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第8课 路由路径靠算法 教学设计
课题 路由路径靠算法 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 七年级
单元主题 【学情分析】互联网技术是创新最活跃、应用最广泛的技术创新领域，是全球技术创新的竞争高地。“万丈高楼平地起”，要实现互联网技术创新，先要学习正在广泛使用的技术，然后站到“巨人的肩膀”上进行研发。本单元将通过模拟游戏、网络实验等学习活动介绍互联网的基础知识和基本原理，并综合利用所学搭建简单的可直播校园活动的网络。本单元重视“学中做”和“做中学”相结合，将灵活采用“先讲解原理再进行实践活动”和“先进行实践活动再讲解原理”两种方式安排相关内容。【内容结构】
学习目标 信息意识：体验互联网交互方式，感受互联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。2. 计算思维：能根据需求，设计和搭建简单的小型视频直播网络，体验网络基本原理在其中的应用。3. 数字化学习与创新：根据学习需要，有效搜索所需学习资源，探究信息科技支持学习的新方法、新模式，借助信息科技提高学习质量。4. 信息社会责任：了解我国在网络资源基础建设方面取得的成就，认识到自主可控对保障网络安全的重要性。
重点 了解路由器的主要功能，会追踪所用计算机访问目的地时经过的路径。
难点 找到通信路径的方法；路由服务自主可控的重要意义。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
同学们，你心目中的互联网是什么样的呢？你能把它绘制出来吗？
有同学绘制了下图来展示心目中的互联网，并认为：
（1）互联网由不同的网络互相连接而成；
（2）位于中心的网络是网状的，这样更健壮；
（3）家庭或学校中的计算机网络一般位于互联网边缘。
对于这位同学绘制的图和他的观点，你有什么看法？ 【问题情境】在互联网中，不同位置的网络设备是如何找到通信路径的呢？引出 寻找通信路径的服务——路由服务。 注意、思考、讨论 吸引学生的注意力，启发学生思考。
互联网由不同网络连接而成，网络通信时需要使用与下图类似的IP数据包（域名会转换成IP地址）。但IP数据包到底是如何到达目的地的呢？
互联网中的路由服务，就是来解决这一问题的。路由服务由数量众多的路由器协同实现，这些设备收到IP数据包后，会根据其中的目的地IP地址，计算出下一个要到达的位置。这样一步一步，最终到达目的地。
域名要经过域名解析，转换成IP地址，才能真正用于互联网数据通信；正是由于IP数据包中有目的地IP地址，路由服务才能发挥作用。
路由器工作在网络层，处理的都是IP数据包。
数据包每经过一个路由器被称为一跳，一般来说，如果在30跳内仍然没有找到可用的传输路径，则认为传输失败。
实验目的：查看访问一个网站时需要经过的路由器
实验条件：可联网的计算机
实验步骤：
2. 执行 tracert www. 命令，观察屏幕显示可以发现，到达这个网站经过了 _________ 个路由器。
找出通信路径一般需要（口多个 口一个）路由器彼此配合。
【小提示】
使用 tracert 命令追踪通信路径时，需要与相关设备进行交互。图中间的三列显示的就是交互需要的时间。如果超出了设定的时间，就会显示为星号。如果全部都是星号，则会显示“请求超时”。
网络中的一些设备，出于安全等因素的考虑，会拒绝回应 tracert 的部分请求或全部请求。这时，相应的位置也会显示为星号。
对于路由器来说，工作时依据的是路由表。路由器收到IP数据包后，会根据目的地IP地址，在表中找出记录好的传输路径，然后把数据包转发出去。
有多条传输路径可以到达目的地时，路由器会根据权重等信息，选择更优的路径。
192.168.10.2 跟 192.168.20.7 通信，可以选择的通信路径: 。
192.168.10.2 跟 192.168.30.7 通信，可以选择的通信路径: 。
192.168.10.2 跟 192.168.40.7 通信，可以选择的通信路径: 。
【思考-讨论】
路由表是路由器中存储路由信息的 “导航地图”。但路由器如何获得这张表，如何维护这张表呢？
通俗地来说，获得和维护这张表可以由人来完成，当网络发生变化，也由人更改路由表来适应新的变化。此外，也可以由路由器彼此交换信息自动更新路由表，涉及的算法非常复杂。
如果不法分子通过路由器破坏通信路径、窃听通信数据，将引发安全风险，甚至严重威胁我国信息安全。因此，路由器硬件生产、软件开发、算法设计等各个层面的自主可控，是关系国家网络安全的大事。
早在2017年，相关部门就已把路由器列为网络关键设备，并制定了相应的技术规范。【合理使用事关个人信息安全】越来越多的家庭开始使用路由器共享上网，越来越多的人开始利用机场、酒店等场所的路由器上网……无论是网络的组建者还是使用者，都应了解相关的安全知识，提升保障信息安全的意识。 听讲、思考、讨论 教师通过引领学生学习课程内容，促进学生学习知识。学生通过认真听讲、实践探究等方式，积极学习基础知识和相关技能。另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。
课堂小结 知识回顾 对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。
拓展-提升 【拓展-提升】有同学说：“域名解析服务决定数据去哪，路由服务决定数据如何去。”对于这个观点，你怎么看？【引导分析】域名解析服务器可以将域名转变为 IP 地址，分配 IP 数据包的去向。路由器会分析 IP 数据包中的目的地等信息，经过计算后，指明通信路径。 自主探究 让学生通过课外拓展的形式巩固、强化所学内容，并适当拓宽其视野。
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（义务教育版）七年级
全一册
第8课
路由路径靠算法
学习目标
激趣导入
学习活动
思考-讨论
实践探究
课堂小结
拓展-提升
单元主题
单元主题
单元名称 课名称 核心内容
第二单元 直播网络我来建 第4课 数据分包灵活传 分包思想
第5课 网络协议分层设 网络协议的作用、分层思想
第6课 数字身份辨设备 IP地址的表示方式、编码含义和版本演变
第7课 域名解析换编码 域名解析过程、域名价值、域名解析安全
第8课 路由路径靠算法 路由服务的原理、路由服务自主可控
第9课 数据传输有新意 传输层的功能、可靠传输的实现
第10课 综合所学建网络 连接组网设备的方式、网络参数的设置
学习目标
激趣导入
【任务驱动】
同学们，你心目中的互联网是什么样的呢？你能把它绘制出来吗？
激趣导入
【任务驱动】
有同学绘制了右图来展示心目中的互联网，并认为：
（1）互联网由不同的网络互相连接而成；
（2）位于中心的网络是网状的，这样更健壮；
（3）家庭或学校中的计算机网络一般位于互联网边缘。
对于这位同学绘制的图和他的观点，你有什么看法？
激趣导入
【问题情境】
在互联网中，不同位置的网络设备是如何找到通信路径的呢？
摄像头
学习活动
学习活动
路由的作用
二
学习活动
一、路由的作用
互联网由不同网络连接而成，网络通信时需要使用与下图类似的IP数据包（域名会转换成IP地址）。但IP数据包到底是如何到达目的地的呢？
学习活动
一、路由的作用
互联网中的路由服务，就是来解决这一问题的。路由服务由数量众多的路由器协同实现，这些设备收到IP数据包后，会根据其中的目的地IP地址，计算出下一个要到达的位置。这样一步一步，最终到达目的地。
目的地IP地址
发送地IP地址
数据
学习活动
一、路由的作用
【知识拓展】
域名要经过域名解析，转换成IP地址，才能真正用于互联网数据通信；正是由于IP数据包中有目的地IP地址，路由服务才能发挥作用。
路由器工作在网络层，处理的都是IP数据包。
数据包每经过一个路由器被称为一跳，一般来说，如果在30跳内仍然没有找到可用的传输路径，则认为传输失败。
学习活动
一、路由的作用
【实践探究】
可以使用tracert命令。
怎么能够看见网络中的节点（路由器）呢？访问www. 经过了几个路由器？
学习活动
一、路由的作用
【实践探究】
实验目的：查看访问一个网站时需要经过的路由器
实验条件：可联网的计算机
实验步骤：
1. 执行 ipconfig 命令，观察窗口中的显示。其中“默认网关”一行中标注的地址，就是通信时经过的第一个路由器。它是 _________________。
学习活动
一、路由的作用
【实践探究】
实验目的：查看访问一个网站时需要经过的路由器
实验条件：可联网的计算机
实验步骤：
2. 执行 tracert www. 命令，观察屏幕显示可以发现，到达这个网站经过了 _________ 个路由器。
学习活动
一、路由的作用
【实践探究】
实验结论：
找出通信路径一般需要（ 多个 一个）路由器彼此配合。
学习活动
一、路由的作用
小提示：
使用 tracert 命令追踪通信路径时，需要与相关设备进行交互。图中间的三列显示的就是交互需要的时间。如果超出了设定的时间，就会显示为星号。如果全部都是星号，则会显示“请求超时”。
网络中的一些设备，出于安全等因素的考虑，会拒绝回应 tracert 的部分请求或全部请求。这时，相应的位置也会显示为星号。
学习活动
路由与算法
一
学习活动
一、路由与算法
对于路由器来说，工作时依据的是路由表。路由器收到IP数据包后，会根据目的地IP地址，在表中找出记录好的传输路径，然后把数据包转发出去。
有多条传输路径可以到达目的地时，路由器会根据权重等信息，选择更优的路径。
学习活动
一、路由与算法
根据下图展示的路由器表信息，按要求找出通信路径。
192.168.10.2 跟 192.168.20.7 通信，可以选择的通信路径: 。
学习活动
一、路由与算法
根据下图展示的路由器表信息，按要求找出通信路径。
192.168.10.2 跟 192.168.30.7 通信，可以选择的通信路径: 。
学习活动
一、路由与算法
根据下图展示的路由器表信息，按要求找出通信路径。
192.168.10.2 跟 192.168.40.7 通信，可以选择的通信路径: 。
学习活动
一、路由与算法
【思考-讨论】
路由表是路由器中存储路由信息的 “导航地图”。但路由器如何获得这张表，如何维护这张表呢？
学习活动
与路由相关的安全问题
三
学习活动
三、与路由相关的安全问题
路由服务是基本的互联网服务之一。网络传输过程中，IP数据包要借助路由服务进行传输。所以，控制了路由服务就意味着控制了网络传输过程。路由服务的安全，关系着整个网络的安全。
查阅相关资料，从国家网络安全和个人信息安全两个角度梳理与路由服务相关的安全问题。
学习活动
三、与路由相关的安全问题
【自主可控事关国家网络安全】
如果不法分子通过路由器破坏通信路径、窃听通信数据，将引发安全风险，甚至严重威胁我国信息安全。因此，路由器硬件生产、软件开发、算法设计等各个层面的自主可控，是关系国家网络安全的大事。
早在2017年，相关部门就已把路由器列为网络关键设备，并制定了相应的技术规范。
学习活动
三、与路由相关的安全问题
【合理使用事关个人信息安全】
越来越多的家庭开始使用路由器共享上网，越来越多的人开始利用机场、酒店等场所的路由器上网……
无论是网络的组建者还是使用者，都应了解相关的安全知识，提升保障信息安全的意识。
课堂小结
拓展-提升
有同学说：“域名解析服务决定数据去哪，路由服务决定数据如何去。”
对于这个观点，你怎么看？
你的计算机
目标服务器
域名解析服务器
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