第9课_数据传输有新意　课件　2026-2027学年人教版初中信息科技七年级全一册

第二单元 直播网络我来建 2025全新人教版《信息科技》-七年级上册-V2.0 第9课 数据传输有新意 同学们，早上好！今天我们要学习的是计算机网络中的一个非常关键的部分——TCP/IP模型的传输层。 1 学习目标 知道端口的作用。 知道可靠传输和不可靠传输的特点及应用场景。 了解研究者在解决网络数据传输问题的过程中，采用的创新思想和技术手段。 本课关注：TCP/IP的传输层有哪些主要功能？TCP如何实现可靠传输？ 我们先来看一下今天的伴学小伙伴是谁~ 3 课堂导入 TCP/IP协议 一起来复习一下吧！ 【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……） 4 课堂导入 TCP/IP协议是互联网中最基本的通信协议，它是电子设备如何在网络上进行通信的规则。 打包 运货 快递物流过程 贴快递单 （附有地址） 马龙夺冠了！ 发送 马龙夺冠了！ 接收 转化为1和0 组成的二进制数 在通信线路 中传输 信息传输过程 确认接受方 网络地址 - 快递规则 - ①要确认收货地址 ②确保包裹在运输过程中不会丢失或损坏 - 通信规则 - ①负责找到数据包的目的地，即网络地址 ②确保数据在传输过程中的可靠性和顺序性 那老师来和大家一起回忆下 TCP/IP协议是互联网中最基本的通信协议，它是电子设备如何在网络上进行通信的规则，就像我们“第五节课网络协议分层设“里讲的一样，在现实世界里送快递要遵守快递规则（要确认收货地址 and 确保包裹在运输过程中不会丢失或损坏）；在互联网世界里通信也要遵守规则（找到数据包的目的地/网络地址 and 确保数据在传输过程中的可靠性和顺序性），这个就对应着IP和TCP的作用。 5 课堂导入 运货 下单游戏机 贴快递单 （附有地址） 选择快递公司 应用层 传输层 网络层 网络接口层 浏览商品、下单购买 用户使用微信等互联网应用 商家选择合适的 快递公司 在两台计算机之间 建立可靠的通信连接 根据收货地址，规划出 最合适的运输路线 负责数据包的寻址 装载到运输车辆上， 走高速运输到目的地 将数据通过网线传输 TCP/IP 分层结构 【继续进一步回忆TCP/IP的分层结构】 那我们现在知道了TCP/IP的作用，那么同学们还记得他的结构是什么样的吗？ 非常好，是分层结构！ 这个模型分为四层：应用层、传输层、互联网层和网络接口层。每一层都有它自己的职责，它们协同工作，确保信息能够从源头顺利地传递到目的地。 比如： 应用层：负责处理用户的应用程序细节，是TCP/IP协议的最顶层。 传输层：负责在源端和目标端之间建立、管理和终止会话，确保数据的可靠传输 网络层：负责数据的路径选择和逻辑地址寻址，确保数据包能够按照正确的路径在网络中传输。 网络接口层：是TCP/IP协议的最底层，它负责处理物理硬件和数据链路的细节，包括网络适配器（网卡）、数据帧的封装和解封装、MAC地址的管理等 每一层都有它自己的职责，它们协同工作，确保信息能够从源头顺利地传递到目的地。 【引入今天的新内容：进一步学习TCP/IP中的传输层】 那么大家有没有最想进一步了解的层呀？ 今天老师就带大家更加深入地探寻TCP/IP中的传输层的奥秘！ 6 课堂导入 冷藏车 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 选择 选择 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。 7 课堂导入 传输层 端口 可靠/不可靠传输 【引入新课——传输层】 这个就是我们今天要讲的TCP/IP中的传输层，刚刚我们简单了解到了传输层有两个知识点：端口和可靠/不可靠传输。 现在我们具体来了解一下在互联网通信中，端口、可靠/不可靠传输是什么。 8 一、烽火接力传 《“数”说直播：我的网络搭建奇妙记》 第4课《数据分包灵活传》 二、协议搭积木 第5课《网络协议分层设》 三、地址当门牌 第6课《数字身份辨设备》 四、域名变魔术 第7课《域名解析换编码》 五、路由寻迷宫 第8课《路由路径靠算法》 六、快慢传密信 第9课《数据传输有新意》 七、组网大闯关 第10课《综合所学建网络》 9 学习目录 1 传输层的主要功能 2 TCP与可靠传输 所以呢这个就是我们今天的所有内容都是围绕TCP/IP的传输层展开的，分为两部分。 10 1.传输层的主要功能 11 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？ 12 1.传输层的主要功能 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A 端口B 端口C 聊天 发文件 看直播 同一家庭住址 同一IP地址 0 ~ 65535 要解决这些问题，必须首先要了解端口的概念。 【细化前面的快递例子】 你的家里可能同时接收来自不同快递公司的包裹，每个包裹上都有详细的地址信息，也就是我们的“家庭住址”——IP地址。但是，当快递员把包裹送到你家门口时，应该是放在蜂巢快递柜的哪个格子，还是放在菜鸟驿站的哪个架子上呢？这个就要根据你的快递贵重程度来决定，比如说你的快递是一个PS5游戏机，那么一般都是放到丰巢快递柜里锁起来，确保他的安全；但如果快递只是几本笔记本，那么一般就是直接放到菜鸟驿站快递架就好了~ 在计算机的世界里，情况也是类似的。我们的计算机常常会同时运行多个互联网应用，比如你在看直播的同时，可能还在用另一个应用发送文件。这些应用都需要通过网络接收和发送数据，而IP地址就像是我们的网络家庭住址，它帮助数据包找到了我们的计算机。但是，当数据包到达计算机后，计算机是如何区分这些数据包是发送给哪个应用的呢？这就需要依靠端口了。 （忽略具体端口，比如发文件用FTP的21号端口） 端口就像是计算机上的“快递存放方式”，它帮助计算机区分了不同的应用和服务。每个应用或服务都会占用一个或多个特定的端口，就像每个快递包裹都会被放到一个特定的格子或架子上一样。这些端口通过端口号来标记，范围从0到65535。 那么，具体来说，哪些应用会使用哪些端口呢？举个例子，当你在微信聊天时，你可能会用到A端口；当你发送文件时，如果使用的是FTP协议，那么它可能会使用B端口。当你观看直播时，你可能会用到HTTP或HTTPS协议，这些协议通常会使用C端口。而当然，这些端口号并不是固定的，不同的应用和服务可能会根据需要进行配置和更改。 所以，同学们，端口就像是计算机上的“快递标签”，它帮助计算机区分了不同的应用和服务，确保了每个应用都能正确地接收到属于自己的数据包。而端口号，就像是这些标签上的编号，它让我们能够更加方便地管理和识别这些端口。 13 1.传输层的主要功能 不同互联网应用需要的数据传输方式可能不同。有些需要可靠网络传输，有些则需要速度更快的不可靠网络传输。 传 输 文 件 分包 存储转发 or 不能有任何闪失 可靠传输，使用的协议：TCP 可靠传输一定可靠吗？ 不可靠传输一定不可靠吗？ 我们生活中的快递服务，易碎品和正常商品的传输方式是不是有所不同呢？易碎品需要特别小心，因为它们更容易损坏，所以我们需要选择一种更可靠、更稳妥的传输方式。而正常商品则可以选择一种速度更快、但可能稍微不那么精细的传输方式。 ① 传输文件 同样的道理，在计算机世界中，不同的互联网应用也需要不同的数据传输方式。有些应用，比如传输计算机文件，非常重视传输的准确性。这就像是我们寄送易碎品一样，如果某个包裹在传输过程中出现了问题，比如破损或丢失，那么我们必须重新寄送，否则接收方就无法正常使用这个文件。因此，对于这类应用，我们应该采用可靠的网络传输方式，确保数据能够准确无误地到达目的地。这种可靠传输对应的协议就是TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）。 14 1.传输层的主要功能 不同互联网应用需要的数据传输方式可能不同。有些需要可靠网络传输，有些则需要速度更快的不可靠网络传输。 看 直 播 小小颠簸没有任何关系 时而卡顿 时而丢包 不可靠传输，使用的协议：UDP 可靠传输一定可靠吗？ 不可靠传输一定不可靠吗？ ② 看直播 然而，有些应用则更注重传输的速度，而不是准确性。比如视频直播，它需要快速传输数据，以便观众能够实时看到主播的内容。如果传输过程中某个数据包出现了问题，比如延迟或丢失，那么其实并不需要重发，因为直播内容已经变了，重发已经没有意义。这种情况下，我们可以采用一种速度更快、但可能稍微不那么可靠的网络传输方式，即不可靠传输。这种不可靠传输对应的协议就是UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。 总结 所以，同学们，不同的互联网应用需要不同的数据传输方式。在选择传输方式时，我们应该根据应用的需求来选择合适的协议。对于需要高准确性的应用，我们应该选择TCP协议；而对于需要高速度的应用，我们可以选择UDP协议。这种根据需求选择协议的思想，正是网络世界中分层思想和模块化设计的重要体现。 15 1.传输层的主要功能 可靠传输 不同互联网应用需要的数据传输方式可能不同。有些需要可靠网络传输，有些则需要速度更快的不可靠网络传输。 文件传输 发送邮件 浏览网页 下载文件 语音通话 视频通话 观看直播 在线游戏 TCP 不可靠传输 UDP 可靠传输是指通过一定的机制，保证数据在传输过程中的完整性和可靠性。这种传输方式通常用于对数据完整性要求较高的应用场景。如文件传输、电子邮件、远程登录等需要保证数据完整性和可靠性的应用场景。 不可靠传输是指在传输过程中不对数据的完整性进行保证，数据可能会丢失或乱序。这种传输方式通常用于对数据实时性要求较高，但对数据完整性要求不高的应用场景。如实时语音、视频通信、在线游戏、实时股票交易等需要保证数据实时性但对数据完整性要求不高的应用场景。 16 1.传输层的主要功能 小组讨论：在下图中，你觉得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？两种传输方式的特点分别是什么？ 可靠传输 不可靠传输 17 1.传输层的主要功能 姓名：小明 性格：礼貌、谨慎 可靠传输，使用的协议：TCP 不可靠传输，使用的协议：UDP 做法： 传递信封之前会提前打招呼 仔细检查信封 即便信封丢了，也会重新找到 姓名：小华 性格：急性子、风风火火 做法： 传递信封之前不会打招呼 不仔细检查信封 信封丢了就丢了，只会把手里有的送达 同学们，想象一下这样的场景：你有两位朋友，一位是特别注重礼貌、做事非常谨慎的小明，另一位则是急性子、做事风风火火的小华。现在，你要请他们帮你传递几个信封给另一个朋友。 可靠传输，就像是请小明帮忙。小明收到你的信封后，会非常仔细地检查，确保没有错误或遗漏，然后他会一步一步稳稳当当地走到你朋友那里，亲手把信封交给他。如果路上遇到了什么困难，比如有人挡住了他的路，他会耐心地等待，直到能够继续前行。如果消息在传递过程中出现了任何问题，比如被风吹走了，小明会回到你这里，重新拿一份信封，再次尝试传递。这样，你就可以放心地知道，你的信封一定会安全、准确地到达你朋友那里。 而不可靠传输，就像是请小华帮忙。小华收到你的信封后，可能会匆匆一瞥，就急着赶路去送信封。他跑得很快，但有时候可能会因为太过匆忙而忽略了一些细节，比如没有看清路上的障碍。如果信封在传递过程中被风吹走了，或者小华因为其他原因忘记了，他可能不会回来重新拿一份信封，而是直接告诉你：“我已经尽力了，但信封可能没传到。”这样，你的信封就有可能丢失或没有准确到达你朋友那里。 所以，同学们，可靠传输和不可靠传输的区别，就像是小明和小华这两种不同的传递方式。可靠传输就像小明一样，注重细节，确保消息的安全和准确；而不可靠传输则像小华一样，更注重速度，但可能会忽略一些细节，导致消息丢失或不准确。 在生活中，我们也可以根据需求来选择合适的传递方式。如果你需要确保消息的安全和准确，就像希望朋友能准确无误地理解你的意图一样，那么选择可靠传输是更好的选择；如果你更注重速度，可以容忍一些小的错误或遗漏，就像和朋友聊天时偶尔的口误一样，那么选择不可靠传输也是可以的。 希望这个解释能帮助你们更好地理解可靠和不可靠传输的区别。 18 1.传输层的主要功能 小组讨论：可靠传输一定可靠吗？不可靠传输一定不可靠吗？可靠传输一定比不可靠传输更好吗？ 给大家翻译一下这三个问题！ 可靠传输一定可靠吗？ 不可靠传输一定不可靠吗？ 可靠传输一定比不可靠传输更好吗？ 我考试前复习得很充分，就一定能考满分吗？ 我跑步比赛时，如果我不追求速度，是不是就一定赢不了 苹果和香蕉，哪个更好吃？ 可靠传输虽然努力确保数据能完整到达，但也不能说它就一定100%可靠 不可靠传输并不一定总是不可靠，它只是在特定的场合下，选择了不同的策略 不能说可靠传输就一定比不可靠传输更好，它们只是在不同的情况下，各有优势 ① 可靠传输一定可靠吗？ 嗯，这个问题有点像是问：“我考试前复习得很充分，就一定能考满分吗？”答案是不一定的。可靠传输，就像是我们努力复习考试，它确实增加了我们成功的几率，但并不保证每次都能完美无缺。在网络世界里，尽管可靠传输有很多保障措施，比如确认收到和重传机制，但还是会遇到很多不可控的因素，比如网络突然断开，或者设备出问题。所以，可靠传输虽然努力确保数据能完整到达，但也不能说它就一定100%可靠哦。 ② 不可靠传输一定不可靠吗？ 这个问题就像是问：“我跑步比赛时，如果我不追求速度，是不是就一定赢不了？”答案也是否定的。不可靠传输，听起来好像总是出问题，但其实它有自己的用武之地。比如，在一些需要快速响应的场景，比如在线游戏或者视频聊天中，我们可能更关心的是信息能尽快到达，而不是每个数据包都完美无缺。这时候，不可靠传输就能发挥作用了，它牺牲了一部分数据的完整性，换来了更快的传输速度。所以，不可靠传输并不一定总是不可靠，它只是在特定的场合下，选择了不同的策略。 ③ 可靠传输一定比不可靠传输更好吗？ 这个问题就像是问：“苹果和香蕉，哪个更好吃？”其实，这要看个人的口味和需求。可靠传输和不可靠传输也是这样的，它们各有千秋。可靠传输适合那些对数据完整性要求很高的场合，比如传输重要的文件或者进行金融交易。而不可靠传输则更适合那些需要快速响应，对数据完整性要求不那么高的场合，比如在线游戏或者视频聊天。所以，不能说可靠传输就一定比不可靠传输更好，它们只是在不同的情况下，各有优势。 希望这些解释能帮助你们更好地理解可靠传输和不可靠传输的区别，以及它们在不同场合下的应用。记住，选择哪种传输方式，要看具体的需求和场景哦！ 19 1.传输层的主要功能 那么TCP和UDP有什么区别呢？ TCP又和可靠传输有什么关系呢？ 那么TCP和UDP有什么区别呢？ TCP又和可靠传输有什么关系呢？ 20 2.TCP与可靠传输 21 2.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 观看视频，思考以下问题。 22 23 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。 24 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。 25 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。 26 2.TCP与可靠传输 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。 同学们可以在自己的电脑上实践一下~ 同学们可以在自己的电脑上实践一下~ 27 2.TCP与可靠传输 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 28 2.TCP与可靠传输 今天我们进一步探索了TCP/IP中的传输层，大家有什么收获吗？你最感兴趣的知识点是哪个？ 今天我们进一步探索了TCP/IP中的传输层，大家有什么收获吗？你最感兴趣的知识点是哪个？ 29 扩展与提升 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~ 30 31 课后总结 2025全新人教版《信息科技》-七年级上册-V2.0 AI西贝老师 2025.8.16 谢谢大家！ 同学们，下课！ 33 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $