 二、TCP/IP的数据包传输 第5课 学习内容 2.建立通信连接以实现可靠传输 TCP约定收发双方事要先建立通信连接，以实现可靠传输并防止出错，这个过程可分为“建立 TCP 连接”、“传输数据包”、“断开 TCP连接”三个环节。 义务教育信息科技课程资源 21 第5课 学习内容 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 义务教育信息科技课程资源 22 第5课 学习内容 3、TCP的高效传输 客户端 服务器 1.Client端发送连接请求报文; 2.Server端接受连接后回复ACK报文，并为这次连接分配资源。 3.Client端接收到ACK报文后，也向Server段发送ACK报文，并分配资源。 这样TCP连接就建立了。 1 2 3 义务教育信息科技课程资源 23 第5课 学习内容 3、TCP的高效传输 （1）建立 TCP 连接（又称为“三次握手”） 双方就像是初次打电话的两人，先礼貌性地询问对方是否有空，在等对方都确认之后，才正式开始交谈。 （2）传输数据包 双方在共同确认收发时机之后，再进行数据包的传输与接收。 义务教育信息科技课程资源 24 第5课 学习内容 3、TCP的高效传输 （3）断开 TCP 连接（又称为“四次挥手”） 收发双方确认收发完毕后，再断开TCP连接，从而释放网络中通信线路的资源。 义务教育信息科技课程资源 25 1．网络通过不断存储转发来传输数据。 2．互联网传输数据背后蕴含着数据分包的创新思想。 3．接收方收到数据包后，要根据次序进行组装。 4．TCP/IP的传输层提供可靠和不可靠两种传输方式。 5．UDP采用不可靠方式传输数据。 6．TCP采用握手机制等手段实现可靠传输。 第5课 课堂总结 义务教育信息科技课程资源 26 $$