讓抽象的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具體化

唐銀盈

[摘要]計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中許多的知識(shí)概念十分抽象，需要從最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)通信過程入手，分析數(shù)據(jù)包在傳輸過程中的處理過程，將抽象的概念具體化分析，才能真正理解原理知識(shí)，為后期深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 封裝和解封裝 協(xié)議格式 抽象 具體化

我是一名中職學(xué)校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教師，根據(jù)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)中的疑問，我認(rèn)為學(xué)懂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵在于將抽象的網(wǎng)絡(luò)概念知識(shí)具體化，那么如何進(jìn)行具體化，我認(rèn)為可從以下幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)入手：

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)一般放在教材第一章，幾乎計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)點(diǎn)，都涉及對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的理解，足以見得它是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。雖然處于基礎(chǔ)地位，但與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)相比，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念十分抽象，要準(zhǔn)確理解并不容易。以O(shè)SI/RM為例，最容易走入的誤區(qū)就是只記住了7層模型，但其實(shí)理解為什么要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層才是關(guān)鍵第一步。教師在講解時(shí)，可以以具體的一次通信任務(wù)舉例，列舉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所需完成的復(fù)雜任務(wù)，引出分而治之是處理復(fù)雜問題的方法，而分層就是分而治之的最好方法，從而解答為什么要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層。這樣，將原本抽象的網(wǎng)絡(luò)形象化為具體的問題場景，在理解網(wǎng)絡(luò)分層原因的基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)該具有的層次和功能，實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)以及它們之間的關(guān)系，會(huì)更容易過渡和深入。

二、數(shù)據(jù)封裝和解封裝

曾經(jīng)有學(xué)生問我“數(shù)據(jù)通過一根網(wǎng)線傳輸，怎么會(huì)有7層呢？”“數(shù)據(jù)是怎樣從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)終端的？”，初學(xué)者往往都會(huì)提出類似的問題，提出這樣問題的學(xué)生我會(huì)表揚(yáng)，因?yàn)榇硭麄冊(cè)谒伎迹沂菑奈⒂^層面進(jìn)行思考。其實(shí)這2個(gè)問題的關(guān)鍵點(diǎn)都是理解數(shù)據(jù)的封裝和解封裝過程。教師在講解時(shí)可以郵寄包裹為例，引出封裝和解封裝的概念，以動(dòng)態(tài)圖展示數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)進(jìn)行層層封裝，在數(shù)據(jù)接收時(shí)進(jìn)行層層解封裝。只有理解了數(shù)據(jù)包拆裝步驟，才算是從微觀層面理解了數(shù)據(jù)通信的原理，理解7種協(xié)議數(shù)據(jù)單元以及它們之間的關(guān)系，為后面學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)通信理論打下了基礎(chǔ)。

三、協(xié)議格式

網(wǎng)絡(luò)各層的協(xié)議很多，對(duì)初學(xué)者來說，看懂協(xié)議字段是一個(gè)難點(diǎn)，但這個(gè)難點(diǎn)必須要突破，因?yàn)椴欢畢f(xié)議格式字段，是很難理解協(xié)議的工作原理的。縱觀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不論是局域網(wǎng)技術(shù)還是廣域網(wǎng)技術(shù)，其實(shí)都是在學(xué)習(xí)協(xié)議。在所有的協(xié)議格式中，我認(rèn)為有兩個(gè)最基礎(chǔ)的協(xié)議字段，初學(xué)者可以從此處入手，就是Ethernet以太幀格式和IP數(shù)據(jù)報(bào)格式，這兩種協(xié)議格式在局域網(wǎng)通信中用得較多，字段含義也比較容易理解，其它很多協(xié)議數(shù)據(jù)包格式也是在它們基礎(chǔ)上的變型，因此掌握這兩種協(xié)議格式有助于對(duì)通信過程的理解。

四、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的處理過程

當(dāng)學(xué)生理解了數(shù)據(jù)在收發(fā)過程中的封裝與解封裝步驟，了解基礎(chǔ)的協(xié)議格式字段之后，后期可以通過分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)包的處理，來進(jìn)一步理解理論原理。比如一臺(tái)終端要Ping同網(wǎng)段的一臺(tái)終端時(shí)，需要將IP數(shù)據(jù)包封裝為以太幀，因此需要通過發(fā)送ARP包獲取目的MAC地址，將目的MAC填充到以太幀字段中；比如要訪問不同網(wǎng)段的設(shè)備，在設(shè)網(wǎng)關(guān)和不設(shè)網(wǎng)關(guān)情況下，對(duì)數(shù)據(jù)包的處理分別應(yīng)該是怎樣；再如數(shù)據(jù)包要通過路由器，路由器對(duì)數(shù)據(jù)包的檢查和處理過程是怎樣；數(shù)據(jù)包在路由器之間傳遞時(shí)的處理過程又是怎樣。如果能帶著這些問題去學(xué)習(xí)，不僅能夠更好地理解理論知識(shí)，也能讓抽象的網(wǎng)絡(luò)概念原理落地，變成微觀的、具體的過程，久而久之就能熟練掌握數(shù)據(jù)通信原理了。

上面說到的四點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)封裝和解封裝、協(xié)議字段、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過程，其實(shí)都是很基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)，但如果在一開始不把這些基礎(chǔ)知識(shí)弄懂，后面理解起來會(huì)越來越困難，也難以進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。所以，我認(rèn)為學(xué)懂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵在于，一開始必須要把基礎(chǔ)打好，既要會(huì)應(yīng)用，更要懂原理。

中職學(xué)校的課程內(nèi)容，比較注重操作性和實(shí)用性，如果給學(xué)生單純地講解這些理論，不管是講得抽象還是具體可能學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣都不會(huì)太大。所以針對(duì)中職學(xué)生的特點(diǎn)，以上提到的這四部分基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的授課形式和教材，不應(yīng)該僅僅是理論課，應(yīng)該配合有上機(jī)練習(xí)。教學(xué)中可以充分地利用網(wǎng)絡(luò)模擬軟件，如思科模擬器Cisco Packet Tracer或華為模擬器eNSP等，讓理論知識(shí)點(diǎn)能夠直觀顯示出來。比如思科模擬器Cisco Packet Tracer在模擬模式下，可以觀察到數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，這樣學(xué)生就可以直觀地看到數(shù)據(jù)包是怎樣從源站點(diǎn)發(fā)送到目的站點(diǎn)的。Cisco Packet Tracer模擬面板中的事件列表里有很多信息，在教學(xué)中可發(fā)揮很大作用，如抓取一個(gè)數(shù)據(jù)單元，點(diǎn)開協(xié)議信息，可看到這單元所處的網(wǎng)絡(luò)層次，再點(diǎn)開PDU詳細(xì)信息可看到協(xié)議格式字段；依次展開幾個(gè)數(shù)據(jù)單元，分析其中的信息，可得出協(xié)議單元之間的封裝關(guān)系，協(xié)議格式字段含義，數(shù)據(jù)單元字段信息傳遞的方式，這對(duì)初學(xué)者理解數(shù)據(jù)通信是非常有益的，若長期養(yǎng)成分析協(xié)議字段的習(xí)慣，有助于掌握理論原理，只要原理理解了，只需通過反復(fù)練習(xí)增加應(yīng)用熟練程度。

綜上所述，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，必需要重視對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，通過理論與實(shí)操的教學(xué)方式，讓抽象的網(wǎng)絡(luò)概念具體化、可視化，更好地激發(fā)學(xué)生的好奇和興趣，為學(xué)生打開一道通往網(wǎng)絡(luò)世界的大門。