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第三章第二节网络的工作原理3．2．1数据的传输过程[教学目的]1、了解OSI模型中的各个层次2、了解TCP/IP协议的重要作用。[教学重点]1、OSI模型分层思想、功能。2、TCP/IP协议的重要地位[教学难点]1、OSI模型的理解[教学过程]一、导入：黑客自称只用六成功力就黑掉百度2006年9月12日晚上11时37分，百度发表声明，称其在12日下午遭受了有史以来最大的不明身份黑客攻击，百度搜索服务因此在全国各地出现近30分钟的故障。目前，百度已请公安机关介入协助侦查。据知情人士透露，该黑客攻击百度仅用了其六成功力。专家对此毫不奇怪：“对于高技术的黑客来说，攻击过程并不是公众想象的复杂。”黑客的技术很高明，但这是一种违法的行为，我们并不推崇这样的做法。我们必须知道，我们在上网的同时也暴露在黑客的眼皮底下，假如你是一个菜鸟，黑客很容易就能控制你的电脑，并作为跳板去攻击别人，这会使你处于中间受害人的位置。如果大家能把玩游戏的时间花在学习保护自我上，那么黑客会很难威胁到大家。二、内容分析1、邮政系统及其协议在讲解网络结构之前，让我们来看看现实生活中的邮政系统，参照这个邮政系统能使我们更容易理解网络结构。请大家看课本上的P55页上3.2.1数据传输过程中，图3-3邮政系统的分层模型。大家可以想象一下我们平时的写信寄信的过程。（请学生作答）如果信笺包裹出现丢失，我们应该怎么处理？（请学生作答）概括：首先，我们写好信后，要让这封信能寄出去，就得贴邮票。而邮票就是我们和邮政局的一个约定，我们付邮资给邮政局，那么邮局要负责帮我们把信送到。同样的，邮局和运输部门也有类似的约定。通过这一系列的约定，可以保证我们写的信能送到目的地。下面，我们根据这个图表来分析一下邮政分层模型。如图1所示，整个邮政分为了3个子系统，即三层，而每层内部及层与层之间都由不同的约定组成，这样分层最大的好处就是减轻邮政系统的复杂程度。如果一旦发生故障，就可以迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错。例如：用户信件丢失，则会去找邮政局解决，而不会直接去找运输部门，如果邮局查证不是自身的问题，便会去找运输部门来解决。询问学生是否知道最近邮资的变化？介绍邮资的最新变化。引出协议是不断变化的。这个邮政分层模型中的约定并非一成不变的，例如邮票。刚才我们所讲的，邮票作为用户和邮政局之间的约定，是可以随着社会当时的情况和政策做出相应改变的。2、OSI七层模型及其功能问：为什么要分层？既然分层有助于减轻问题的复杂程度，所以我们把网络分了层，这就是我们这节课所要学习的OSI七层模型。通过这个模型，我们在出现问题的时候能够迅速的找出并解决问题，提高网络传输的效率，国际标准化组织（ISO）于1984年提出了开放系统互连模型，也叫OSI模型。（见图2）接下来的问题是，我们如何理解这七层模型的具体含义及其功能？（见图3）下面请大家看课本P56图3-3：我们对照贸易的过程，来理解OSI模型。情境：在西班牙有一个商人，想把葡萄酒运到罗马去销售。让我们来一起看看整个贸易的过程。采用提示的方式，师生共同交流互动：1、零散的货物，如何运输？2、包装箱上的标签和说明，是否需要？是否要翻译成多国语言？3、运输前双方的沟通是否需要？4、运输的路途上是否要保证货物的安全？保证货物不会遗失？5、是否需要选择一条合理的、符合当时情况的路径送货？6、在准备送货出门前是否需要检查自己的货物是否拿错？7、检查正确后，运输的过程就按着选择好的路径去走。教师解释、总结。首先，贸易中的货物——葡萄酒，我们可以类比为网络中要传输的数据。如何把葡萄酒，也就是数据，运输到另外一个目的地去，这就是我们要关注的问题。商人需要妥当的包装自己的货物，这对应于OSI中的应用层。在包装箱上，商人需要贴上标签，说明箱子里是何种货物，同时按需要可以翻译成多国语言，这对应于OSI中的表示层。在运输前需要一个事先的沟通，准备开始运输。这对应于OSI中的会话层。提前做好保护措施，以保证运输途中的安全。这对应于OSI中的传输层。选择一条合适的路径，这对应于OSI中的网络层。运输前的最后检查，做好准备，这对应于OSI中的数据链路层。商人走上选择好的路径，把货物运过去，这条道路对应于OSI中的物理层。学生对OSI有基本的概念和理解以后，进入分组讨论环节。分组讨论环节：1)计算机病毒可以在哪些层发作？2)QQ的文件传输利用到了OSI中的哪些层？3)数据加密主要针对哪一层？4)黑客主要从哪一层获取想要的数据？3、TCP/IP协议体系在OSI每一个功能层中，通信双方都要共同遵守的约定，我们把这种约定称之为协议，比如说，先前我们所讲的用户和邮局之间的约定就是这里所谓的协议。网络协议就像网络通信中的共同语言，保证着通信的顺利进行。其中应用最广泛的协议为:TCP/IP协议。在资料中攻击BAIDU的黑客所利用的方式是拒绝攻击(DOS)方式，其原理并不复杂。我们可以把BAIDU的服务器想象成邮局，是专门为百姓提供邮件服务的系统。那么，如果有人想使邮局整个瘫痪，采取什么办法能实现这个目的？最简单有效的办法，就是在短时间内，往邮局投递大量的信件，让工作人员没办法及时处理如此巨量的信件，而后面来的正常信件则会因为系统的瘫痪无法被接受和处理。黑客如何来达到这个目的？原来的老办法是，由一个人带着几千封的信，直接送到邮局。对于这种手段，邮局的防御措施是在用户和邮局之间增加一条协议，协议的内容是：在规定的时间内，每个人同时只能送有限的几封信。这时，黑客又找到了新的办法。首先，控制数百个甚至数千人，然后让这些人在特定的时间内去邮局送信，一样能达到相同的效果，这一样会让邮政系统处于无法处理的状态而瘫痪。那这样的攻击技巧在网络中是如何实现的呢？现在，我们就来看这个关键性的体系结构，即TCP/IP协议体系（图4）。大家可以参照课本P57-58的内容介绍（学生看书）。黑客所采取的攻击主要是利用协议的漏洞来实施的。下面我们来分析黑客攻击的具体过程：通过网络接口协议，黑客得以连入互联网。1)在网际层中，黑客进入不同的网络区域，选择一整片区域扫描，寻找有协议漏洞的电脑。2)黑客利用在应用层的软件，去扫描欲攻击的电脑所打开传输层对应协议的端口，并在传输层上入侵。3)入侵对方主机后，在被入侵主机的应用层上留下后门，就是常见的BACKDOOR木马病毒，以便于再次使用被入侵电脑。4)准备攻击BAIDU主机时，启动在被入侵主机上留下的后门及攻击程序，使所有被入侵的机器在同一时间内向指定的目标发送大量无用的数据包，同时，修改数据包的发送IP为虚假的IP地址，使得服务器接收到看似无数台不同主机发出的通信请求。我们要想防御黑客的攻击，通常的方法是安装防火墙来阻止利用协议漏洞的进攻。练习题：1、OSI模型分几层？2、TCP协议属于TCP/IP协议体系中的哪一层？（）A、应用层；B、传输层；C、网际层；D、网络接口3、IP协议属于TCP/IP协议体系中的哪一层？A、应用层；B、传输层；C、网际层；D、网络接口三、内容总结根据我们刚才所学的内容，大家应该明白，OSI七层模型仅仅是一个理想模型，并非在现实中存在。而在网络中真正起到实际作用的是众多的协议，而其中最关键的又是TCP/IP协议体系。学好这部分内容，能让我们对整个网络结构有初步的了解，并为我们未来的学习打下良好的基础。如果有同学对这部分内容还有疑问的话，可以互相讨论，结合现实生活中的其他事例来加深理解。课外延伸环节研究性小论文：选择以下题目或自拟题目，以你对OSI或者TCP/IP的理解完成一篇小论文，发送到邮箱：somtaaw@126.com中。1、浅析校园网内部安全。2、如何加强家庭电脑在上网时的安全保护。评委点评：该课例的设计从学生非常感兴趣的百度网站被黑客入侵的实例入手，非常容易调动学生的学习积极性；接着，教师使用一个简单的分层实例--邮政系统--进行分层思想的概述，使学生对下面的内容有了一个思想上的准备；之后，教学就进入了本节课的重点内容：教师介绍了OSI七层模型的结构，利用西班牙商人把葡萄酒运到罗马去销售这一生活中常见的实例与OSI模型进行对比分析，让学生从具体的实际生活的流程环节的分析过渡到抽象的OSI模型的理解，把OSI这样一个相当难以理解的理论问题转化成了在现实生活中可以感知的易于分析的感性问题，突破了本节课的教学重点和难点；接着，教师给出了四个练习，让学生分组讨论，这就可以在理论学习之后让学生立即有了实践运用的机会，可以强化学生的理解掌握；之后，教师给学生介绍了TCP/IP协议在实际网络中的应用，并以黑客DOS攻击进行了应用与理论的结合分析。整节课教学设计的环节清晰，实例引入--简单概述--详细分析--案例分析应用，紧贴信息技术课程本身，层层深入；从上课效果来看，学生基本上理解了OSI模型的原理，完成了预设的教学目标。但是，具体到本节课实施的一些细节，还是有值得完善的地方。特别是在学生分组讨论这一个环节，缺少了从理论学习到实际案例分析的引导与过渡，学生活动的效果比较有限。作为教师，可以在理论学习完成之后，举出一个难度适中的实例，由老师先进行分析讲解，这样可以为之后学生自己的分析应用给出思考的方向和范例，因为这样理论性强的内容，要由学生自己在没有示范、指引的情况下应用理论分析问题还是有相当的难度的，学生的实际表现证明了这一点。其次，可能是因为老师比较年轻，把握不好节奏，在教学时间的把握上出了一点问题，直接表现为TCP/IP协议与OSI模型的对应分析没有讲解，而是直接到了DOS攻击的分析，造成了教学内容的不完整，而最后又剩余了近十分钟的时间。最后，老师在教学时由最初的稍许紧张到进入状态，老师的教学语言与肢体动作，在一定程度上有些自由、不严谨规范。