資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 信息技術 年級 高二 學期 春季
課題 網絡體系結構與TCP/IP協議
教學目標
1. 了解OSI參考模型于TCPIP體系結構的關系 2. 理解網絡體系結構分層的作用與必要性 3. 正確描述HTTP請求從瀏覽器到服務器層層封裝與解封的過程 4. 了解TCP/IP協議簇中的主要協議與作用
教學內容
教學重點： 1. 了解OSI參考模型于TCPIP體系結構的關系 2. 理解網絡體系結構分層的作用與必要性 3. 了解TCP/IP協議簇中的主要協議與作用 教學難點： 1. 正確描述HTTP請求從瀏覽器到服務器層層封裝與解封的過程
教學過程
一、課堂導入 問題導入：以Flask網站應用，瀏覽器與服務器之間的數據傳輸為例，引出基于網絡的數據傳輸亟待解決的問題并嘗試羅列。 如采用什么傳輸媒體、如何標識網絡中各主機、網絡和主機如何共同編址、如何標識與網絡通信相關的應用進程等。 二、網絡分層思想與各層解決的問題 計算機網絡是個非常復雜的系統，“分層”可將龐大復雜的問題，轉化為若干較小的局部問題。這既是軟件工程中高內聚、低耦合的概念，又是算法中分治思想的體現。 物理層解決使用何種信號來表示比特0和1的問題； 數據鏈路層，解決數據包在一個網絡或一段鏈路上傳輸的問題； 網絡層，解決數據包在多個網絡之間傳輸和路由的問題； 傳輸層解決進程之間基于網絡的通信問題； 應用層，解決通過應用進程的交互來實現特定網絡應用的問題。 三、分層結構下，數據的具體傳輸過程 主機中的應用層根據HTTP協議的規定，構建一個HTTP請求報文。用來請求web服務器執行相應操作。應用層將構建好的HTTP請求報文向下依次交付給表示層、會話層、傳輸層。每層均會給HTTP請求報文添加一個“層標簽”，其中傳輸層會添加一個TCP首部，將其封裝成為TCP報文段。TCP首部的主要作用是區分應用進程和實現可靠傳輸。傳輸層將封裝好的TCP報文段向下交付給網絡層。網絡層給TCP報文段添加一個IP首部。將其封裝成為IP數據報。IP首部的主要作用是IP行駛和路由。網絡層將封裝好的IP數據報向下交付給數據鏈路層。數據鏈路層給IP數據報添加一個首部和一個尾部。將其封裝成為幀。數據鏈路層將封裝好的幀向下交付給物理層。物理層并不認識幀的結構。僅僅將其看作是比特流。以便將比特流轉換成相應的電信號進行發送。 對于以太網，物理層還會在比特流前添加前導碼。目的是使接收方的時鐘同步，并做好接收準備。主機將電信號發送出去。路由器收到后，其物理層將電信號轉換成比特流。物理層將前導碼去掉后，將幀向上交付給數據鏈路層。數據鏈路層將幀首部和尾部去掉后，將IP數據報向上交付給網絡層。網絡層從IP數據報的首部中提取出目的IP地址。根據目的IP地址查找自己的轉發表。以便決定從哪個接口轉發該IP數據報。與此同時，還要對首部中的某些字段值，例如生存時間TTL字段的值進行相應的修改。然后將該IP數據報向下交付給數據鏈路層。數據鏈路層為IP數據報添加一個首部和一個尾部，將其封裝成為幀。然后將幀向下交付給物理層。物理層將幀看作是比特流。給其添加前導碼后，轉變成相應的電信號發送出去。外部服務器收到數據包后，按網絡體系結構自下而上的順序對其進行逐層解封。解封出HTTP請求報文。Web服務器的應用層收到HTTP請求報文后，執行相應的操作，然后給主機發送包含有瀏覽器請求內容的HTTP響應報文。與瀏覽器發送HTTP請求報文的過程類似。HTTP響應報文需要在外部服務器層層封裝后才能發送。數據包經過路由器的轉發到達主機。主機對收到的數據包按網絡體系結構自下而上的順序逐層解封，解封出HTTP響應報文。 四、OSI與TIP/IP OSI參考模型是一個七層協議的體系結構，是由國際標準化組織于1978年提出的國際標準。到了20世紀90年代初期，盡管整套的OSI國際標準都已經制定出來了，但這時，因特網已搶先在全世界覆蓋了相當大的范圍。因特網從1983年開始使用TCP/IP協議族，并逐漸演變成TCP/IP參考模型。TCP/IP參考模型是一個四層協議的體系結構。自下而上依次是網絡接口層、網絡層、傳輸層以及應用層。TCP/IP參考模型是事實上的國際標準。 對比這兩個體系結構可以看出，TCP/IP體系結構相當于將OSI體系結構的物理層和數據鏈路層合并為了網絡接口層。將會話層和表示層合并到了應用層。 五、TIP/IP協議簇中的主要協議 網際協議IP是TCP/IP體系結構網際層的核心協議。傳輸控制協議TCP和用戶數據報協議UDP是TCP/IP體系結構傳輸層的兩個重要協議。TCP/IP體系結構的應用層包含了大量的應用層協議。例如，超文本傳送協議HTTP。簡單郵件傳送協議，SMTP。域名系統DNS以及實時運輸協議RTP等。 即便同學們是計算機網絡的初學者。對HTTP這個英文縮寫詞可能也不會陌生。因為每當我們打開瀏覽器，在地址欄輸入網址時就會看到它。IP協議可以將不同的網絡接口進行互聯。并向其上的TCP協議和UDP協議提供網絡互聯服務。TCP協議在享受IP協議提供的網絡互聯服務的基礎上，可向應用層的某些協議提供可靠傳輸的服務。UDP協議在享受IP協議提供的網絡互聯服務的基礎上和向應用層的某些協議提供不可靠傳輸的服務。IP協議作為TCP/IP體系結構中的核心協議。一方面負責互聯不同的網絡接口。也就是IP over Everything。另一方面，為各種網絡應用提供服務。也就是Everything over IP。 六、課堂練習與總結 快速回顧本節課知識，完成練習并整理筆記

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