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网络通信的工作原理

教学内容：数据的传输过程，数据交换技术
教学目标：让学生了解网络数据传输的过程
掌握OSI参考模型各功能层的功能
了解一些实用的协议体系
掌握主数据交换技术的三种类型
教学重点：OSI参考模型各功能层的功能，数据交换技术
教学过程：
一、|引入新课题

网络的三大主要功能能够得以实现，其最基本的保证在于网络中计算机之间的数据能够得以传输。
数据是如何传输的，我们先看看邮政系统中信件是如何传送的

用户（写信人）
邮政局
运输部门
用户（收信人）
运输部门
邮政局
甲地
乙地
用户/邮局约定
邮局/运输部门约定
用户间约定
邮局间约定
运输部门间约定
运输子系统
邮局子系统

用户子系统
邮政系统分层模型

在邮政系统中用户与用户间、邮局与邮局间都有相应的约定，才使邮件得以准确传递。
同样在计算机网络通信中，也需要有一种规范，将过程分为几个步骤，大家都必须遵守相应的规定。
二、协议的概念
计算机采用层次性的结构模型，将网络分为若干层次，每个层次负责不同的功能，每一个功能层中，通信双方都要共同遵守相应的约定，我们把这种约定称为协议。
网络协议就像网络通信中的通用语言，保证着通信的顺利进行；（例如第二章中设置过的TCP/IP协议就是一种常用的网络协议）
多种协议组合在一起成为协议体系，他们负责保证数据传输的通畅。
三、网络中一种通用的概念模型——OSI模型即开放系统互联参考模型
应用层：在网络应用程序之间传递信息
表示层：处理文本格式化，显示代码转换

会话层：建立、维持、协调通信
传输层：确保数据正确发送
网络层：决定传输路由，处理信息传递
数据链路层：编码、编址、传输信息
物理层：管理硬件连接

应用层定义了面向应用的协议。例如，浏览网页依赖于HTTP协议，发送和接收电子邮件依赖于SMTP和POP3协议，文件传输依赖于FTP协议，远程登录依赖于Telnet协议。
传输层有两个并列的协议TCP和UDP协议，TCP（传输控制协议）负责保证数据按次序、安全、无重复地传递，是一个面向连接的协议，提供可靠的服务，用于一次传输要交换大量报文的情形，如文件传输、远程登录等。UDP（用户数据报协议）提供高效率的服务，同学们经常用的QQ就是在这个协议的支持下传送消息的，由于它是无连接的协议，不能保证可靠的传输，所以有时会有收不到消息的情形。
网际层也有很多协议，我们主要了解一下IP协议，它提供将一个数据报从计算机或设备传送到另外一台计算机或设备的方法以及网络寻址的方法。IP协议的责任就是把数据从源传送到目的地。它不负责保证传送可靠性、流控制、包顺序和其他对于主机到主机协议来说很普通的服务。
传输层TCP和UDP协议与应用层连接的访问点我们叫端口。我们要知道一些常用的端口。例如80是WWW的端口，21和20是FTP的端口，23是Telnet的端口，25是SMTP的端口，110是POP3的端口，4000是QQ的端口等。

四、TCP/IP协议体系
OSI模型只是一种理想的概念模型，在网络技术的发展实践中，真正发挥作用的是许多实用的协议体系，如TCP/IP、IPX/SPX（网际包交换协/序列包交换协议）、NetBEUI、AppleTalk协议等
TCP/IP是因特网上的“世界语”
TCP/IP协议体系分为四层P58
在TCP/IP协议体系中，TCP协议和IP协议是最重要的核心协议。IP协议的工作是把数据包从一个地方传递到另一个地方，TCP协议的工作是对数据包进行管理与校核，保证数据包的正确性。
五、数据交换技术
在计算机网络中，数据的发送方与接收方通畅不是直接连接在一起的，而是需要经过若干个中间节点的连接，如要通过若干个路由器、交换机等设备，这就要用到数据交换技术。
数据交换技术主要有三种类型：电路交换、报文交换、分组交换
A、电路交换技术
例如老式电话

A
数据
B

电路交换技术即为一对需要进行通信的装置之间提供一条临时的专用物理通道，即提供一套专用的传输通道
B、报文交换技术
不需要事先建立物理线路，它将发送的数据作为一个整体发给中间交换设备。中间交换设备先将数据存储起来，然后选择一条何时的空闲线路将数据转发给下一个交换设备，如此循环直至数据发送到目的节点。电报系统使用的是报文交换技术。
A
中间设备
数据
中间设备
B

C、分组交换技术
它将数据分成一个个分组，中间交换设备在接受第二个分组之前，就可以转发已经接受到的第一个分组，这样就减少了传输延迟，提高了网络的吞吐量。

六、学生作业
1、OSI（开放系统互联）参考模型的最低层是（）
A、物理层 B、网络层 C、传输层 D、应用层
2、在OSI参考模型中，将网络结构自上而下划分为七层（1）应用层（2）表示层（3）会话