第二章 数据交换技术（教案）《计算机网络技术与应用》（电工版第四版）《上好课》

《计算机网络技术与应用》（电工版 第四版） 课题 数据交换技术 课 型 新授课 课 时 2 授课班级 授课时间 90mins 授课教师 教材分析 本节课的核心内容（三种交换技术、分组交换细节）是整个网络课程的“基石”——无论是后续学习TCP/IP协议、局域网通信，还是理解日常上网、文件传输的底层逻辑，都需要以本节课知识为支撑，具有极强的承上启下作用。 学情分析 多数学生能够认识到数据传输技术在专业学习中的核心地位，主动配合教师完成理论讲解、实操训练等教学任务，具备基本的课堂纪律意识和学习主动性。班级整体学习氛围良好，学生参与课堂提问、小组讨论的积极性尚可，但在抽象原理探究、实操故障排查上的主动性仍需提升。 教学目标 （1）掌握电路交换、报文交换、分组交换的基本概念与工作原理 （2）理解分组交换的核心思想 （3）掌握电路交换与虚电路的区别 教学重难点 教学重点： 3种数据交换技术 教学难点： 交换技术的应用 教学方法 （1）问答法（2）讨论法（3）讲授法 课前准备 课件，多媒体教学设备 教学媒体 多媒体教室 教学过程 教学 环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 第一课时 导入 问题：小明要给远方的朋友小李送一份礼物，以下三种方案中哪种方案好？ 若把小明和小李看成网络中的发送端用户和接收端用户，礼物看成网络中要传送的数据，那在网络中传输数据有哪些方案呢？ 学生思考、回答问题 通过和学生的回答引入要讲的知识 新课 讲授 在通信网络中，通过中间交换节点，将数据从源节点转发到目的节点的技术叫做数据交换技术。 1、 电路交换 电路交换是一种直接交换方式，它源于电话交换网，由交换机负责在两个通信站点之间建立一条物理专用线路。 1、 电路交换的三个步骤 （1）线路连接：建立链接（分配通信资源） “呼叫” （2）数据传输：一直占用通信资源 “通话” （3）线路拆除：释放通信资源“挂机“ 2、 电路交换的优点和缺点 ➸优点 （1）在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路，采用面向连接的方式。 （2）传输实时性好，透明性好。 ➸缺点 （1）在电路释放之前，该通路由一对用户完全占用，线路利用率低。 （2）电路建立延迟较大，对于突发式的通信，电路交换效率不高。 【师生互动】提出问题，课堂互动 ➸知识点背诵 小组抢答：电路交换技术共有几个阶段，分别是什么？ ➸例题分析 电路交换的数据传输过程是（ ） A. 存储 — 转发 B. 直接透明传输 C. 分组转发 D. 缓存重发 【答案】B 【解析】"直接" → 数据从源点直达终点，不需要在中间节点存储 "透明" → 中间节点对数据内容不做任何处理，只负责转发比特流 2、 存储-转发交换 信息从数据源到目的地一般要经过多级转发，中间经过的每个交换机（路由器）都有一个缓冲区，在交换机进行转发时，先把信息存放到数据缓冲区，并对存储的信息进行处理，等到线路空闲时，将信息传输出去，此处交换设备起开关作用。 1、报文交换 报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。报文传输之前不需要建立端到端的连接。这种方式称为“无连接”方式。 ➸工作原理 报文交换方式的基本思想是“存储-转发”交换方式的一种。在这种方式中，一个节点接收到一个报文，先把它存储在自己的存储器中，直到合适的路径处于空闲状态，然后沿这条路径将它发送出去。 ➸优点 （1） 线路利用率高；（2）多目的发送； （3）报文优先权； （4）用户可以随时发送 ➸缺点 （1） 实时性差； （2）只适用于数字信号 【师生互动】提出问题，课堂互动 ➸知识点背诵 小组抢答：为什么报文交换不适合打电话、看视频这种实时业务？ ➸例题分析 报文交换的时延主要来自（ ） A. 传播时延 B. 发送 + 存储转发时延 C. 连接建立 D. 线路干扰 【答案】B 【解析】报文交换的关键特征：每个中间节点必须完整接收整个报文，存储后再转发，这产生了显著的存储转发时延。 学生聆听、理解教师所讲授的内容 教师与学生互动，回答问题 学生聆听、理解教师所讲授的内容 教师与学生互动，回答问题 通过教师的讲解和演示，使学生了解电路交换的工作原理 通过练习题巩固所学知识，加深对知识点的理解 通过教师的讲解和演示，使学生了解报文交换的工作原理 通过练习题巩固所学知识，加深对知识点的理解 课堂练习 1.电路交换的核心特点是（ ） A. 存储转发 B. 独占信道 C. 分组传输 D. 时延不确定 【答案】B 【解析】电路交换的通信双方独占一条物理通路，其他人无法使用 2.关于电路交换，说法错误的是（ ） A. 建立连接需要时间 B. 通信期间独占线路 C. 适合突发数据 D. 传输时延小 【答案】C 【解析】突发数据的数据量时大时小、时有时无，不适用于电路交换。 3.关于报文交换，说法正确的是（ ） A. 必须先建连接 B. 信道利用率比电路交换高 C. 时延很小 D. 适合语音实时通信 【答案】B 【解析】报文交换共享信道，不独占，因此信道利用率高。 4.对比电路交换与报文交换，下列正确的是（ ） A. 电路交换时延更稳定 B. 报文交换独占线路 C. 电路交换更适合数据网 D. 报文交换更适合语音 【答案】A 【解析】电路交换才独占线路，报文交换是共享，电路交换建立连接后直达传输，时延固定，报文交换时延大，不适合语音；电路交换适合。 第二课时 导入 我们已经掌握了报文交换的知识点，知道它解决了电路交换资源浪费的问题，但也有一个明显的缺点——长报文易阻塞、时延大。那有没有一种技术，既能保留‘存储—转发’的优点，又能解决这个缺点呢？ 学生思考、回答问题 通过学生的回答引入要讲的知识 新课 讲授 1、 分组交换 分组交换（Packet Switching）又称为包交换，是报文交换技术的改进，用户的数据被划分成若干个长度较短的分组（packet），这些分组被称为“包”。以分组为单位进行暂存、处理和转发。 发送端： 1、 工作原理 2、 特点 （1）采用“存储—转发”方式 （2）具有报文交换的优点 （3）加速了数据在网络中的传输 （4）简化了存储管理 （5）减少了出错概率和重发数据量 （6）由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据 3、两种交换方式 （1）数据报交换 在该方式中，每个数据分组又称为数据报。不需要事先确定传输路径，是一种无连接服务； （2） 虚电路 虚电路方式是将数据报方式与电路交换方式结合起来。虚电路方式建立的通路不是一条专用的物理线路，而只是一条逻辑路径，因此被称为“虚电路”。 虚电路的数据传输过程与电路交换方式类似，也是分成三个阶段： ①建立连接；②数据传输；③拆除连接； 3、 三种交换技术的比较 【师生互动】提出问题，课堂互动 ➸知识点背诵 小组抢答：那分组交换和报文交换最大的区别是什么？ ➸例题分析 与电路交换相比，分组交换不具备的特点是（） A. 共享信道 B. 适合突发数据 C. 实时性强 D. 灵活 【答案】C 【解析】分组交换虽然有统计复用的优势，但实时性不如电路交换。 学生聆听、理解教师所讲授的内容 教师与学生互动，回答问题 通过教师的讲解和演示，使学生了解 通过练习题巩固所学知识，加深对知识点的理解 课堂 练习 1.下列关于分组交换说法正确的是（ ） A. 必须预先建立物理电路 B. 信道利用率低于电路交换 C. 时延比报文交换小 D. 适合实时语音通信 【答案】C 【解析】分组交换把数据切分成短分组转发，时延比报文交换小。 2.计算机网络中广泛使用的交换技术是（ ） A.线路交换 B.分组交换 C.数据报交换 D.报文交换 【答案】B 【解析】分组交换（Packet Switching）又称为包交换，是报文交换技术的改进，在计算机网络中广泛使用。 3.每个分组都携带完整目的地址的是（ ） A. 电路交换 B. 数据报 C. 虚电路 D. 专线 【答案】B 【解析】数据报（Datagram）无连接，每个分组独立路由，每个分组都携带完整目的地址。 4.一般来说，存储转发方式主要有___________和___________两种。 【答案】报文交换 分组交换 【解析】存储转发（Store-and-Forward）的两种主要方式分为报文交换和分组交换。 课堂小结 本节课围绕数据交换技术展开讲解，核心涵盖数据交换的基础概念、核心分类（电路交换、报文交换、分组交换），明确各类交换技术的工作原理、核心特点及适用场景，为后续理解网络数据传输流程、复习应用奠定基础。 课后作业 1、总结三种交换技术的工作原理； 2、课后练习题； 板书设计 教学评价 本次数据交换技术教学围绕“夯实基础、突破重点、贴合应用”的核心目标展开，结合课堂实际授课效果、学生接受程度及知识掌握情况，从教学目标达成、教学过程实施、教学效果反馈及改进方向四个维度，形成如下教学评价，为后续教学优化、提升授课质量提供参考。 教学反思 精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $