网络通信的工作原理教案

第三章第二节课题：3.2 网络通信的工作原理

教学目标：1.了解OSI模型中的各个层次；2.了解TCP/IP协议在OSI模型的位置；3.了解数据交换技术的电路交换、报文交换、分组交换的工作原理，能进行不同的数据交换技术比较；4.使用数据交换技术的电路交换、报文交换、分组交换的工作原理解释生活中技术问题，培养学生探究能力，合作能力、观察能力；5.通过体验、感悟电路交换、报文交换、分组交换的工作原理的学习过程，体验技术发展的过程和思维，体验突破技术，改造技术、创新技术的成就感。

教学重点：OSI模型的理解、TCP/IP协议的重要地位、电路交换、报文交换、分组交换三者的特点与区别

教学难点：OSI模型的理解

课时安排：2课时

教学方法：演示法，讲授法，任务驱动法

教学过程：

第一课时：数据传输过程

一、OSI参考模型

1、很多同学都非常喜欢玩网络游戏，比如魔兽世界，梦幻西游。不知道同学们想不想了解这些网络游戏在网上的一个工作原理，了解游戏是如何在网上运作的。

2、在了解游戏之前，我们先来看看现实生活中的邮政系统，参照这个邮政系统能加快我们对网络游戏的一个理解。课本上的P55页上3.2.1数据传输过程中，图3-3 邮政系统的分层模型。大家可以想象一下我们平时的写信寄信的一个过程。首先我们写好信后，要让这封信能寄出去，我们就得贴邮票。而邮票，就是我们和邮政局的约定，我交8毛钱给你邮政局，那么你要负责帮我把信送到。而邮政局呢，也和运输部门有个类似的约定。通过这一系列的约定，我们可以保证我们所写的信能送到我们想要送到的目的地。但是这里注意一个问题：邮票做为约定不是一成不变的。比如说，刚刚解放前，也许送信只需要几分前。而现在人民的生活富裕了，相应的，一封信是8毛钱。也就是说，协议，或者约定完全是按照当时的情况做出的适当的处理。如果情况出现变化，协议一样可以随着情况而做出改变。

3、实际上，网络上数据的传输过程和现实中是非常类似的，我们可以来想象一下：

我现在有一批水果，准备运到罗马。如果我想实现这个目标，我需要什么条件？

（1）首先我要有一条路，不管是马路还是铁路，这条路要能从出发点连接到目标点。

（2）路是有了，我要保证这条路是通畅的，不能说走进死胡同，我要保证这条路能够通车，假设我是用火车来运的话，不会出现半路出轨的现象

（3）路永远不会只有一条。条条道路通罗马，那么，我要保证我要走的道路能最快，最省钱的到达目的地。因此，我要选择一条近路。

路已经有了，基本条件已经具备，我们现在可以开始送东西了，但是是不是有了路就万无一失了。我们还需要有什么？

（4）路是有了，我们现在坐火车把东西送过去，结果送到半中间被强盗打劫了，或者是被人偷了，所以我们要保证在送过去的途中要原封不动的送到，少一个都不行

（5）好象一切都准备好了，现在我们准备出发了，但是等等，这条路上只能通一辆火车，万一罗马那正好也有一辆火车从那边开过来，路上撞到了怎么办，那么我们要和他们先沟通好。

（6）沟通好了，现在发货，我们坐着火车到了罗马，决定送过去，但是发现，我们听不懂罗马人的话，罗马人也不知道我们在说什么，这个时候我们非常有必要带一个翻译官，当然这并不是最好的选择，如果我们和罗马人说的是同样的语言就好了。不管怎么样，来接纳的人总算能和我们沟通了，当然，这是人和人的沟通，不是人和货物的沟通。

（7）真正的货物终于送到了，完成了。

把这对应的7层，放到网络游戏之中。我们就可以了解了一个游戏运作的原理。首先，我要有一个游戏，这个游戏外表上看起来华丽无比，这就是第7层，应用层，也就是我们平时所用的所有的网络上的软件，游戏等等。

接下来到第6层，游戏有了，在玩的过程中，我们要想把数据发送到服务器去，但是服务器不可能用眼睛看着我们玩游戏，因此我们要把游戏里的数据打包，包装好，用统一的格式发出去，这个叫“封包”。这就是第6层，表示层。

我们在玩游戏的时候，有一个人从屏幕边上跑过来，我的游戏上为什么会显示？原因在于服务器把数据发给我，告诉我有一个人从那边过来了。因此，不光是我发数据给服务器，同时服务器也把数据发给我了。在这个时候，我们就需要控制一下路线，是服务器先发呢，还是我这先发，当然了，这个交换的情况是非常快的，而且新的技术可以同时发，但是我们还是要有一个能保证沟通的机制，保证不会出什么大问题。这就是第5层，会话层。

万一网络上延迟得厉害怎么办，万一有游戏这卡住了怎么办，我就需要有第4层，传输层，我要保证我的数据是正确的，完整的，如果有问题，随时纠正和重新发送，把上面3层传下来的东西，交到下一层网络层去传送。

上面四层称之为网络上前四层，下面我们来看看下三层，也就是基础的部分

我们游戏之中有南方的玩家，也有北方的玩家，一般情况下南方都是电信的路线，北方都是网通，不管是什么路线，我走啊走啊总能让封包走到服务器那。这就是我们的网络层。我要知道我走哪条路能到达目的地，也就是一个路由的作用。

再往下，我把数据发出去了，我怎么知道数据到没到服务器，或者说我在玩游戏的时候，如果出现卡了的状态，游戏怎么知道我卡了，服务器怎么知道我卡了？大家都有用QQ的经历，现在的网络都不错了，不会出现连接超时了，但是在网络不太好的时间里，就会出现超时。实际上，在这里有一个计时器，比方说，我发一个数据包出去，30秒内没有返回，我就告诉你，超时了。这就是数据链路层，控制着我们数据的发送接收。

最后的最后，不管怎么样，我们要有一根网线，并且有网卡，或者猫。

所有的这些，都是协议，有同学可能会说，这个网卡或者猫明明是硬件，怎么会是协议，是硬件没错，但是硬件设计的规格是根据协议来设计的，也许以后协议变了，硬件就不是这样设计了。

这7个层次，称之为OSI模型。当然了，这个模型很理想，实际上在这个网络运作的过程中起作用的是一些协议体系。比如前面说的IP协议。IP协议负责的是网络层中的IP地址的分配和路由。而TCP协议，主要是作用于传输层中，控制数据的传输问题，把一个游戏，或者一个软件的不相同的东西，转换为可以在网络上传输的共同的内容。