教案《计算机网络》

教案
课程名称：《计算机网络》
授课对象：
授课章节：第三章 TCP/IP协议第一节 IP编址方案
课时安排：2节课 90分钟
授课教师：
一、教学目的与要求
1.掌握IP地址的概念、格式和分类；
2.掌握子网掩码的作用及划分子网的方法。

二、教学重点与难点
1.教学重点：IP地址的格式和分类；
2.教学难点：IP地址的格式和分类、通过子网掩码划分子网的方法。

三、教学方式
以理论讲授为主，通过课堂提问、讨论的方式开展互动，加强教学效果。

四、教学过程的设计和组织
第三章 TCP/IP协议
首先回顾前面章节所讲的计算机网络体系结构，引出网络分层协议的工业应用标准——TCP/IP协议。

思考并讨论以下问题：
1.现实生活中我们用身份证来标识每一个公民，在复杂的网络世界如何标识
每一台计算机
2.学校采用学校->学院->系->专业->班级的分层体系管理学生，网络世界如
何管理计算机呢
3分钟左右，让学生举手回答，可能有以下情况：
对第一问：一种情况是给网络中每台计算机取一个名字；或者给每一台计算
机一个编号……
对第二问：一种情况是我们将网络按照行政区域分层管理；或者将计算机网络按照类似于学校分层管理的方式管理……
讨论中有可能出现继续提问：取名字如何保证统一性；编号如何保证唯一性；分层如何确定层次性……
教师根据上述问题及其讨论情况开展点评，指出IP地址就是用来标识网络中计算机的编址方案，不仅解决了第一个问题，也同时解决了网络计算机的层次问题。

第一分节 IP编址方案
1．IP地址定义和作用
对比现实生活中身份证制度，不管某个人什么名字、什么民族、什么地区、
什么性别，但都有唯一的18位身份标识，参照身份证制度提出IP地址概念。

IP地址：就是因特网上的每台主机被分配的唯一地址，也称为互联网地址，用于所有与该主机的通信中。

举例IP地址和我们的家庭地址的联系；IP地址与电话号码的联系。

思考：为什么要使用IP地址（2分钟）
原因（在同学们回答基础上归纳提出）：
可以通过IP地址屏蔽各种物理网络的地址差异；
每种网络都有各自的技术特点，其物理地址各不相同；
统一物理地址的表示方法不现实；
互联网对各种物理网络地址的“统一”可以通过IP地址在网络层完成。

2．IP地址的格式
提问：再次对比IP地址和身份证编号，提问学生身份证编码的格式如何，
是否对IP地址的设计有借鉴作用。

身份证号编码的规则1-2位表示省、自治区、直辖市代码，3-4位表示地级市、盟、自治州代码，5-6位表示区县代码；7-14位表示出生年月日；15-17位为顺序号，18位为校验码。

根据上述分析得出其编制规则，即地区编码+出生日期+区分码。

由此引出IP地址的格式。

一个完整的IP的地址由一组32位(bit)二进制组成，每8位为一个分段(Segment)，共分为4段，段与段之间用小圆点.隔开。

如：
这种表示方式称为“点分二进制表示法”。

提问：点分二进制表示法有什么弊端
根据学生回答，指出点分二进制表示法的弊端：
数字太长，记忆不方便，书写不方便，
而且非专业人士难以读懂。

解决办法：
引出改进的表示方法——点分十进制计数表示法，利用表格回顾二进制——十进制之间转换方法（根据学生对进制转换情况可以适当复习一下），同时讲解点分十进制表示法。

二进制和十进制之间的关系：
（板书演示转换过程）将上述IP用点分十进制计数法表示。

练习（2分钟）：将IP地址
对该表示法进行课堂总结：
（1）每一个IP地址由四段组成；
（2）每段用小数点隔开；
（3）每个数字的取值范围在0-255之间。

借鉴身份证的分段编码规则，IP地址也由网络号和主机号两段构成。

表示为：IP-address::={<network-number>,<host-number>} 3．IP地址的分类
NIC(国际网络信息中心)将IP地址分成五类，A类，B类，C类，D类和E类。

通过列表方式进行演示。

思考并计算：各类IP地址的类别和规模。

根据学生计算情况，给出常用的三类IP地址的比较：
课堂讨论：
（1）三类IP地址如何区分
（2）加入某公司要建立一个拥有1500台计算机规模的网络，可以采用什么类型的IP地址；加入要建立一个拥有200台计算机规模的网络，可采用什
么类型的IP地址
课堂教学总结：
教师在讲授网络地址与主机地址时采用恰当的类比：如确定某个同学所在的位置，网络地址好比同学的班级，主机地址类似同学的座位号。

进一步通过上述三个讨论引导学生对三类IP地址概念的理解掌握并回答三个问题。

（1）判断某个IP地址属于哪类网络：看第一个数字0-127A网，128-191B 网，192-223C网。

（2）1500台主机大于254小于65534，应采用B类网络。

200台计算机应采用C类网络。

第二分节子网掩码
1．子网掩码
思考（2分钟）：IP地址是32位二进制，分为网络部分和主机部分，任意给定一个IP地址，如何区分哪些位表示网络，哪些位表示主机
根据讨论引出子网掩码：网络管理员使用子网掩码来区分IP地址中的网络号和主机号。

子网掩码将所有的网络位用1标识，主机用0 标识。

子网掩码就像一个过滤器，把一个完整的IP地址的网络部分和主机部分成功分离。

分离方法：当用子网掩码和任意IP地址进行按位取与操作时，就可以得到该地址的网络地址；剩下的位即为主机地址。

解（板书该过程，通过例子讲解求网络号和主机号的方法）：
①将十进制IP地址转换成二进制
二进制00001001 00000001
十进制192 9 200 1
②将十进制子网掩码转换成二进制
二进制00000000
十进制255 255 255 0
③将二进制IP地址和二进制子网掩码进行按位与操作
IP地址00001001
00000000
与操作00001001 00000000
④
二进制00001001 00000000
十进制 192 9 200 0
⑤
2．缺省子网掩码
当未划分子网，对应的网络号位都是1，主机号都置0。

子网掩码作用就是判断两个需要通信的主机是否需要通过网络转发，如果两个主机在同一子网内，就可以直接通信，如果两个主机不在同一个子网中，则需要寻找路径进行通信。

子网掩码必须与IP地址结合使用。

3．子网划分
思考：回顾A、B、C类IP地址，讨论存在的问题及解决办法（2分钟）。

教师总结：
A类网络规模太大，每个网络规模达到上千万台计算机，导致数以百万计的A类地址资源被浪费，C类地址比较适合中小型企业使用，但是严重不够用。

解决办法：可以通过划分子网的方法解决该类问题。

（1）子网划分的基本思路
划分子网是一个单位内部的事情，单位对外仍然表现为没有划分子网的
网络。

从主机号借用若干位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应
减少了若干位，通过划分子网调整网络规模，可以将大型网络划小，也
可以将小型网络聚大。

IP-address::={<network-number>，<subnet-number>,<host-number>}凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数
据报的目的网络号，先找到连接在本单位网络上的路由器。

然后此路由
器在收到IP数据报后，再按目的网络号，子网号找到目的子网。

最后将
IP数据报直接交付给目的主机。

（2）子网划分的基本方法
Step1：将要划分的子网数目转换为2的m次方，如果不是恰好为2的次方，则取大为原则，即大于最接近该数且为2的幂，如要划分6个子网，取8，则取23。

S
Step3：确定子网号及子网IP地址范围。

将所占用的位依次取0 和1进行排列
组合，按从小到大的顺序排列即可得到子网号及相应的IP地址范围。

【例2】
第一步定义子网掩码
①将要划分的子网数目转换为2的次方，4=22。

②取22的幂，m=2。

③——
第二步确定子网号和子网的IP地址范围
4个子网的的子网号如下（从小到大顺序排列）：
从而四个子网的IP地址范围如下：
①二进制00001001 00000000 (00111111)
十进制192 9 200 0
②二进制00001001 01000000 (01111111)
十进制192 9 200 64
③二进制00001001 …
十进制192 9 200 128
④二进制00001001 …
十进制192 9 200 192
即子网IP地址范围分别为：
【注意提醒学生】实际情况下，全0 地址和全1地址是不能使用的，也就是说，这样划分的每个子网有64台主机，但实际使用只有62台。

（3）课堂练习
五、总结
通过本次课学习，同学们可以学到：
1.从互联网IP寻址的角度理解为什么要采用IP地址；
2.掌握IP地址的结构及表示方法；
3.IP地址的分类，每个类别下主机数和网络数计算方法；
4.子网掩码及其作用；
5.掌握子网划分的基本思想及具体操作过程。