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::={
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::={
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。