优秀教案(计算机网络基础)

计算机网络基础（公开课）教案目录——数据链路层-CSMA/CD协议讲授人：XXX1、授课信息 (1)2、教学设计 (2)2.1、过程设计 (2)2.2、步骤设计 (2)2.1、板书设计 (3)3、教学内容 (4)3.1、复习导入 (4)3.2、CSMA/CD产生 (5)3.3、CSMA/CD确立 (7)3.4、小结作业 (7)课程题目：计算机网络基础（附：教学设计）说明：在讨论阶段提出的问题根据学生的反应灵活应用教学设计板书设计Part11、网络协议的概念——规则、标准2、网络协议的作用——交通规则3、学习协议的方法(1)不孤立 (2)勤思考 (3)敢质疑Part21、主机的标识——MAC 地址2、主机交流方式——广播3、碰撞的产生——同一媒介4、碰撞的避免——侦听网络5、碰撞的处理——停止等待Part3CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 。

1、CS(Carrier Sense)：载波监听2、MA(Multiple Access)：多点接入3、CD(Collision Detection)：碰撞检测Part4 (非板书)小结并对学生作业提出更高要求作业：用自己的语言描述今天所讲的协议，并对协议提出自己的看法和意见内容讲解第一部分：复习之前内容，引入新授内容同学们，之前在物理层，我们一起学习了若干传输媒体，还记得有哪些吗？对了，有线的有：双绞线、同轴电缆和光纤；无线的有，微波、红外线和激光。

学生需要思考的问题：有了这些传输介质，我们的主机就可以上网吗？例如：在你们宿舍里，你们的电脑插上网络就可以连接Internet吗？对学生的各种回答作总结，单有物理媒体是不够的，还需要网络协议的支持，那么什么是网络协议呢？（引出网络协议的概念）协议概念●协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol)，简称为协议。

●网络协议在网络中的作用，类比城市交通的法律法规。

与法律法规一样协议的也不是完美的，需要不断的更新修订。

在我们网络里有需要通信协议，这些协议在网络传输中的作用至关重要，需要我们学习和理解，以下是我给大家推荐的学习方法：1)协议不是孤立的，应用于某一网络环境，并且与其他协议协同工作。

2)协议不是完美的，学习协议需要有自己的观点和看法，大胆地提出自己的意见。

3)尽信书不如无书，课本的描述不一定准确，对于有疑问的处，求助于网络是很好的选择。

那么我们今天来学习处于数据链路层中的第一个网络协议：CSMA/CD，希望同学们能够掌握和应用。

第二部分：CSMA/CD 的产生最初的局域网是将许多计算机都连接到一根总线上。

当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因为在那个时代普遍认为“有源器件不可靠，而无源的电缆才是最可靠的”。

（演示动画）同学们大家看这个图，或许有些同学认出这是一个总线式的架构。

ABCDE 5台计算机连接在同一根电缆上，这根电缆是没有电源供给的。

这5台电脑就像是我们这个教室里的同学们，而电脑之间相互“交流”的电缆就像是同学们之间相互交流的媒介——空气。

这样连接有什么好处呢？大家想一想，在我们这个教室里，如果此刻进来一位同学，或者出去一位同学，会对我们的交流沟通产生影响吗？ 学生回答：不会对了，确实不会产生多大的影响，那么在我们这个拓扑图里如果增加一台电脑，或者断开一台电脑，对我们整个网络通信是没有影响的，这就是我们这种网络的特点。

那么接下来请同学们思考一个问题：在这个总线式架构中，主机A 如何访问主机B 呢？就像在这个教室里，我如果想要跟某个同学交流，我应该需要怎么做呢？例如，我说“Hi ，你好吗？”，同学们知道我在跟谁说呢？不知道吧？所以如果我要跟张三同学问好，我必须怎么呢？学生回答：加上“张三”这个名字嗯，很好，我应该这样说：“张三，你好吗？”。

在我发出的消息里加上接收人的姓名。

所以在我们这个网络里，每一台主机都有C A EB一个“姓名”，当然，我们网络里不能叫姓名，我们称为“标识”，在我们的局域网里这个“标识”就是MAC地址，它存放在网卡里，由48个比特位组成，具有全球唯一性，所以任意一个网络里的任意两台主机的MAC地址都不同，不会发生“重名”现象。

那么，在这个网络里B向D发送数据，其他主机如A、C、E能不能收到呢？（学生讨论分析）打个比方，在我们这个教室里，我对张三同学说“张三，你好吗？”，大家都能听到吗？对，是的，大家都能够听到。

在我们这个网络里，任意两个主机之间发送信息，其他主机都能够收到。

因此在我们这个网络里发送信息的方式是广播。

接下来一个问题，B向D发送数据，为何只有D接受，而其他主机不接受？（学生讨论分析）这就好像我现在说：“张三，你好吗？”大家都听得到，可是你们回应我吗？不回应！因为我信息里有明确的指向“张三”，所以只有张三同学回应。

同样的在我们这个网络里，B在向D发送数据时，数据中带有D的标识（MAC地址），而网络上的每一台主机都在侦听网络。

当有数据过来时，将数据包中的目的地址与自己网卡中的MAC地址相比对，如果相同则接受，反之则丢弃。

那么，问同学们一个问题：B和C同时发送消息时，会不会相互有影响。

（学生讨论分析）再次用我们教室里的同学们做一个类比，如果老师在讲台上给大家讲课，同时呢，有一位同学在大声讲话，那么同学们听课会不会受到影响呢，回答是肯定的，所以，老师在讲课的时候同学们要保持安静，这样才能好好听讲。

同样在我们所分析的这个网络里，也是不可以有两台主机同时发送消息的，因为当两个信号相遇，产生了信号叠加，导致所有的接受方无法辨识信号，我们说这两个信号产生了碰撞或者冲突。

接下来，请同学们思考下，请同学们想出一个办法避免碰撞。

（学生讨论分析）比如说，现在有多个同学想要说话，想要提出问题，这时候我们应该怎么办呢？如果大家都一起说话整个课堂就乱糟糟的了！所以大家需要举手，一个一个轮流着说话，这样才能清楚表达自己的信息。

所以在我们这个网络里，计算机发送信息也是“轮流”来的，当然，在我们这个架构中的计算机没那么聪明，它们不会“举手”，所以它们只能在发送消息之前侦听网络是否空闲，如果空闲就发送消息，反之则等待网络空闲再发送。

好的，这样我们似乎解决了问题了，请同学们再仔细思考下，在这种侦听网络空闲再发送的机制下，可以完全避免碰撞吗？（学生讨论分析）好的，分析得不错，有的同学想到了一个极端的问题。

如果有两台主机都要发送消息，而这时候它们侦听到的网络是空闲的，没有正在传输的信息，那么这两台主机都认为自己当前可以发送消息，于是接下来它们同时发送消息，就产生冲突了。

就像在我们这个班级，两个同学都要发言，他们都发现没有其他同学发言，所以就同时发言了，产生了“冲突”。

这种碰撞是不可避免的，那么我们就必须考虑一个问题：既然碰撞不可避免，那么碰撞之后如何处理？（学生讨论分析）比如在我们班级里，两个同学同时发言产生了“冲突”，这时候应该如何处理呢，这两个同学都应该停止发言，大家都“礼让”一段时间，然后在重新等待看有没有人发言。

我们这个网络架构里的处理方式跟我们现实生活类似：如果发生冲突了，那么发生冲突的多方，应该立即停止发送，随机等待一段时间后再开始侦听，重新准备发送。

注意了是“随机”等待一段时间那么通过这种“最初的网络”中的传输问题，进行分析和处理，就形成了一套解决方案。

在这里归纳一下：在同一信道的领域里，所有主机共享信道，每一时刻只能有一台主机通信，为了避免冲突，它们在发送消息之前侦听网络是否空闲，如果不空闲（有信息在发送），就等待一段时间，重新侦听网络。

如果空闲，立即发送消息。

消息在发送过程中，发送主机仍然侦听网络，监测本次发送的信息是否发生碰撞。

如果发生碰撞，立即停止，并随机等待一段时间，然后重新侦听并发送信息。

这就形成了我们今天接触的第一个局域网协议——CSMA/CD。

（本次教学示范到此为止）●实验模拟（选做，依据学生的接受能力和时间安排）使用CISCO模拟器，模拟冲突。

第三部分：CSMA/CD的确立接下来介绍一下CSMA/CD，就是我们刚才解决总线式网络冲突而形成的协议，它作为以太网的一个协调性解决方案，广泛应用于当前的局域网中。

●CSMA/CD 表示Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection。

●“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

●“载波监听”指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。

●“碰撞检测”计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。

（以下略）第四部分：小结1、本节课内容，是学生们学的第一个网络协议CSMA/CD，希望他们能够理解并掌握这个重要的协议。

在同一信道的领域里，所有主机共享信道，每一时刻只能有一台主机通信，为了避免冲突，它们在发送消息之前侦听网络是否空闲，如果不空闲（有信息在发送），就等待一段时间，重新侦听网络。

如果空闲，立即发送消息。

消息在发送过程中，发送主机仍然侦听网络，监测本次发送的信息是否发生碰撞。

如果发生碰撞，立即停止，并随机等待一段时间，然后重新侦听并发送信息。

CSMA/CD 表示Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。

“多点接入”：表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

“载波监听”：指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。

“碰撞检测”：计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。

2、布置课后任务查找关于所学协议的相关资料，例如其版本与改进。

3、通过本次课学习，培养学生们网络协议的学习方法。

作业：1、用自己的语言描述CSMA/CD的基本工作过程，请画图辅助说明。

2、请查阅相关的资料，描述CSMA/CD发展的历史及版本。