《計算機網絡技術基礎 》（王崇剛）教案 （理論部分） 網絡體系結（一）網絡體系結構概述

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課題網絡體系結構（一）——網絡體系結構概述課時1課時（45min）教學目標知識技能目標：（1）了解計算機網絡體系結構的形成（2）了解網絡協(xié)議的概念和分層設計的思想（3）了解實體、協(xié)議、服務和服務訪問點思政育人目標：通過學習網絡體系結構，讓學生體會分層思維的重要性，培養(yǎng)學生運用科學的思維方式認識事物、解決問題的能力，幫助學生樹立勇于探究、不畏困難的科學精神，為提高我國的國際競爭力做出一份貢獻。教學重難點教學重點：網絡協(xié)議、分層設計思想教學難點：分層設計思想教學方法問答法、討論法、講授法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材、文旌課堂APP教學設計第1節(jié)課：傳授新知（25min）教學過程主要教學內容及步驟設計意圖第一節(jié)課考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況問題導入（3min）【教師】通過兩個主機交換文件案例導入課程日常生活中有很多成熟的體系的應用，比如郵政系統(tǒng)，從上圖我們可以看出，在這個郵政系統(tǒng)中，各個角色（用戶、快遞員…）在功能上相互獨立卻又能協(xié)調合作達成一種“高度默契。問題：眾所周知，計算機網絡是個非常復雜的系統(tǒng)。比如，連接在網絡上的兩臺計算機需要進行通信時，由于計算機網絡的復雜性和異質性，需要考慮很多復雜的因素，同學們思考一下需要考慮哪些問題？【學生】聆聽、思考、回答問題【教師】通過學生的回答引入要講的知識通過問題導入的方法，引導學生主動思考，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知

（25min）【教師】結合教材講解計算機網絡體系結構的形成一、計算機網絡體系結構的形成網絡體系結構就是指為了實現(xiàn)計算機間的通信合作，把計算機互聯(lián)的功能劃分成有明確定義的層次，并規(guī)定同層次實體通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務。簡單地說，網絡體系結構就是網絡各層及其協(xié)議的集合。（1）系統(tǒng)網絡體系結構SNA：這個著名的網絡標準就是按照分層的方法制定的，由于網絡體系結構的不同，不同公司的設備很難互相連通。（2）開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM：各種計算機在世界范圍內互連成網的標準框架，簡稱為OSI，只要遵循OSI標準，一個系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標準的其他任何系統(tǒng)進行通信。（3）非國際標準TCP/IP：能夠在多個不同網絡間實現(xiàn)信息傳輸?shù)膮f(xié)議簇?！緦W生】聆聽、思考【教師】結合教材講解網絡協(xié)議二、網絡協(xié)議網絡協(xié)議：用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的規(guī)則稱為網絡協(xié)議或通信協(xié)議。網絡協(xié)議主要由以下3個要素組成：（1）語法：規(guī)定通信雙方需要發(fā)出何種控制信息、完成何種動作及做出何種響應等。（2）語義：需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。（3）時序：又稱“同步”，用于規(guī)定事件實現(xiàn)順序的詳細說明，即通信雙方動作的時間、速度匹配和事件發(fā)生的順序等。網絡協(xié)議舉例：（1）TCP（TransmissionControlProtocol）傳輸控制協(xié)議（2）HTTP（HyperTextTransferProtocol）超文本傳輸協(xié)議（3）FTP（FileTransferProtocol）遠程文件傳輸協(xié)議（4）SMTP（SimpleMailtransferProtocol）簡單郵政傳輸?【教師】提出問題，課堂互動思考：計算機當中的網絡協(xié)議是如何體現(xiàn)的。協(xié)議的兩種形式：一種是使用便于人來閱讀和理解的文字描述。另一種是使用讓計算機能夠理解的程序代碼。這兩種不同形式的協(xié)議都必須能夠對網絡上信息交換過程做出精確的解釋。?【學生】聆聽、思考、完成任務【教師】要求學生通過文旌課堂APP掃描二維碼播放“分層設計”視頻，并講解新知三、分層設計根所謂分層設計方法，就是按照信息的流動過程將網絡的整體功能分解為一個個的功能層，同一機器上的相鄰功能層之間通過接口進行信息傳遞，不同機器上的同等功能層之間采用相同的協(xié)議。以郵政通信系統(tǒng)為例進行說明：在整個通信過程中主要涉及三個層次，即用戶子系統(tǒng)、郵局子系統(tǒng)和運輸部門子系統(tǒng)。系統(tǒng)分析：從上圖我們知可以看出，用戶和用戶之間的通信依賴于下層的服務，但是他們并不需要關心快遞、運輸?shù)燃毠?jié)，也就是說，寄信者只需將寫好的信交給快遞員而收信者只需從快遞員手中查收信件即可。類似地，快遞員也只需要從寄信人手中拿到信件并交給分檢員或將信件從分檢員手中拿走并交給收信人即可，至于分檢員為何要把這份信交給他進行投遞(事實上，每個快遞員會負責某個片區(qū)，分檢員根據收信人地址將信件分發(fā)給不同的快遞員)，他不需要關心也沒必要關心。顯然，在這個郵政系統(tǒng)中，各個角色（用戶、快遞員…）在功能上相互獨立卻又能協(xié)調合作達成一種“高度默契”，這在很大程度上得益于分層思想的理念和應用?！緦W生】聆聽、思考、記憶【教師】結合教材講解計算機網絡的層次模型計算機網絡的層次模型如圖所示，不同計算機同等層之間的通信規(guī)則就是該層使用的協(xié)議，如有關第N層的通信規(guī)則的集合就是第N層的協(xié)議。而同一計算機的不同功能層之間的通信規(guī)則稱為接口（Interface），如在第N層和第（N+1）層之間的接口稱為N/（N+1）層接口。對于不同的網絡，它的分層數(shù)量、各層的名稱和功能以及協(xié)議都各不相同。但是，在所有的網絡中，每一層的目的都是向它的上一層提供服務，并隱藏下層的實現(xiàn)細節(jié)。?【教師】提出問題，課堂互動思考：分層設計思想的優(yōu)缺點。（1）優(yōu)點：各層之間是獨立的、靈活性好、結構上可分割開。易于實現(xiàn)和維護、能促進標準化工作。（2）缺點：降低效率，有些功能會在不同的層次中重復出現(xiàn)，因而產生了額外開銷。?【學生】聆聽、思考、完成任務【教師】簡單介紹實體、協(xié)議、服務和服務訪問點的區(qū)別實體：表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。協(xié)議：控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。服務：本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協(xié)議、下面的協(xié)議對上面的服務用戶是透明的。服務訪問點：同一系統(tǒng)相鄰兩層的實體進行交互的地方【學生】聆聽、思考通過教師的講解和演示，幫助學生掌握網絡體系結構課堂互動（10min）【教師】提出問題，要求學生討論并回答問題占據東、西兩個山頂?shù)乃{軍1和藍軍2與駐扎在山谷的白軍作戰(zhàn)。其力量對比是：單獨的藍軍1或藍軍2打不過白軍，但藍軍1和藍軍2協(xié)同作戰(zhàn)則可戰(zhàn)勝白軍?，F(xiàn)藍軍1擬于次日正午向白軍發(fā)起攻擊。于是用計算機發(fā)送電文給藍軍2。但通信線路很不好，電文出錯或丟失的可能性較大（沒有電話可使用）。因此要求收到電文的友軍必須送回一個確認電文。但此確認電文也可能出錯或丟失。試問能否設計出一種協(xié)議使得藍軍1和藍軍2能夠實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)，因而一定（即100%而不是99.999…%）取得勝利？【學生】思考、討論、回答問題通過練習題鞏固所學知識，加深對知識點的理解課堂小結

（3min）【教師】簡要總結本節(jié)課的要點計算機網絡體系結構標準的制定使得兩臺計算機能夠像兩個知心朋友那樣能夠互相準確理解對方的意思并做出優(yōu)雅的回應。本文首先概述了計算機網絡體系結構的提出動機，并結合日常生活中的郵政系統(tǒng)介紹了設計的理念，并給出了相關的基本概念和標準。進一步地，我們著重概述了計算機網絡體系結構的分層原理及其最重要的組成部分——協(xié)議，使得讀者能夠對計算網路體系結構有一個全新的、系統(tǒng)的認識?！緦W生】總結回顧知識點總結知識點，幫助學生更好的掌握網絡體系結構作業(yè)布置

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