课题2教案

第一篇：课题2教案

课题二 网络通信

人们越来越多地依靠网络来彼此联络。人们通过网络从世界各个角落在线沟通。有效而又可靠的技术能随时随地满足我们对网络的需求。随着以人为本的网络不断扩大，连接和支持它的平台也必须同步发展。

现在，人们不是针对新提供的每项服务开发独立的专用系统，而是将整个网络行业视为一个整体进行开发，这意味着对于现有网络的分析和逐步增强可以同时并举。这样能确保在推出新服务时保持现有的通信，既节约了成本，技术上也合理。

网络学习的核心是使用描述网络功能的公认模型。这些模型提供的框架可以帮助人们了解当前网络，并促进新技术开发以支持未来的通信需求。

在本课题当中，我们要使用这些模型，还要使用分析和模拟网络功能的一些工具。其中，用于建立模拟网络并与之交互的两个工具是 Packet Tracer 4.1 软件和 Wireshark 网络协议分析器。

2.1 通信的平台 2.1.1 通信要素

通信的第一步是将消息或信息从一个人或设备发送给另一个人或设备。人们使用许多不同的通信方式来交流观点。所有这些方式都有三个共同的要素。第一个要素是消息来源，即发送方。消息来源是需要向其他人或设备发送消息的人或电子设备。第二个通信要素是消息的目的地址，即接收方。目的地址接收并解释消息。第三个要素称为通道，包括提供消息传送途径的介质。

现在我们以使用文字、图片和声音进行通信为例，这些消息都可以通过数据或信息网络来发送。首先将其转换为二进制数字，即比特（亦称位）。然后，将这些比特编码成可以通过适当介质传输的信号。在计算机网络中，介质通常是一种电缆或者无线传输。

本课程中的网络 一词指的是能够承载许多不同类型通信的数据或信息网络，这些通信包括传统的计算机数据、交互式语音、视频和娱乐产品。

2.1.2 传达消息

理论上来说，可以将一次通信的内容（如音乐视频或电子邮件消息）作为一大块连续的高容量比特流，通过网络从源发送到目的。但如果真以这种方式传输消息，那就意味着在传输此数据期间，同一个网络中的其它设备都不能发送或接收消息。这种大型数据流会导致严重的延迟。而且，一旦互联网络基础架构中有一条链路在传输期间出现故障，那么整个消息都会丢失，必须全部重传。

所以，更好的办法是先将数据划分为更小、更易于管理的片段，然后再通过网络发送。将数据流划分为较小的片段称为分段。消息分段主要有两个优点。

首先，通过从源设备向目的设备发送一个个小片段，就可以在网络上交替发送许多不同会话。用于在网络上将交替发送的多个不同会话片段组合起来的过程称为多路复用。

第二，分段可以增强网络通信的可靠性。每个消息的独立片段无需经过网络中的同一条路径从源设备传送到目的设备。因此，如果某条路径因数据流量过大或故障而堵塞，仍可以使用备用路径将各个消息片段转发到目的设备。如果有部分消息未能传送到目的，则只需重新传输丢失的部分。

使用分段和多路复用在网络上传输消息的弊端是提高了该过程的复杂程度。试想一下，这就如同您要邮寄一封 100 页的信件，但每个信封里只能装一页纸。写地址、贴邮票、邮寄、收信和打开全部一百个信封的过程对发信人和收信人而言都很耗费时间。

在网络通信中，每个消息段也必须经过类似的过程才能确保其到达正确目的设备并重新组装成原始消息的内容。

整个网络中各种类型的设备都要协同工作才能确保消息片段稳定可靠地到达其目的设备。

2.1.3 网络的组成部分

消息从源到目的所采用的路径各式各样，可能简单到只是一根连接两台计算机的电缆，也可能非常复杂，是真正覆盖全球的网络。这种网络基础架构构成了支持以人为本的网络的平台。它为通信提供了稳定可靠的通道。

设备和介质是网络的物理要素，即硬件。硬件通常是网络平台的可见组成部分，如笔记本电脑、PC、交换机或用于连接设备的电缆。但有时候，某些组成部分并非如此直观可见。例如，无线介质就是使用不可见无线电射频或红外波通过空气来传输消息。

服务和过程是网络设备上运行的通信程序，称为软件。网络服务通过提供信息对请求做出响应。服务包括人们日常使用的许多常见网络应用程序，如电子邮件托管服务和 Web 托管服务。过程提供的是通过网络定向和移动消息的功能。过程不易觉察，但却是网络运行的关键。

2.1.4 终端设备及其在网络中的作用

人们最熟悉的网络设备称为终端设备。这些设备形成了以人为本的网络与底层通信网络之间的界面。终端设备包括：

 计算机（工作站、笔记本电脑、文件服务器、Web 服务器） 网络打印机  VoIP 电话  安全摄像头

 移动手持设备（如无线条码扫描仪、PDA）

在网络环境下，将终端设备称为主机。主机设备是指通过网络传输的消息的源设备或目的设备。为了区分不同主机，网络中的每台主机都用一个地址加以标识。当主机发起通信时，会使用目的主机的地址来指定应该将消息发送到哪里。

在现代网络中，主机可以用作客户端、服务器或同时用作两者。主机上安装的软件决定了它在网络中扮演的角色。

服务器是安装了特殊的软件，可以为网络上其它主机提供信息和服务（例如电子邮件或网页）的主机。

客户端是安装了特殊的软件，可向服务器请求信息以及显示所获取信息的主机。

2.1.5 中间设备及其在网络中的作用

除了人们熟悉的终端设备外，网络还要依靠中间设备来提供连通性并在后台运行才能确保数据在网络中通行。这些设备将每台主机连接到网络，并且可以将多个独立的网络连接成网际网络。中间网络设备包括：

 网络接入设备（集线器、交换机和无线接入点） 网间设备（路由器）

 通信服务器和调制解调器  安全设备（防火墙）

在数据流经网络时对其进行管理也是中间设备的一项职责。这些设备使用目的主机地址以及有关网络互连的信息来决定消息在网络中应该采用的路径。中间网络设备上运行的进程执行以下功能：  重新生成和重新传输数据信号

 维护有关网络和网际网络中存在哪些通道的信息。 将错误和通信故障通知其它设备

 发生链路故障时按照备用路径转发数据  根据 QoS 优先级别分类和转发消息  根据安全设置允许或拒绝数据的通行 2.1.6 网络介质

网络中的通信都在介质上传送。介质为消息从源设备传送到目的设备提供了通道。现代网络主要使用三种介质来连接设备并提供传输数据的途径。这三种介质是：  电缆内部的金属电线  玻璃或塑料纤维（光缆） 无线传输

每种介质类型必须采用不同的信号编码才能传输消息。在金属电线上，数据要编码成符合特定模式的电子脉冲。光纤传输依赖于红外线或可见光频率范围内的光脉冲。无线传输中则使用电磁波的波形来说明各个比特值。

不同类型的网络介质有不同的特性和优点。并非所有网络介质的特征都相同，也不一定适合同样的用途。选择网络介质的标准是：  介质可以成功传送信号的距离。 要安装介质的环境。

 必须传输的数据量和速度。 介质和安装的成本。

2.2 LAN、WAN和网际网络 2.2.1 局域网

网络基础架构在以下方面可能存在巨大差异：  覆盖的区域大小  连接的用户数量

 可用的服务数量和类型

独立的网络通常覆盖一个地域，向位于同一个组织结构（如一个企业、园区或地区）内的人们提供服务和应用程序。这种类型的网络称为局域网(LAN)。LAN 通常由一个组织管理。用于规范安全和访问控制策略的管理控制措施将在网络层执行。

2.2.2 广域网

当公司或组织分布于相距甚远的不同地域时，可能需要借助电信服务提供商(TSP)才能使位于不同地点的 LAN 相互连接。电信服务提供商运营的大型地区网络可以覆盖很长的距离。以前，TSP 一般使用不同的网络分别传输语音和数据通信。不过，现在这些提供商为用户提供的融合信息网络服务正日益增多。

单个组织一般通过电信服务提供商网络租用连接。连接分布于不同地理位置的 LAN 的这些网络称为广域网(WAN)。尽管组织负责维护连接两端的 LAN 的所有策略和管理，但通信服务提供商网络内部的策略仍由 TSP 控制。

WAN 使用特殊设计的网络设备来建立 LAN 之间的相互连接。由于这些设备对网络至关重要，配置、安装和维护这些设备就成为组织的网络正常运行所必不可少的技能。

LAN 和 WAN 对每个组织的作用都非常大。它们连接组织内部的用户，实现了很多形式的通信，包括交换电子邮件、企业培训和其它资源的共享。

2.2.3 Internet-由多个网络组成的网络

尽管使用 LAN 或 WAN 有很多优点，但大多数人还需要与本地组织以外的其它网络中的资源通信。

这类通信包括：

 向国外的朋友发送电子邮件  访问网站上的新闻或产品  获取邻居计算机上的文件

 与住在其它城市的亲戚发送即时消息  通过手机随时了解喜爱的体育赛队的表现

网际网络

由相互连接的网络组成的全球网（网际网络）满足了人们的这些通信需要。这些相互连接的网络中有一部分由大型公有组织和私有组织（如政府机构或工业企业）拥有并保留供其专用。在向公众开放的网际网络中，最著名并被广为使用的便是 Internet。

Internet 是将属于 Internet 服务提供商(ISP)的网络相互连接搭建而成的。这些 ISP 网络相互连接，为世界各地数以百万计的用户提供接入服务。要确保通过这种多元化基础架构有效通信，需要采用统一的公认技术和协议，也需要众多网络管理机构相互协作。

内部网

内部网通常用于表示一个组织的私有局域网和广域网连接，只有该组织的成员、员工或其他获得授权的人员可以访问。

注意:以下术语可以互换：网际网络、数据网络和网络。两个或多个数据网络相互连接形成网际网络即 PC 或其它主机设备上的网卡或 LAN 适配卡，用于提供与网络之间的物理连接。连接 PC 与网络设备的介质将直接插入网卡。

 物理端口网间设备上连接到独立网络的专用端口。由于路由器用于互连不同的网络，因此路由器上的端口称为网络接口。

2.3 协议

2.3.1 用于规范通信的规则

无论是面对面还是通过网络进行的所有通信都要遵守预先确定的规则，即协议。这些协议由会话的特性决定。在日常的个人通信中，通过一种介质（如电话）通信时采用的规则不一定与使用另一种介质（如邮寄信件）时的协议相同。

试想一下，规范世界上现存的所有通信方法需要多少种不同的规则或协议。

网络中不同主机之间的成功通信需要在许多不同协议之间进行交互。执行某种通信功能所需的一组内在相关协议称为协议簇。这些协议通过加载到各台主机和网络设备中的软件和硬件执行。

要直观地了解所有协议在特定主机上的交互方式，最好的办法之一是将其视为协议栈。协议栈显示了在主机上实现协议簇中每个协议的方式。协议被显示为分层的架构，每种上层服务都依赖于其余下层协议所定义的功能。协议栈的下层负责通过网络传输数据和向上层提供服务，而上层则负责处理发送的报文内容和用户界面。

使用分层方式来描述面对面的通信

以两人面对面通信为例。如上图所示，我们可以使用三个层来描述此活动。底层是物理层，两人都可以通过声音说出词语。第二层是规则层，两人同意用通用语言交谈。顶层是内容层，两人实际说出来的词语，即通信的内容。

假使我们亲眼目睹这场谈话，实际上不会看到漂浮在空中的“层”。必须要了解，层的运用只是一种模型，藉由这个模型，我们可以方便地将复杂的任务划分为多个部分，从而分别描述其工作原理。

2.3.2 网络协议

在人类社会中，有些通信规则属于正式规则，其它一些则只是根据习俗和惯例达成共识的，即隐性规则。但是，设备若要成功通信，网络协议簇就必须精确描述要求和交互过程。网络协议簇说明了以下过程：  消息的格式或结构

 网络设备共享通往其它网络的通道信息的方法  设备之间传送错误消息和系统消息的方式与时间  数据传输会话的建立和终止

协议簇中单独的协议可能是特定厂商的私有协议。这里所说的私有指的是由一家公司或厂商控制协议的定义及其运作方式。经过拥有者许可，其它组织也可使用某些私有协议。其它私有协议则只能在私有厂商制造的设备上执行。

2.3.3 协议簇和行业标准

组成协议簇的许多协议通常都要参考其它广泛采用的协议或行业标准。标准是指已经受到网络行业认可并经过电气电子工程师协会(IEEE)或 Internet 工程任务组(IETF)之类标准化组织批准的流程或协议。

在协议的开发和实现过程中使用标准可以确保来自不同制造商的产品协同工作，从而获得有效的通信。如果某家制造商没有严格遵守协议，其设备或软件可能就无法与其它制造商生产的产品成功通信。

例如，在数据通信中，如果会话的一端使用控制单向通信的协议，而另一端却采取描述双向通信的协议，那么几乎可以肯定它们之间将无法交换信息。

2.3.4 协议的交互

Web 服务器和 Web 浏览器之间的交互是协议簇在网络通信中的典型应用示例。这种交互在二者之间的信息交换过程中使用了多种协议和标准。各种不同协议共同确保双方都能接收和理解交换的报文。这些协议包括：

应用程序协议：

超文本传输协议(HTTP)是一种公共协议，控制 Web 服务器和 Web 客户端进行交互的方式。HTTP 定义了客户端和服务器之间交换的请求和响应的内容与格式。客户端软件和 Web 服务器软件都将 HTTP 作为应用程序的一部分来实现。HTTP 协议依靠其它协议来控制客户端和服务器之间传输报文的方式

传输协议：

传输控制协议(TCP)是用于管理 Web 服务器与 Web 客户端之间单个会话的传输协议。TCP 将 HTTP 报文划分为要发送到目的客户端的较小片段，称为数据段。它还负责控制服务器和客户端之间交换的报文的大小和传输速率。

网间协议：

最常用的网间协议是 Internet 协议(IP)。IP 负责从 TCP 获取格式化数据段、将其封装成数据包、分配相应的地址并选择通往目的主机的最佳路径。

网络访问协议：

网络访问协议描述数据链路管理和介质上数据的物理传输两项主要功能。数据链路管理协议接收来自 IP 的数据包并将其封装为适合通过介质传输的格式。物理介质的标准和协议规定了通过介质发送信号的方式以及接收方客户端解释信号的方式。网卡上的收发器负责实施介质所使用的标准。

2.3.5 技术无关协议

网络协议描述的是网络通信期间实现的功能。在面对面交谈的示例中，通信的一项协议可能会规定，为了发出交谈结束的信号，发言者必须保持沉默两秒钟。但是，这项协议并没有规定发言者在这两秒钟内应该如何 保持沉默。

协议通常都不会说明如何 实现特定的功能。通过仅仅说明特定通信规则所需要的功能是什么 而并不规定这些规则应该如何 实现，特定协议的实现就可以技术无关。

以 Web 服务器为例，HTTP 并没有指定创建浏览器使用什么编程语言、提供网页应该使用什么 Web 服务器软件、软件运行在什么操作系统之上或者显示该浏览器需要满足什么硬件要求。而且，尽管 HTTP 说明了发生错误时服务器应该如何操作，但却并未规定服务器应该如何检测错误。这就意味着，无论 Web 服务器是哪种类型，使用的是哪种形式的操作系统，计算机和其它设备（如移动电话或 PDA）都可以从 Internet 上的任何位置访问存储于服务器中的网页。

2.4 使用分层网络

2.4.1 使用分层网络的优点

要形象地显示各种协议之间的交互，通常会使用分层模型。分层模型形象地说明了各层内协议的工作方式，及其与上下层之间的交互。

使用分层模型来说明网络协议及其工作方式有很多优点。使用分层模型的优点：

 有助于协议设计，因为对于在特定层工作的协议而言，它们的工作方式及其与上下层之间的接口都已经确定。

 促进竞争，因为可以同时使用不同厂商的产品。 避免一个协议层的技术或功能变化影响相邻的其它层。 提供了描述网络功能和能力的通用语言。

2.4.2 协议模型和参考模型

网络模型有两种基本类型：协议模型和参考模型。

协议模型提供了与特定协议簇结构精确匹配的模型。协议簇中分层的一组相关协议通常代表连接以人为本的网络与数据网络所需的全部功能。TCP/IP 模型描述了 TCP/IP 协议簇中每个协议层实现的功能，因此属于协议模型。

参考模型为各类网络协议和服务之间保持一致性提供了通用的参考。参考模型的目的并不是作为一种实现规范，也不是为了提供充分的详细信息来精确定义网络体系结构的服务。参考模型的主要用途是帮助人们更清晰地理解涉及的功能和过程。

开放式系统互联(OSI)模型是最广为人知的网际网络参考模型，用于数据网络设计、操作规范和故障排除。尽管 TCP/IP 模型和 OSI 模型是讨论网络功能时使用的主要模型，但网络协议、网络服务或网络设备的设计人员也可以自行创建模型来代表自己的产品。不过，设计人员最终还是需要将自己的产品或服务与 OSI 模型和 TCP/IP 模型之中任一或全部相关联才能与行业通信。

2.4.3 TCP/IP模型

网际通信的首个分层协议模型建立于二十世纪七十年代，称为 Internet 模型。它定义了四个功能类别，若要成功通信，就必须实现这些功能。TCP/IP 协议簇的体系结构遵循了此模型的结构。因此，Internet 模型通常被称为 TCP/IP 模型。

大多数协议模型描述的都是厂商特定的协议栈。但是，由于 TCP/IP 模型是一种开放式标准，因此并不由一家公司来控制该模型的定义。标准的定义和 TCP/IP 协议都在公开的论坛中讨论并在向公众开放的文档集中加以定义。此类文档称为请求注解(RFC)，既包含数据通信协议的正式规范，也有说明协议用途的资源。

RFC 中还有与 Internet 相关的技术文档和组织文档，包括由 Internet 工程任务组(IETF)制作的技术规范和策略文档。

2.4.4 通信过程

TCP/IP 模型描述了组成 TCP/IP 协议簇的各种协议的功能。在发送主机和接收主机上实现的这些协议通过网络交互，为应用程序提供端到端传送。

完整的通信过程包括以下步骤：

1.在发送方源终端设备的应用层创建数据

2.当数据在源终端设备中沿协议栈向下传递时对其分段和封装 3.在协议栈网络接入层的介质上生成数据

4.通过由介质和任意中间设备组成的网际网络传输数据 5.在目的终端设备的网络接入层接收数据

6.当数据在目的设备中沿协议栈向上传递时对其解封和重组 7.将此数据传送到目的终端设备应用层的目的应用程序 2.4.5 协议数据单元和封装

在通过网络介质传输应用程序数据的过程中，随着数据沿协议栈向下传递，每层的各种协议都要向其添加信息。此过程通常称为封装。

一段数据在任意协议层的表示形式称为协议数据单元(PDU)。在封装过程中，后续的每一层都根据使用的协议封装其从上一层接收的PDU。在该过程的每个阶段，PDU 都以不同的名称来反映其新的表现形式。尽管目前对 PDU 的命名没有通用约定，但本课程中根据 TCP/IP 协议簇的协议来命名 PDU。

 数据传输层 PDU  数据包网络接入层 PDU  比特（位）-通过介质实际传输数据时使用的 PDU

2.4.6 发送和接收过程

在网络中发送报文时，主机中的协议栈自上而下工作。以 Web 服务器为例，我们可以使用 TCP/IP 模型来说明向客户端发送 HTML 网页的过程。

应用层协议 HTTP 向传输层传送设定为 HTML 格式的网页数据，从而开始了整个过程。应用程序数据在传输层被划分为多个 TCP 数据段。每个 TCP 数据段都添加了一个标签，称为报头，其包含的信息用于指定目的计算机上运行的哪个进程应接收报文。此外，它还包含供目的进程用于将数据重新组装成原始格式的相关信息。

传输层将网页的 HTML 数据封装到数据段内，然后将其发送到执行 IP 协议的 Internet 层。在这里，整个 TCP 数据段被封装到添加了另一个标签（称为 IP 报头）的 IP 数据包内。IP 报头包含源主机和目的主机的 IP 地址以及将数据包传送到其相应的目的进程所需的信息。

随后，会将 IP 数据包发送到网络接入层以太网协议。在这里，会将数据包封装到帧头和帧尾中。每个帧头都包含源物理地址和目的物理地址。物理地址用于唯一标识本地网络中的设备。帧尾则包含错误检查信息。最后，服务器网卡将比特编码到以太网介质中。

接收主机上的过程与之相反。数据在朝着最终用户应用程序沿协议栈向上移动的过程中被解封。

2.4.7 OSI模型

OSI 模型最初由国际标准化组织(ISO)设计，旨在提供一套开放式系统协议的构建框架。其初衷是希望使用这套协议开发一个独立于私有系统的国际网络。

不过，由于基于 TCP/IP 协议的 Internet 迅速得到广泛采用并且扩展速度极快，致使 OSI 协议簇的制定和认可相对滞后。但即使目前只有少数使用 OSI 规范制定的协议得到了广泛使用，七层 OSI 模型对适用于所有新兴网络类型的其它协议的制定和产品的开发作出的贡献也不容忽视。

作为一种参考模型，OSI 模型详细罗列了每一层可以实现的功能和服务。它还描述了各层与其上、下层之间的交互。虽然本课程将围绕 OSI 模型组织内容，但是 TCP/IP 协议栈中确定的协议将是我们讨论的重点。

请注意，我们提及 TCP/IP 模型的各层时只使用其名称，而提及 OSI 模型的七个层时则通常使用编号而非名称。

2.4.8 比较OSI模型与TCP/IP模型

根据 OSI 参考模型可以说明构成 TCP/IP 协议簇的协议。在 OSI 模型中，TCP/IP 模型的网络接入层和应用层被进一步划分，用于说明这些协议层需要实现的详细功能。

TCP/IP 协议簇在网络接入层并没有指定通过物理介质传输时使用的协议，而只是描述了从 Internet 层到物理网络协议的传递。而 OSI 模型第 1 层和第 2 层则论述了接入介质所需的步骤以及通过网络发送数据的物理手段。

这两个网络模型之间主要的相似之处在于 OSI 模型第 3 层和第 4 层。OSI 模型第 3 层是网络层，几乎全部用于论述和记录发生在所有数据网络中的用于编址并在网际网络中路由消息的过程。Internet 协议(IP)是 TCP/IP 协议簇中包含第 3 层所述功能的协议。

OSI 模型的第 4 层是传输层，通常用于描述管理源主机和目的主机之间各个会话的一般服务或功能。这些功能包括确认、错误恢复和定序。传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)这两个 TCP/IP 协议提供了这一层需要的功能。

TCP/IP 应用层包括许多协议，为各种最终用户应用程序提供特定功能。OSI 模型第 5 层、第 6 层和第 7 层供应用程序软件开发人员和厂商参考，用于生产需要访问网络进行通信的产品。

2.5 网络编址 2.5.1 网络中的编址

OSI 模型描述了对数据进行编码、格式化、分段和封装以便通过网络传输的过程。从源设备向目的设备发送的数据流可以划分为多个片段，并与从其它源主机传输到其它目的地址的消息交替发送。随时都有数十亿这类信息片段在网络上传输。因此，每个数据片段必须包含充分的标识信息才能到达正确目的地。

为了将数据从一台主机上运行的源应用程序成功传送到另一台主机上运行的目的应用程序，必须包含几种不同类型的地址。我们可以使用 OSI 模型作为依据，了解每一层需要的不同地址和标识符。

2.5.2 数据送达终端设备

在封装过程中，当数据在源主机上沿协议栈向下传输时添加了地址标识符。正如有多层协议要对数据进行一定的准备工作以便将其传输到目的地一样，也有多层编址用于确保其传送。

第一个标识符是主机的物理地址，包含于第 2 层 PDU（称为帧）的帧头中。第 2 层涉及报文在单一本地网络中的传输。第 2 层地址在本地网络中是唯一的，代表物理介质上的终端设备地址。在使用以太网的 LAN 中，此地址称为介质访问控制(MAC)地址。当两台终端设备在本地以太网络中通信时，它们之间交换的帧包含目的 MAC 地址和源 MAC 地址。一旦目的主机成功接收帧后，会删除第 2 层地址信息，因为数据已经解封并沿协议栈上移到第 3 层。

2.5.3 数据通过网际网络

第 3 层协议主要用于在网际网络内将数据从一个本地网络移动到另一个本地网络。第 2 层地址仅仅用于同一个本地网络中不同设备之间的通信，而第 3 层地址则必须包括供中间网络设备定位其它网络中主机的标识符。在 TCP/IP 协议簇中，IP 主机地址中包括有关该主机所在网络的信息。

中间网络设备（通常是路由器）在每个本地网络的边界解封帧，以便读取数据包（第 3 层 PDU）报头中包含的目的主机地址。路由器使用此地址的网络标识符部分来确定到达目的主机应采用的路径。一旦路径确定后，路由器会将数据包封装到新的帧中，然后将其发送到目的终端设备。当帧到达最终目的时，将删除帧和数据包的报头并将数据上移到第 4 层。

2.5.4 数据到达正确的应用程序

在第 4 层，PDU 报头中包含的信息并未标识目的主机或目的网络。它真正标识的是在目的主机设备上运行并且将要对送达的数据进行操作的特定进程或服务。无论主机是 Internet 上的客户端还是服务器，都可以同时运行多个网络应用程序。使用 PC 的人通常都在运行电子邮件客户端的同时运行 Web 浏览器、即时消息程序和若干流媒体，甚至可能还同时运行游戏。这一切独立运行的程序都是典型的单独进程。

查看网页至少要调用一个网络进程。单击超链接会导致 Web 浏览器与 Web 服务器通信。与此同时，电子邮件客户端可能正在后台发送和接收电子邮件，而一位同事或朋友可能正在发送即时消息。假设某台计算机只有一个网络接口。由该 PC 上运行的应用程序创建的所有数据流都要通过这一个接口出入，但是即时消息不会在字处理程序文档中弹出，电子邮件也不会在游戏中显示。

这是因为在源主机和目的主机上运行的单独进程会彼此通信。每种应用程序或服务在第 4 层都由一个端口号来代表。设备之间的独有的对话则用代表两个正在通信的应用程序的一对第 4 层源端口号和目的端口号来标识。主机收到数据时会检查端口号，从而确定哪个应用程序或进程是该数据的正确目的。

第二篇：课题2氧气教案-

课题2 氧气教案

一、教学目标

1、认识氧气能与许多物质发生化学反应、氧气的化学性质比较活泼。

2、认识化合反应，氧化反应。

3、认识化学反应中的能量变化及一些化学反应现象。

4、知道氧气在生产和生活中德重要用途。

5、学习从具体到抽象，从个别到一般的归纳方法。

二、教学重点和难点

重点：氧气的化学性质以及化学反应的概念。难点：理解氧气的化学性质比较活泼。

三、课时安排

1课时

四、教与学互动设计

一、创设情境，导入新课 导入语

演示，将一根燃着的木条，放入装有氧气的集气瓶中，木条燃烧得更旺。大家想知道瓶内盛放的是什么气体吗？今天我们大家一起来认识探讨一下氧气的有关性质吧。

二、合作交流与探究

一、氧气的物理性质

【活动1】 取一瓶氧气，让学生们认真观察

【提问】同学们通过观察，氧气有哪些物理性质？（小结）

1、氧气是一种无色无味的气体（通常状况下）。

2、氧气的密度比空气略大。

3、氧气不易溶于水。

4、氧气的气、液、固三态颜色。

二、氧气的化学性质: 【活动2】 氧气又有哪些化学性质？

【演示】 将带火星的木条，伸入盛有的集气瓶中，让学生认真观察。【提问】 氧气能使带火星的木条复燃，说明什么？ 学生归纳总结 说明了氧气能支持燃烧。

（点拨启发）（1）氧气的检验方法（2）氧气的验满方法 【活动3】

【演示】 硫在空气中燃烧与在纯氧中燃烧。

【探讨交流】 硫在空气中燃烧现象 ：产生有刺激气味的气体，发出淡蓝色火焰。硫在纯氧中燃烧现象 ：产生有刺激气味的气体，发出蓝紫色火焰。【点拔交流】实验结论：硫氧气二氧化碳。

【活动4】

【演示】铁丝在氧气中燃烧

【合作探讨交流】 铁丝在氧气中燃烧现象：火星四射，有黑色固体生成。【点拨交流】实验结论：铁氧气四氧化三铁(讨论归纳)

点燃点燃

1、集气瓶中预先装少量水有何作用？

2、火柴起什么作用？

3、为何火柴快燃尽时，才将铁丝伸入氧气瓶中？

4、铁丝为何要绕成螺旋状？ 【活动5】

（提问）通过以上几个实验，你能得出哪些结论？(小结)

1、可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈。

2、某些物质在空气中不能燃烧，在氧气中能燃烧，说明氧气的化学性质比较活泼。

3、物质在空气中燃烧，实际上是与其中氧气发生反应。由于空气中氧气的含量较少，因此在空气中燃烧不如在氧气中剧烈。即物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。

4、氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在常温下或一定条件下，能够与多种物质发生化学反应。

三、交流理解，巩固提高

1、学生交流讨论P36习题1-5,①②③

四、化合反应 氧化反应

【活动1】让四位学生演板：木炭、硫、磷、铁丝在氧气中燃烧的化学反应的文字表达式。然后评讲演板情况。【提问】：上述四个反应有什么共同特征？。【讨论交流归纳】：

1、上述四个反应的共同特征有：（1）反应物都是两种生成物只有一种。（2）反应条件都是点燃。（3）反应物都是物质与氧气反应。（4）反应物都是固体与气体反应。【提示】

1.象上述：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，叫做化合反应

2.物质与氧发生的反应也叫氧化反应。物质与氧气反应时表里为失氧，故而氧气具有氧化性，是一种常见的氧化剂。【提问】：在日常生活中，我们接触到许多物质与氧化发生的化学反应----氧化反应，有的进行很剧烈，如物质在空气中以及在氧气中燃烧。还有进行不易被人觉察，如哪些？ 【讨论交流】：人和动植物的呼吸，食物的的腐败，金属的锈蚀，酒和醋的酿造等。【归纳总结】：进行很缓慢的不易觉察的氧化反应叫做缓慢氧化。

五、氧气的用途：供给呼吸，支持燃烧。

六、应用迁移，巩固提高

1、课堂练习

()

1、关于氧气性质的叙述正确的是：

A、它是人类生存不可缺少的物质 B、它是具有轻微刺激性气味的气体 C、它可以燃烧

D、它可以溶于水()

2、下列说法正确的是：

A ．由于氧气可以燃烧，所以可燃物在氧气中燃烧更旺 B ．鱼类能在水中生活，说明氧气易溶于水 C ．人的衰老过程是缓慢氧化过程

D ．人的生存需要氧气，所以空气中氧气的含量越多越好

()

3、氧气是我们身边常见的物质，以下叙述不正确的是： A．氧气具有可燃性

B ．氧气能提供动植物呼吸

C ．氧气能支持燃烧

D ．某些物质在空气中不能燃烧，但在氧气中能燃烧

第三篇：课题2化学肥料教案

课题2化学肥料

教学目标:了解常见化肥的种类和作用,学会化肥的简易鉴别培养知识归纳和表达能力,.培养观察分析实验探究能力感受化学对农业生产的巨大作用,树立学以至用的理想

重点和难点:

化肥的分类和鉴别

教学准备:

多媒体投影,药品:氯化铵 硫酸铵 碳酸氢铵 磷矿粉 过磷酸钙 硫酸钾 氯化钾 各一瓶有标签, 尿素 氯化铵 碳酸氢铵 磷矿粉 过磷酸钙 硫酸钾 氯化钾 硝酸钾各一大瓶,贴纸,火柴盒,研钵,药匙

教学设计:

同学们,春天是播种的季节,俗话说,庄稼一只花,全靠肥当家.化肥是农业增产的有力措施.今天我们一起来参加一场春季化肥交易会.参加本次交易会的有四家化肥厂,分别是氮肥厂 磷肥厂 钾肥厂 复合肥厂 ,任命厂方代表:四名.7人小组.给产品,其他为客户,给贴纸.氮肥厂:尿素(尿素代替)等

磷肥厂:磷矿粉等

钾肥厂:硫酸钾(氯化钾代替)

复合肥厂:硝酸钾(过磷酸钙代替)

自学课本76-78页,给出自学问题.书上有的划下来.找不到的集体解答.讨论广告词:参考关键词:作用缺乏症化肥种类

厂方代表上台发言,推销自己的产品,.可以尽情吆喝,但是不可以忽悠我们消费者限时两分钟分钟.客户自主选择化肥.化肥推销出去越多的为优胜.领一组实验仪器下去.氮肥推销2种,尿素 氯化铵(其中碳酸氢铵冒充尿素)分别放在纸上,磷肥推销两种磷矿粉,过磷酸钙,钾肥推销两种氯化钾,硫酸钾 复合肥推销一种硝酸钾用过磷酸钙代替.无购物抽奖环节:回答对问题者领奖品判断什么肥

2总结各种化肥的作用,种类和缺乏症氮的固定张大爷发问

明天是3.15消费者权益日,我们要严厉打击不法商贩,打击假冒伪劣,如何鉴别我们买到的化肥是真的呢?

二化肥的简易鉴别

演示实验.填书上表格.总结方法:一看 二闻 三溶 四加熟石灰研磨

原理:

根据需要选择合适的方法鉴别你所得到的化肥?找出不法商贩

学生反馈:

学生上台推销这种形式更能激发学生的积极性,对于推销员来说在演讲过程中对该种化肥的知识进行了再加工,很生动,幽默,这堂课学生普遍感觉很精彩,很生动,提高了化学学习的兴趣.建议:还要增加学生间的互动,在课前就布置让大家充分准备,充分讨论.中间抢购化肥有些乱,多一点课本知识,.发言词太夸张,应实际些,更注重讲解化肥的作用,更让买家放心,答题发奖的方式提高了,时间分配不够,化肥的鉴别很仓促,.重点应该是放在鉴别的地方.也可以举行辩论赛,大家参与度更高些,

第四篇：课题2 氧气(教案)

课题2 氧气（第一课时）

一.教学目标

1.了解氧气的物理性质，初步掌握氧气的化学性质

2.通过对氧气化学性质的实验，培养学生观察和描述实验现象的 能力；及通过实验来研究物质及其变化的科学方法

3.通过对实验现象的观察和描述及对氧气化学性质的归纳，逐步 培养学生严谨的科学态度。

二.教学重难点 重点：氧气的化学性质 难点1.培养学生的探究意识。

2.培养学生主动观察、思维、动手实验能力、语言表达的完整和准 确性。

3.培养学生由浅到深，由简单到复杂逐步认识物质的能力。三.教学过程 [一]复习回顾

1.如何检验一瓶气体是氧气？ 2.如何区分氧气和空气？

3.你知道氧气有哪些物理性质和化学性质？ [二]新课讲授

一、氧气的物理性质

【活动1】 取一瓶氧气，让学生们认真观察 【提问】同学们通过观察，氧气有哪些物理性质？

（小结）

1、氧气是一种无色无味的气体（通常状况下）。

2、氧气的密度比空气略大。

3、氧气不易溶于水

4、氧气的气、液、固三态颜色。

二、氧气的化学性质: 【活动2】氧气有哪些化学性质？氧气能使带火星的木条复燃，说明什么？

学生归纳总结： 说明了氧气能支持燃烧。（点拨启发）（1）氧气的检验方法（2）氧气的验满方法 【活动探究1】 硫在空气中燃烧与在纯氧中燃烧。【探讨交流】 硫在空气中燃烧现象 _____________ 硫在纯氧中燃烧现象 _________________________

【点拔交流】1.瓶底装水的目的？

2.反应表达式： 

【活动探究2】 木炭在氧气中和空气中燃烧

【探讨交流】 碳在空气中燃烧现象 _______________ 碳在纯氧中燃烧现象 _________________________ 【点拔交流】1.木炭应缓慢伸入还是快速伸入？ 2.向反应后的集气瓶中倒入少量的____________, 3.反应表达式： 

【活动探究3】 铁丝在氧气中燃烧

【探讨交流】 铁丝在氧气中燃烧现象：_________________ 【点拨交流】实验结论：四氧化三铁氧气铁点燃 

(讨论归纳)

1、集气瓶中预先装少量水有何作用？____________

2、火柴起什么作用？____________________________________

3、为何火柴快燃尽时，才将铁丝伸入氧气瓶中？____________

4、铁丝为何要绕成螺旋状？______________________________ 【活动3】（提问）通过以上几个实验，你能得出哪些结论？(小结)

1、可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈。

2、某些物质在空气中不能燃烧，在氧气中能燃烧，说明氧气的化 学性质比较活泼。

3、物质在空气中燃烧，实际上是与其中氧气发生反应。由于空气中氧气的含量较少，因此在空气中燃烧不如在氧气中剧烈。即物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。

4、氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在常温下或一定条件下，能够与多种物质发生化学反应 四.课堂检测

1.下列关于O2的说法不科学的是（）A.常用带火星的木条来检验空气中的O2 B.硫在O2里燃烧产生明亮的蓝紫色火焰 C.工业上将空气液化后再进行分离来制取O2 D．加热KClO3制O2，可用MnO2作催化剂 2.下列说法错误的是（）A．红磷在氧气中燃烧时，产生大量白烟

B．木炭在氧气中燃烧时，发出白光，生成黑色固体 C．铁丝在氧气中剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体

D．硫粉在氧气中燃烧时，发出蓝紫色火焰，闻到刺激性气味 3.下列物质和氧气反应的生成物在常温下有液体的是

A．蜡烛 B．铝

C．磷

D．铁

4.下列操作中，能鉴别空气、氧气和氢气3瓶气体的是

A.观察气体颜色 B.插入燃着的木条 C.闻气体的气味 D.倒入澄清的石灰水

5.做铁丝在氧气中燃烧的实验时，集气瓶底要放少许细沙或水的原因是（）（A）使反应更激烈（B）使现象更明显（C）防止集气瓶底炸裂（D）防止火星四射

6.甲、乙、丙三个集气瓶中，分别盛有空气、氮气和氧气，用一根燃着的木条分别插入瓶中，依次观察到火焰熄灭、继续燃烧、燃烧更旺，则瓶中所盛气体分别是（）

A．氧气、氮气、空气 B.氮气、氧气、空气 C．空气、氧气、氮气 D．氮气、空气、氧气

7、标准状况下，某气体的密度是0.09g/L（空气的密度是1.29g/L），该气体难溶于水，在实验室收集该气体（）

A、只能用排水法 B、只能用向下排空气法 C、既能用排水法又能用向下排空气法 D、既能用排水法又能用向上排空气法

8． 在实验室用向上排空气法收集氧气时，检验是否收集满的方法是（）A．用点燃的木条伸入集气瓶中 B．用带火星的木条伸入集气瓶中 C．用点燃的木条靠近集气瓶口 D．用带火星的木条靠近集气瓶口

9.根据下列现象说明空气中存在着某种气体物质，请将该物质写在题后空格内：（1）酥脆的饼干放在空气中慢慢变软，说明空气中含有______________；

（2）小白鼠在装有空气的密闭容器中可存活一段时间，说明空气中含有__________；

（3）植物在空气中能进行光合作用，说明空气中含有_____________；（4）空气还是制造氮肥的原料，这说明空气中含有_______________.五.板书设计 课题2 氧气 一.氧气的物理性质 1.氧气不易溶于水 2.氧气密度比空气略大 3.氧气——液氧——固氧

二.氧气的化学性质 1.与硫反应（1）现象：（2）反应表达式：（3）注意事项： 2.与木炭反应（1）现象：（2）反应表达式：（3）注意事项： 3.与铁反应（1）现象：（2）反应表达式：（3）注意事项：

第五篇：平衡膳食(课题2教案

课题2 《平衡膳食》教案

山东省单县一中

王晓婧2009、3 【教学目标】：

1．了解膳食结构的含义，能正确认识平衡膳食宝塔，并运用平衡膳食宝塔和有关数据，初步评价自己的食谱是否合理。

2．了解合理摄入营养物质的重要性，认识营养均衡与人体健康的关系。

3．帮助学生学会用科学知识指导实际生活的方法；提高学生的实践能力；提高学生的科学素养。

【情感态度价值观】

培养学生热爱生活、热爱祖国的情操，培养学生的合作精神，引导学生认识化学对提高人类生活质量方面的重要影响。

【教学方法】：

1．学生自主学习与交流研讨、归纳总结

2．实验探究法

3．情境激学法

4．现代教育技术辅助教学法

【教学重点、难点】：正确认识平衡膳食宝塔，运用平衡膳食宝塔和有关数据，评价并编制自己的食谱。

【教具】：多媒体及课件；

猕猴桃、橘子的果蔬汁；碘水、淀粉溶液 ；

锥形瓶、胶头滴管、量筒、托盘天平。

【教学时数】：1课时 【教学过程】：

[情境引入]：展示非洲难民，大头娃娃，佝偻症，肥胖的图片。

从饮食方面分析，这些人存在的问题是什么？（引导学生由营养素的角度回答）

[过渡]：民以食为天，一日三餐 “吃什么、吃多少”。是妈妈关心的我们关注的，吃 什么就是食物的种类问题，吃多少是数量的问题。人们摄入的食物种类及其数量的相 对构成就是膳食结构。这个问题处理不好，身体就会出问题。你的膳食结构合理吗？ [课件展示] [交流与研讨]：

昨天做的问卷调查，小组内交流各自的一日三餐情况调查表，展示某组的食谱。【课件】讨论：

1、估计妈妈基于哪那些因素考虑为 你做的一日三餐?

2、你是基于哪那些因素考虑选择你 的饮食的？

3、阐述自己饮食结构的科学性及存在哪些问题。

4、看哪位同学的膳食结构更合理？

引导学生回答：口味，方便，营养，吃饱。是否考虑食物合理搭配，干湿，荤素 【过渡】应该怎样吃，吃什么，吃多少？

中国营养学会向人民推荐居民平衡膳食宝塔

针对自己的饮食情况与中国居民平衡膳食宝塔进行比较（2008年1月15号最新公布的膳食宝塔，和你的97版的相比最明显的区别是什么）你有什么发现？提出自己关心的问题。一：探索膳食结构

[多媒体显示膳食宝塔] 思考下列问题 ：

膳食宝塔可分几层？

每层有哪些食物，它们的比例如何？ 【总结过渡】

平衡膳食宝塔在食物种类和建议摄入量上都可以对我们进行指导，食物为什么要

种类多样，数量充足。很多同学认为我平时并没有天天按照宝塔的构成吃，身体一直很好啊。那么平衡膳食宝塔是考虑了那些因素建立起来的呢？

【互动问答】以我为例因为工作比较紧张，生活没规律，最近牙龈出血易感冒，大家说可能是缺乏什么？（回答缺乏VC）

大家说应该多吃点什么？(回答水果和蔬菜)什么水果和蔬菜都行吗？你可以推荐几种吗？

提示，参照表2-1-1，VC含量较高的水果和蔬菜，辣椒，西红柿，猕猴桃、橘子等 在大家建议下我买了猕猴桃、橘子

让我如何相信你呢，是不是含有VC，帮我做个实验

我还想知道吃哪一种补充起来更为有效啊，大家帮我做个实验，探究猕猴桃、橘子中是否含有维生素C。若含，哪个VC含量更高？ 【实验探究】：不同的蔬菜和水果中有无维生素C，含量有无差别

知识支持：维生素C是易溶于水的具有较强还原性的物质，广泛存在于蔬菜和水果中。

常见的氧化剂：I

2原

理：使等量的碘的淀粉溶液褪色，那种果汁的用量越小则其含量越大。用

品：滴管、锥形瓶、量筒、果蔬汁、碘水、淀粉溶液。【实验设计】：小组讨论：

1、.如何检验是否含有维生素C（回答据维生素C的还原性，能否使碘的淀粉溶液褪色）

2、维生素C的含量有无差别，后汇报。根据消耗果蔬汁的滴数 【实验过程】：

1、榨汁、称取等质量的猕猴桃和橘子，榨汁机榨汁后调整使果汁体积相同

2、各取5ml碘的溶液在锥形瓶内。再加1滴淀粉溶液

3、分别逐滴加入果蔬汁，边滴边振荡，直至溶液刚好褪色为止。

4、分别记录消耗果蔬汁的滴数。

（实验结束后，请整理好仪器放在右上角，请小组代表汇报实验结果）【分组回答后总结】：都含有维生素C，含量：猕猴桃大于橘子。【互动问答】

我选择猕猴桃，你能告诉我一天要吃多少猕猴桃吗？依据是什么？（还要知道哪些数据，引导学生回答）

1、猕猴桃中维生素C的含量；

2、人体每天所需要的维生素C的量。

营养学家已经为我们提供了这两个数据，请看课件：表2-2-2；表2-2-3，查找你关注的信息 结论：观察表2-2-2，含量62毫克，表2-2-3人体每天所需要的维生素C的量

需要60毫克，所以吃每天一个就够了。我们就知道了平衡膳食宝塔中水果及建议摄入量就是这样得到的。继续观察表2-2-2 横向观察问题一：各种食物含的营养素的含量一样吗？主要营养素是什么？ 纵向观察问题二：各种食物含有的营养素是单一的吗?（不单一）

谷类是糖类和维生素B的主要来源；畜禽肉、鱼虾、蛋类等能提供优质蛋白质；蔬菜和水果类 是某些维生素、无机盐和膳食纤维的主要来源；水果还能提供一些利于食物消化的无机盐油脂，主要是提供脂肪特别是必需高级脂肪酸，根据各种食物的营养价值合理的选用。通常选择营养素种类多，营养素含量丰富，易于被人体消化吸收利用的食物。

【结论】：

人体需要的营养素存在于不同的食物中；

不同种类的食物提供的主要营养素不同； 同种营养素在不同食物中的含量不同。【总结过渡】：其实我们刚才的探究过程也为科学指导我们的饮食提供了解决的方法，各种营养素人体需要多少？什么食物可以提供？其中含量是多少？需要多少食物？ 了解了食物和营养素的关系，就可以根据我们的需要进行选择适当的食物了，比如，我们每天吃馒头吃多少。

观察表2-2-3给出了能量的值，比如少年男子需要能量为每天11700KJ能量，我们能否通过计算，确定少年男子每日所需的糖类、油脂、蛋白质的质量范围。参考一：

高中男生每日消耗能量为11700kJ.，糖类、油脂、蛋白质的合理供热比例为60-70%、20-25%、10-15%。参考二：

每克糖类、脂肪、蛋白质在体内氧化产生的热能分别为：16.7KJ

37.7 KJ

16.7KJ.计算：

蛋白质g70-105 g脂肪62-78g 糖类g420-490 通过这个表我们了解了人体每天所需的糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐等营养素的量

问题一：每天必须严格的按照这个量吃东西吗？为什么。【课件】：刘翔春节期间体重暴涨30斤，被迫减肥（营养素供给和消耗动态平衡）

某超女为瘦身一月未吃米饭，某周食谱如下： 早餐：一个苹果，一杯牛奶。午餐：清炖鱼一盘，素炒白菜一盘 晚餐：果汁一杯，酸奶一盒

成功瘦身，但四肢无力，几欲晕倒，请分析该食谱的功效及不足之处，问题二：菲尔普斯是08奥运最耀眼的明星，他每天的食谱如下：

早餐：3个煎蛋三明治，2杯咖啡，5个鸡蛋饼，一碗玉米粥，3片法式吐司，3块巧克力煎饼；

午餐：1磅意大利通心粉，2个火腿芝士三明治，能量饮料(1000卡路里)；

晚餐：1磅意大利通心粉，1大块比萨，能量饮料(1000卡路里)。这相当于五人的食量，吃下这么多东西对他的健康有益吗？

不同的个体运动量，工作或者环境不同，营养素的需求量存在差异。问题一：编制食谱我们要考虑哪些问题？

1、确定各营养素及食物的用量

2、该个体的年龄、性别、劳动强度、饮食习惯，食物供给的种类、数量、价格

3、达到各种营养素的平衡，合理搭配一日三餐 俗话说：早餐要吃好，午餐要吃饱，晚餐要吃少。【课件】合理搭配一日三餐 【学以致用】：请根据所在家或者学校实际生活状况，、为自己或家人编制一个更我合理的食谱。

[倡议]：请你给全校同学发个号召：使大家都来关注自己和家人的饮食状况。关心身边同学们，大家课下可以再充分讨论，定一个题目，如“关心饮食，关爱自己”“合理膳食、健康你我”等，提几条切实可行的建议。[教师与学生问题交流反馈]：

[学生学习评价]：

【教学反思】：

《化学与生活》

主题2 摄取益于健康的食物

课题2

平衡膳食教案

山东省单县一中 王晓婧2009、5