高中信息技術(shù)滬教版（2019）選修2 網(wǎng)絡基礎(chǔ)1.為新計算機配置網(wǎng)絡評優(yōu)課課件ppt

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第一單元 計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)項目三 試用計算網(wǎng)絡——認識TCP/IP協(xié)議與基本網(wǎng)絡設備第一課時 為新計算機配置網(wǎng)絡 ?教材分析本節(jié)的主要內(nèi)容是為新計算機配置網(wǎng)絡。通過對本節(jié)內(nèi)容的學習，學生可以了解如何為計算機教室新購置的計算機配置網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上，讓學生為家中的臺式計算機配置網(wǎng)絡，比較兩者配置方法的區(qū)別，分析原因，讓學生能夠認識到家庭網(wǎng)絡與校園網(wǎng)絡在網(wǎng)絡協(xié)議上的區(qū)別。?教學目標1.知識與技能：①掌握TCP/IP網(wǎng)絡參考模型及協(xié)議族的主要功能和作用；②知道電路交換、報文交換、分組交換的特點和工作原理；③熟悉IP地址格式、分類及獲取。2.過程與方法：①通過案例分析，讓學生熟悉IP地址格式、分類及獲?。?/span>②經(jīng)過老師的講解與分析，掌握TCP/IP網(wǎng)絡參考模型及協(xié)議族的主要功能和作用。3.情感態(tài)度與價值觀：①通過小組討論的形式加深對網(wǎng)絡的理解，提高交流能力。②提升信息素養(yǎng)，激發(fā)信息技術(shù)學科的學習興趣。?教學重點1.掌握TCP/IP網(wǎng)絡參考模型的主要功能和作用；2.認識不同數(shù)據(jù)交換類型及其特點。?教學難點1.掌握TCP/P網(wǎng)絡參考模型的主要功能及使用；2.知道電路交換、報文交換、分組交換的特點及應用；3.熟悉IP地址格式及分類。?教學方法體驗法、講授法、討論法、示例法?教學準備計算機房、投影機、互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)站、常用的網(wǎng)絡連接設備、教學課件。?教學過程一、新課導入建立計算機網(wǎng)絡的主要目的是實現(xiàn)各結(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信（圖1-16）。計算機間的數(shù)據(jù)通信，需要一個非常復雜的系統(tǒng)，而這個系統(tǒng)的高效率運行，必須建立在一些明確的規(guī)范之上。想了解計算機網(wǎng)絡，首先需要理解網(wǎng)絡各部分的功能組成及其相互關(guān)系，以及各功能實行的規(guī)范約定，即網(wǎng)絡通信協(xié)議；其次是要認識用于網(wǎng)絡通信的各類設備，了解基本網(wǎng)絡設備的功能和工作原理。TCP/IP網(wǎng)絡參考模型及其協(xié)議族是目前發(fā)展最快、覆蓋面最廣、應用最多的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)核心，該協(xié)議族中主要有TCP協(xié)議IP協(xié)議和UDP協(xié)議?；揪W(wǎng)絡設備則有網(wǎng)卡、交換機、路由器等。二、為新計算機配置網(wǎng)絡學校計算機教室新買了一臺計算機。為了讓這臺計算機能夠正常使用校園網(wǎng)和訪問互聯(lián)網(wǎng)，需要對它進行配置。正如人與人之間要相互能聽懂并理解對方的話，雙方必須都講同一種語言，而任何一種語言都有其語義、語法。網(wǎng)絡上的計算機要實現(xiàn)彼此交流，則需要執(zhí)行一系列同樣的通信規(guī)則，即網(wǎng)絡通信協(xié)議（圖1-17）。圖1-17人之間的交流和計算機之間的交流 核心概念網(wǎng)絡通信協(xié)議（ network communication protocol)是為在計算機網(wǎng)絡中的兩個結(jié)點之間進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合。它是網(wǎng)絡上的計算機彼此交流的“語言”，是網(wǎng)絡通信的基礎(chǔ)。 核心概念傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol,簡稱 TCP/IP）是互聯(lián)網(wǎng)最基本的協(xié)議，也是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它由一系列協(xié)議族組成。互聯(lián)網(wǎng)最基本的協(xié)議是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP），計算機只有安裝了TCP/P協(xié)議才可以上網(wǎng)。其中TC協(xié)議負責可靠性傳輸，發(fā)現(xiàn)傳輸問題即啟動重傳糾正，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥繕擞嬎銠C；IP協(xié)議負責網(wǎng)絡路由，保證全網(wǎng)通達。另外還有UDP協(xié)議，負責把數(shù)據(jù)發(fā)給對方，但它不能防止數(shù)據(jù)丟失、失序等傳輸錯誤。TCP/IP協(xié)議采用了分組交換技術(shù)，分組交換發(fā)生在網(wǎng)絡層。用戶要傳送的數(shù)據(jù)被分割為若干等長的分組，每個分組都攜帶源地址、目的地址和分組序號信息，獨立地在網(wǎng)絡中傳輸，到達目的地后再按照分組序號將它們裝配起來。 從商家買回來的計算機，通常已經(jīng)安裝好操作系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議和網(wǎng)絡接口卡驅(qū)動程序。想讓新計算機連上網(wǎng)絡，首先要使用帶“水晶頭”的雙絞線將計算機上的網(wǎng)卡和計算機教室的交換機連接起來。       圖1-18與網(wǎng)絡有關(guān)的設置界面 完成硬件連接后，還需要進行軟件設置。與網(wǎng)絡有關(guān)的設置主要是IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)和DNS服務器地址(圖1-18)。IP地址是網(wǎng)絡中聯(lián)網(wǎng)計算機的主要地址識別標志之一。要識別IP地址，就必須使用子網(wǎng)掩碼。默認網(wǎng)關(guān)通常指的是路由器的IP地址。DNS服務器即域名服務器，它保存網(wǎng)絡中主機的域名和對應的IP地址，具有將域名轉(zhuǎn)換為IP地址的功能。思考與討論計算機教室為什么要手動設置IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和DNS服務器地址？能不能選擇“自動獲得DNS服務器地址”選項？ 三、網(wǎng)絡參考模型　　任何形式的通信，都要有通信規(guī)則的保證才能正常進行。計算機網(wǎng)絡是由多種計算機及實體終端設備通過通信線路連接起來的復合系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，計算機型號不一，終端類型各異，加上通信線路類型、連接與通信方式的差異，使得計算機網(wǎng)絡互聯(lián)及通信成為一個十分龐大復雜的問題。在計算機網(wǎng)絡中，要實現(xiàn)相互之間的信息交換，必須執(zhí)行系列被稱為網(wǎng)絡通信協(xié)議的通信規(guī)則。為了讓不同的計算機能夠互相通信，國際標準化組織提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Ｏpen Systems Interconnection Reference Model），簡稱OSI參考模型。該體系結(jié)構(gòu)標準將系列網(wǎng)絡通信功能按層次加以劃分，共定義了層框架（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層），每一層的協(xié)議執(zhí)行網(wǎng)絡信息交換過程中的一些特定功能。這種層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡通信設計方式，降低了網(wǎng)絡設計的復雜性，事實上規(guī)定了網(wǎng)絡通信中的各部分功能組成，并通過各功能部分(層)的協(xié)同工作，完成復雜的通信過程。同時，每一層中的通信由該層的協(xié)議進行管理，高層使用低層提供的服務時，并不需要知道低層的實現(xiàn)方法。1.網(wǎng)絡通信協(xié)議網(wǎng)絡通信協(xié)議是為在計算機網(wǎng)絡中的兩個結(jié)點之進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準約定的集合。計算機之間要相互交換數(shù)據(jù)，必須“講同一種話”，使用同一種協(xié)議。網(wǎng)絡通信協(xié)議為不同操作系統(tǒng)和不同硬件體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡提供了通信支持，是網(wǎng)絡上的計算機彼此交流的“語言”，是網(wǎng)絡通信的基礎(chǔ)。　　任何一種網(wǎng)絡協(xié)議都包括三方面要素：語義、語法和時序。語義解釋控制信息每個部分的意義；語法規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式，以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)的順序；時序是對事件實現(xiàn)順序的詳細說明。簡而言之，語義表示要做什么，語法表示要怎么做，時序表示做的順序。　　2.TCP/P網(wǎng)絡參考模型　　傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議即TCP/IP協(xié)議，它是互聯(lián)網(wǎng)最基本的協(xié)議，也是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，由一系列協(xié)議族組成。OSI參考模型雖然具有通用性，適合描述各種網(wǎng)絡，但是層次較多，增加了復雜性。TCP/IP網(wǎng)絡參考模型是在TC/IP協(xié)議族的基礎(chǔ)上建立的，與OSI參考模型的分層思想一致，對網(wǎng)絡通信的體系結(jié)構(gòu)采用五層的分層結(jié)構(gòu)設計，它們分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層(圖1-21)，但是該模型不適用于非TC／IP網(wǎng)絡。圖1-21TCP/IP網(wǎng)絡參考模型①物理層　　物理層主要涉及在網(wǎng)絡介質(zhì)上傳送和接收數(shù)據(jù)的所有問題，提供主機、工作站等終端設備與通信線路連接的接口，確保原始數(shù)據(jù)可在各種物理介質(zhì)上傳輸。　　②數(shù)據(jù)鏈路層　　數(shù)據(jù)鏈路層最基本的功能是將源計算機網(wǎng)絡層發(fā)送來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)降哪繕擞嬎銠C網(wǎng)絡層。為此，需要將一個原始的傳輸設施轉(zhuǎn)變成一條邏輯傳輸線路，即據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層負責控制與連接物理層的物理介質(zhì)，以及實現(xiàn)差錯控制與流量調(diào)節(jié)、MAC尋址、信道分配控制等功能。　　③網(wǎng)絡層　　網(wǎng)絡層是通信子網(wǎng)的最高層，用于控制和管理通信子網(wǎng)的操作。在TCP/P網(wǎng)絡參考模型中，它也稱互聯(lián)網(wǎng)層，是將整個網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)貫穿在一起的關(guān)鍵層。網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)傳輸單位為報文分組，它定義了正式的分組格式和協(xié)議，協(xié)議稱為IP協(xié)議，負責網(wǎng)絡路由，保證全網(wǎng)通達。　　網(wǎng)絡層的主要功能是分組路由(P)和擁塞控制。分組路由接收發(fā)送到網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)分組，根據(jù)一定的原則和算法，在多結(jié)點的通信子網(wǎng)中選擇一條從源結(jié)點到目標結(jié)點的合適邏輯通路，并讓這些分組獨立地到達。擁塞控制是對進入通信子網(wǎng)的分組流量及其分布進行控制和管理，以避免擁塞，提高網(wǎng)絡傳輸效率。　　④傳輸層　　傳輸層接收來自上一層的數(shù)據(jù)，在將數(shù)據(jù)進行必要的分割后傳遞給網(wǎng)絡層，并確保這數(shù)據(jù)單元能夠準確到達另一端。傳輸層是一個真正為上層應用程序提供端到端通信服務的層，所有數(shù)據(jù)傳送都是從源端到目標端，完全不受底層硬件技術(shù)變化的影響。　　傳輸層的協(xié)議依其傳輸控制實現(xiàn)方式的不同，分為面向連接的協(xié)議和無連接的協(xié)議兩類。TCP是面向連接的協(xié)議，它提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。在開始傳輸數(shù)據(jù)之前需要預先交換消息，或在通信的兩端之間預先建立連接，一旦發(fā)現(xiàn)傳輸問題就啟動重傳糾正，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥繕硕恕?/span>UDP則是無連接的協(xié)議，它提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。通信的兩端之間無須事先建立連接，各端徑直把數(shù)據(jù)發(fā)給對方即可，但它不能防止數(shù)據(jù)丟失、失序等傳輸錯誤。　　⑤應用層　　應用層包括了各種各樣的網(wǎng)絡應用協(xié)議，為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡應用程序提供訪問網(wǎng)絡的服務接口。常用的協(xié)議包括電子郵件協(xié)議（SMP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、遠程登錄協(xié)議（ TELNET）域名解析協(xié)議（DNS）等，它們分別為電子郵件服務、網(wǎng)絡文件服務、遠程登錄服務及域名解析服務等網(wǎng)絡應用服務提供網(wǎng)絡通信接口規(guī)范。 四、數(shù)據(jù)交換類型　　在計算機網(wǎng)絡中，一個支路的端點或兩個及兩個以上支路的會合點叫做結(jié)點。數(shù)據(jù)從源結(jié)點傳遞到目的結(jié)點，中間需要若干結(jié)點進行轉(zhuǎn)接，這個過程中要涉及數(shù)據(jù)交換技術(shù)按數(shù)據(jù)交換方式分類，計算機網(wǎng)絡可以分為電路交換網(wǎng)、報文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)（圖１－２２）。　　圖1-22三種數(shù)據(jù)交換類型 1.電路交換　　電路交換（circuit switching）也叫線路交換，通信雙方之間會預先建立一條端到端的電路作為物理通路來傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后拆除電路以釋放占用的資源。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，電路是被雙方獨占的，數(shù)據(jù)在每個中間結(jié)點上沒有停留，直接向前傳遞。因此，電路交換的傳輸延遲較短。　　電路交換最初應用在公用電話系統(tǒng)中。其優(yōu)點是通過專用信道傳輸數(shù)據(jù)，可靠、迅速有序；缺點是一旦通信雙方建立一條電路通道，即使有傳輸數(shù)據(jù)，其他用戶也不能使用，這就造成了資源的浪費。這種通信方式通常于語音(如電話)之類對實時性要求高的情境。　　2.報文交換　　報文交換（ message switching）以報文為數(shù)據(jù)交換的單位，報文發(fā)出后依次在中轉(zhuǎn)結(jié)點存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，直到送到目標結(jié)點。在報文交換中，通信雙方之間不需要預先建立連接。發(fā)送方把要發(fā)送的所有數(shù)據(jù)封裝為一個報文，然后把封裝好的報文轉(zhuǎn)發(fā)出去。網(wǎng)絡中的每個結(jié)點收到報文后，首先檢查整個報文是否無誤，然后暫時把它存儲起來，再利用路由信息查找下一個結(jié)點的地址，等到線路空閑時把報文傳送給下一個結(jié)點。這種傳輸方式稱為“存儲一轉(zhuǎn)發(fā)”。　　報文交換主要用于電報系統(tǒng)及早期的廣域網(wǎng)中。其優(yōu)點是：收發(fā)雙方可以不同時處于可用狀態(tài)，便于在類型、規(guī)格和速度不同的計算機之間行通信；一個報文可以同時發(fā)送到多個目標地址，這在電路交換中是很難實現(xiàn)的；通信雙方不是固定占有一條通信線路而是在不同時間段占有物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。報文交換的缺點是：由于報文長度沒有限制，而每個中轉(zhuǎn)結(jié)點都要完整地接收傳來的整個報文，這就要求網(wǎng)絡中的每個結(jié)點都有較大的緩沖區(qū)。　　3.分組交換　　分組交換（packet switching）也叫包交換，它基于報文交換，將報文分割為更小的等長數(shù)據(jù)單位報文分組(也稱為包或分組)，然后把這些報文分組逐個轉(zhuǎn)發(fā)出去。同一報文的所有分組都到達目的地后，接收方按照分組序號將它們裝配成完整的報文。分組交換仍然采用“存儲一轉(zhuǎn)發(fā)”的傳輸方式，每個報文分組攜帶源地址、目的地址和分組序號信息獨立地在網(wǎng)絡中傳輸。　　因為報文分組較短，每次出現(xiàn)傳輸差錯后重發(fā)的數(shù)據(jù)量也就大大減少，這樣不僅提高了可靠性，也提高了傳輸效率。分組交換除了具有報文交換的優(yōu)點外，還提供了一定程度的差錯檢查。分組交換的缺點是，如果遇到擁塞比較嚴重，等待轉(zhuǎn)發(fā)可能導致很長的時延甚至會造成報文分組的丟失。　　通常來說，如果傳送的數(shù)據(jù)量很大，且傳送時間遠大于呼叫時間，則采用電路交換較為合適；當線路通道由很多段鏈路組成時，采用分組交換較為合適。從提高整個網(wǎng)絡的信道利用率上看，報文交換和分組交換優(yōu)于電路交換。五、IP地址　　IP地址是按IP協(xié)議約定的統(tǒng)一格式為每臺聯(lián)網(wǎng)計算機分配的邏輯地址，是網(wǎng)絡中聯(lián)網(wǎng)計算機的主要地址識別標志之一。每個IP地址由一個32位二進制數(shù)表示，分成4段，每段8位。在日常使用中，為了方便起見，將每段的8位二進制數(shù)以十進制表示，取值在0~255，每段數(shù)字間用下圓點分“.”分隔， 即hhh.hhh.hhh.hhh，如202.127.18.45、128.56.156.16等。按照國際互聯(lián)網(wǎng)組織的規(guī)定，IP地址的4段通常被分成主機地址區(qū)域和主機所在的網(wǎng)絡地址區(qū)域兩部分。為了適應不同規(guī)模網(wǎng)絡的需要，IP地址又分為A類、B類、C類、D類、E類等5類地址格式。這五類IP地址的格式如圖1-23所示。圖1-23五類P地址A類IP地址的段1取值范圍為1~127,表示網(wǎng)絡地址段2到段4的數(shù)字表示主機地址。A類地址適用于大型計算機網(wǎng)絡，有很多地址可用于標識主機。B類IP地址的段1取值范圍為128~191,前兩段數(shù)字表示網(wǎng)絡地址，后兩段數(shù)字表示主機地址。B類地址適用于中型計算機網(wǎng)絡。C類IP地址的段1取值范圍為192~223,段1到段3的數(shù)字表示網(wǎng)絡地址，段4的數(shù)字表示主機地址。C類地址適用于計算機數(shù)量較少的小型網(wǎng)絡。D類IP地址的段1最高四位為1110,地址范圍為224.0.0355.55類地址是組播地址，用于多點廣播。E類IP地址的段1最高四位為111地址范圍為40.0.0.0~252555此類地址屬于互聯(lián)網(wǎng)保留地址。在給計算機分配IP地址時，需要特別注意其網(wǎng)絡地址部分和主機地址部分中的全“0”和全“1”，如B類地的140.252.0.0（主機地址部分全為“0”）或140.252.255.255（機地址部分為全“1”)是保留地址，不作為主機地址；127.0.0.0~127.255.255.255也作為保留址，不分配給主機使用。為清晰指明32位的IP地址中有多少位表示網(wǎng)絡地址、有多少位表示主機地址，IP設計了地址掩碼（mask）配合IP地址一起使用。地址掩碼同樣由32位二進制數(shù)構(gòu)成，對應IP地址中網(wǎng)絡地址部分的位都設為二進制的“1”，對應IP地址中主機地址部分的位都設為二進制的“0”。六、課后活動1.為家里的臺式計算機配置網(wǎng)絡，再與計算機教室里的配置方法進行比較，指出其異同，并分析原因。