高中信息技术粤教版选择性必修2网络基础

高中信息技术粤教版选择性必修2网络基础高中信息技术选择性必修2《网络基础》全析知识清单一、课程导论与学科核心素养定位【基础】【课程定位】本课程是高中信息技术课程的选择性必修模块，旨在为对未来理工科方向（特别是计算机、通信、电子及信息类相关专业）感兴趣的学生提供更为系统和深入的网络专业知识铺垫。课程不仅涵盖了计算机网络的核心概念、原理和技术，更强调通过项目式学习，培养学生在信息社会背景下运用网络技术解决实际问题的关键能力。【非常重要】【学科核心素养渗透】本清单的构建严格遵循《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》，将学科核心素养的培养贯穿于每一个知识点。具体体现在：信息意识（敏锐感知网络新技术对社会的影响，认识到信息安全的重要性）；计算思维（运用抽象、分解、建模等方法理解网络通信原理，如分层思想、协议机制）；数字化学习与创新（利用网络服务与工具进行资源的获取、加工、分享与创造）；信息社会责任（在应用网络技术时，自觉遵守相关法律法规，维护网络安全，保护个人隐私）。二、第一章：计算机网络概述——基石与架构【章节导读】本章作为全书的开篇，旨在建立对计算机网络的宏观认识。学生需要从定义、发展、分类、拓扑结构、核心协议以及物理组成等多个维度，构建起计算机网络的整体框架。（一）认识计算机网络1.【基础】计算机网络的定义：计算机网络是将分布在不同地理位置、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路和通信设备连接起来，在网络操作系统和通信协议的管理和协调下，实现资源共享和数据传输的系统1。其核心功能可归纳为：数据通信、资源共享、分布式处理、提高系统可靠性与可用性。2.【基础】计算机网络的发展历程：其演进脉络清晰地反映了技术需求的驱动。【第一阶段】：以单台计算机为中心的远程联机系统，终端不具有独立处理能力。【第二阶段】：以ARPANET为标志，开创了“主机主机”通信的计算机网络时代，并孕育了TCP/IP协议的核心思想。【第三阶段】：遵循ISO/OSI参考模型和TCP/IP协议的国际标准化的网络，实现了不同厂商设备之间的互联互通。【第四阶段】：高速互联网络与无线网络时代，移动互联网、物联网的兴起，使得网络无处不在13。3.【高频考点】计算机网络的分类：【按覆盖范围】：这是最重要、最基础的分类方式。▲局域网（LAN）：覆盖范围小（如一间办公室、一栋楼），传输速率高，通常为某个单位私有。核心技术包括以太网（Ethernet）、WiFi。▲城域网（MAN）：覆盖范围介于LAN和WAN之间，可覆盖一座城市，常作为城市骨干网。▲广域网（WAN）：覆盖范围极大（如国家、洲际），传输速率相对较低，由通信子网（负责数据传输）和资源子网（负责数据处理）组成。因特网（Internet）是最大的广域网9。【按传输介质】：有线网（双绞线、光纤）和无线网（无线电波、红外线）。【按使用者】：公用网（如电信、联通运营的网络）和专用网（如银行、军事内部网络）。【按拓扑结构】：见下文详述。4.【难点与高频考点】计算机网络的拓扑结构：拓扑结构是指网络中节点（计算机、网络设备）和链路（传输介质）的几何排列，它决定了网络的工作原理和通信性能1。★总线型拓扑：所有节点通过一条公共总线连接。【特点】：结构简单、布线容易、成本低。但故障诊断困难（总线一断，全网瘫痪），任何节点发送信息会被所有节点接收（信号冲突风险高）。【考查方式】：常与早期以太网（使用同轴电缆）结合考查。★星型拓扑：所有节点通过点对点链路连接到一个中心节点（如交换机）。【特点】：易于维护（单点故障不影响全网，除非中心节点故障）、易于扩展。是目前应用最广泛的局域网拓扑结构。但中心节点压力大，存在单点故障风险。【解题要点】：现代星型拓扑逻辑上采用广播方式，但物理连接上是星型。★环型拓扑：所有节点连接成一个闭合的环路，数据沿环单向或双向传输。【特点】：传输介质无端接，但某一节点故障可能导致全网中断。常用于令牌环网或光纤分布式数据接口。★树型拓扑：星型拓扑的扩展，具有层次结构，易于维护和扩展，但根节点要求高。★网状拓扑：节点之间有多条路径相连。【特点】：可靠性极高，但结构复杂、成本高。通常用于广域网的核心骨干网。（二）网络协议及其作用1.【基础】网络协议的定义：网络协议是网络中计算机或通信设备之间进行通信所必须共同遵守的一套规则、标准或约定18。它如同人类交流的语言，语法不对，对方就无法理解。【三个基本要素】：▲语法：规定数据的格式、编码和信号等级。例如，一个数据包的头部该放什么、数据部分该放什么。▲语义：规定需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。例如，当发送一个“连接请求”包时，对方应回复“连接确认”或“连接拒绝”。▲时序（同步）：规定事件实现的顺序和速度匹配。例如，TCP建立连接时的“三次握手”过程。2.【非常重要】【核心模型】OSI参考模型与TCP/IP模型：OSI（开放系统互连）参考模型是一个由国际标准化组织定义的七层理论模型，而TCP/IP模型是因特网事实上的工业标准9。【解题步骤与易错点】：▲清晰记忆分层顺序（从上到下或从下到上）。▲理解每层的核心功能，并能将常见设备、协议对应到相应层次。▲对比两个模型的异同：TCP/IP模型的应用层对应OSI的应用层、表示层、会话层；传输层对应OSI的传输层；网络层对应OSI的网络层；网络接口层对应OSI的数据链路层和物理层9。|OSI七层模型|核心功能描述|TCP/IP四层模型|【高频考点】典型协议与设备||:|:|:|:||应用层|直接为用户的应用进程提供服务|应用层|HTTP、FTP、DNS、SMTP、POP3||表示层|数据格式转换、加密、压缩|(合并至应用层)|JPEG、ASCII、SSL/TLS（工作在应用层与传输层之间）||会话层|建立、管理和终止会话|(合并至应用层)|NetBIOS、RPC||传输层|提供端到端的可靠或不可靠的数据传输服务|传输层|★TCP（传输控制协议，面向连接、可靠）、★UDP（用户数据报协议，无连接、不可靠）、端口号||网络层|负责数据包的路由选择与转发，实现不同网络间的互联|网络层|★IP（网际协议）、ICMP、IGMP、路由器、三层交换机||数据链路层|将网络层的数据包封装成帧，在相邻节点间进行可靠传输，负责物理寻址|网络接口层|以太网协议、MAC地址、交换机、网卡（部分功能）||物理层|定义物理传输介质的机械、电气、功能和过程特性|网络接口层|集线器、中继器、双绞线、光纤、接口形状|3.【重点】TCP/IP协议的核心功能和作用12：▲IP协议：负责将数据包从源主机发送到目的主机，核心功能是编址（IP地址）和路由选择。▲TCP协议：工作在IP之上，提供面向连接的、可靠的字节流服务。它通过三次握手建立连接、确认与重传、流量控制、拥塞控制等机制保证数据传输的可靠性。▲UDP协议：提供无连接的、不可靠的服务，但实时性好，开销小。常用于视频直播、语音通话、DNS查询等场景。（三）网络的传输介质和基本设备1.【基础】网络的传输介质1：【有线传输】：▲双绞线：由两根相互绝缘的铜导线绞合而成，绞合可减少电磁干扰。分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线。以太网中常用的是5类、超5类、6类线。接口为RJ45水晶头。最大传输距离约100米。▲光纤：利用光信号在玻璃或塑料纤维中传输。具有传输带宽高、距离远、抗电磁干扰强的优点。分为单模光纤和多模光纤。【无线传输】：▲无线电波：包括蓝牙、WiFi（2.4GHz/5GHz）、移动通信信号等，穿透能力强，全向传播。▲微波：地面微波和卫星微波，直线传播，频带宽，容量大。▲红外线：传输距离短，不能穿透障碍物，常用于遥控。2.【非常重要】【高频考点】网络的基本设备及其工作原理19：★网卡：工作在物理层和数据链路层。是计算机连接网络的接口，每个网卡在出厂时被赋予一个全球唯一的物理地址。作用是将计算机的数据封装成帧，并通过介质发送到网络上。★交换机：工作在数据链路层。它是一个多端口的设备，能够根据数据帧中的目的MAC地址，智能地将数据帧从相应的端口转发出去，从而分割冲突域，大大提高了网络效率。是构建现代局域网的核心设备。★路由器：工作在网络层。它是连接不同网络的关键设备，能够根据数据包中的目的IP地址，查找路由表，选择最佳路径将数据包从一个网络转发到另一个网络。路由器连接不同的网络，是互联网的枢纽。【易错点辨析】：集线器（物理层）与交换机（数据链路层）的区别：集线器是物理层设备，任何时刻只能有一个端口发送数据（所有端口共享带宽），所有端口同属一个冲突域；交换机每个端口独享带宽，每个端口是一个独立的冲突域。三、第二章：通信网络的组建与维护——从理论到实践【章节导读】本章将理论知识应用于实践，通过组建和维护一个小型局域网（如校园网），让学生掌握IP地址规划、网络操作系统选择、互联网接入以及常见故障排除等实用技能。（一）组建简单的局域网1.【基础】网络操作系统：是运行在网络服务器上，管理网络资源和提供网络服务的操作系统。常见的包括WindowsServer系列、Linux的各种发行版（如CentOS、UbuntuServer）、UNIX等。2.【实践重点】局域网的组建方案：以“校园通信网络的组建与维护实验”项目为例14。组建局域网通常包括需求分析、设备选型、拓扑结构设计、综合布线、IP地址规划、设备配置（如交换机VLAN划分）、接入互联网、测试与验收等步骤。（二）IP地址及其配置【绝对重点】1.【基础】IP地址的概念：IP地址是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配的一个在全世界范围内唯一的32位标识符（对于IPv4而言）。它是网络层寻址的依据4。2.【非常重要】【高频考点】IPv4地址的结构与分类：IP地址由网络号（标识主机所在的网络）和主机号（标识该网络内的特定主机）两部分组成。▲A类地址：首位为“0”，网络号占8位，主机号占24位。范围：到55。用于超大型网络。▲B类地址：前两位为“10”，网络号占16位，主机号占16位。范围：到55。用于中型网络。▲C类地址：前三位为“110”，网络号占24位，主机号占8位。范围：到55。用于小型局域网。▲D类地址：前四位为“1110”，用于组播。▲E类地址：保留为研究或未来使用。3.【难点与必考】子网掩码与子网划分：▲子网掩码：是一个32位地址，用于将IP地址划分为网络地址和主机地址。其网络位全为1，主机位全为0。通过IP地址与子网掩码进行“与”运算，即可得到该主机所在的网络地址。▲无类别域间路由选择：打破了传统的A、B、C类地址划分，采用“IP地址/网络前缀长度”的表示法。例如，/24表示网络前缀长度为24位（即子网掩码为）。【解题步骤】：▲确定网络地址：将IP地址和子网掩码都转换成二进制，然后进行逻辑“与”运算。▲确定广播地址：将网络地址的主机位全部置为1。▲确定可用主机地址范围：介于网络地址和广播地址之间的所有地址（除去网络地址和广播地址本身）。可用主机数计算公式为：2^主机位数2。【易错点】：子网划分时，需要明确借用多少位主机位作为新的子网位，并准确计算出新子网的网络地址、广播地址和子网掩码。4.【重点】特殊用途IP地址：▲私有IP地址：不直接在公网上使用，用于局域网内部。包括：A类：55B类：55C类：55▲回环地址：，用于本机测试。169.254.x.x址：当无法通过DHCP获取IP时，Windows系统会自动分配169.254.x.x。5.【实践重点】IP地址的分配方式：▲静态分配：手动为设备配置IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器。适用于服务器、网络设备等需要固定地址的场景。▲动态分配：通过DHCP（动态主机配置协议）服务器自动为设备分配IP地址。适用于大量客户机，方便管理4。6.【基础】IP地址查询及检测：常用命令包括ipconfig（查看IP配置）、ping（测试网络连通性）、tracert（路由追踪）、nslookup（DNS查询）等。（三）互联网接入技术1.【基础】有线接入技术4：包括传统的电话线拨号、xDSL技术（如ADSL）、光纤接入技术（如FTTH光纤到户）、以太网接入（通过网线直接连接到运营商网络）。2.【热点】无线接入技术4：▲无线局域网：通过WiFi接入，是目前家庭和公共热点最主流的接入方式。▲移动通信网络：从2G到现在的5G，通过蜂窝移动网络随时随地接入互联网。▲卫星接入：适用于偏远地区。（四）常见的网络故障及排除【实践能力】1.【重要】故障排除思路：通常遵循从底层到高层、从物理到逻辑的原则。可以采用“分层排除法”或“替换法”。【常见故障源】：网卡、双绞线、交换机、路由器、IP配置、软件防火墙4。2.【实践重点】典型故障分析：▲网卡故障：设备管理器中出现黄色感叹号，或ipconfig显示网卡未正常工作。解决：重装驱动或更换网卡。▲双绞线故障：网线头接触不良、线序错误、线路断裂，表现为链路指示灯不亮或ping丢包严重。解决：重做水晶头或更换网线。▲交换机故障：端口损坏、供电问题、配置错误。解决：更换端口、重启设备、检查配置。▲路由器故障：WAN口无法获取IP、路由配置错误、NAT故障。解决：检查物理连接、重启、核对配置、检查ISP状态。▲逻辑故障：IP地址冲突、DNS设置错误、防火墙拦截。解决：检查IP配置、使用nslookup测试DNS、临时关闭防火墙测试。四、第三章：网络服务——资源的共享与创新【章节导读】网络的价值在于服务。本章深入剖析了因特网上提供的各种典型服务，理解其工作原理和应用场景，并在此基础上，引导学生利用这些服务进行网络资源的生成与分享，培养数字化创新能力。（一）常见的网络服务【核心考点】1.【基础】网络服务与协议的关系：每一项网络服务都依赖特定的应用层协议来实现。协议是服务的“语言”，服务是协议的“应用”8。2.【非常重要】核心网络服务详解：▲Web服务：最广泛的服务，用于浏览网页。基于HTTP/HTTPS协议8。【工作原理】：浏览器（客户端）通过URL向Web服务器（默认端口80）发起HTTP请求，服务器处理请求后返回HTTP响应（通常为HTML页面）。HTTPS（端口443）是在HTTP基础上加入了SSL/TLS加密层，保证数据传输安全。【URL结构】：协议://主机名（域名）[:端口]/路径/文件名8。▲FTP服务：用于在网络上进行文件上传和8。基于FTP协议（默认使用20端口传输数据，21端口传输控制信息）。【考查方式】：区分主动模式和被动模式、匿名FTP的概念。▲DNS服务：域名系统服务，其核心功能是将人类易记的域名（如.example）解析为机器可读的IP地址（如4）8。DNS是互联网的电话簿。【非常重要】【工作原理与解析过程】：▲域名空间是树状分层结构（根域顶级域......）。▲查询过程：当用户在浏览器输入域名，操作系统会先检查本地hosts文件和DNS缓存。若无，则向配置的本地DNS服务器发起查询。本地DNS服务器可通过递归查询或迭代查询的方式，最终从根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器处获得目标IP地址，并返回给客户端，同时缓存结果8。【高频考点】：顶级域名的分类（如商业、.edu教育、.org组织、.cn中国国家顶级域）。▲DHCP服务：动态主机配置协议服务，用于自动给网络中的设备分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器等配置信息，大大简化了网络管理48。▲Email服务：电子邮件服务，涉及多个协议8：SMTP（简单邮件传输协议，用于发送邮件）、POP3（邮局协议第3版，用于将邮件从服务器到本地）和IMAP（因特网消息访问协议，用于在服务器上管理邮件）。▲VPN服务：虚拟专用网络服务，通过公共网络（如互联网）建立一个临时的、安全的加密连接，就像在公用网络上拉了一条专线，实现远程安全访问内部网络资源8。（二）网络资源的类型与获取1.【基础】网络资源的类型：可分为信息资源（文本、图片、音视频、软件、数据）、服务资源（Web服务、计算能力）、硬件资源（网络打印机、存储空间）等46。2.【技能】网络资源的获取：通过搜索引擎、专业数据库、FTP站点、在线应用商店等方式获取。重点是培养信息甄别能力和版权意识。（三）网络资源的生成与分享【数字化学习与创新】1.【技能】网络资源的生成：利用在线工具（如腾讯文档、协同办公、在线海报制作、思维导图工具）创作数字内容7。2.【技能】网络资源的分享方法：利用云存储（网盘）、社交媒体、个人博客、FTP服务器、电子邮件等方式分享资源。需注意分享过程中的权限设置和个人隐私保护。五、第四章：网络信息安全——护航数字生活【章节导读】在享受网络便利的同时，必须直面网络信息安全问题。本章从意识、技术到实践，系统构建网络安全防护体系。（一）网络信息安全和隐私保护的重要性1.【基础】网络信息安全的内涵：包括保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性。2.【意识培养】隐私保护的重要性：个人信息的泄露可能导致财产损失、名誉受损、人身安全受到威胁。需要警惕网络诈骗、恶意软件、数据泄露等风险4。（二）常用网络安全协议的作用1.【重要】网络安全协议：工作在应用层之下，为应用层数据提供安全通道4。▲SSL/TLS协议：安全套接层/传输层安全协议。工作在传输层之上、应用层之下。它通过在通信双方建立加密通道，保证数据在传输过程中的机密性和完整性，并实现身份认证。HTTPS就是基于此协议。▲IPSec协议：IP安全协议。工作在网络层，可对IP数据包进行加密和认证，保护所有基于IP的通信安全。常用于构建VPN。（三）简易防火墙的设置及使用1.【实践基础】防火墙的原理与作用：防火墙是一种位于内部网络和外部网络之间的安全系统，根据预设的安全策略，对进出网络的数据包进行过滤和监控，从而阻挡外部攻击，防止内部信息泄露4。2.【实践技能】防火墙的设置及使用：了解如何配置Windows自带防火墙或第三方防火墙软件的基本规则，例如允许或阻止特定程序访问网络、开放或关闭特定端口等。（四）数据和终端设备的加密1.【基础】数据的加密：通过加密算法和密钥将明文转换为密文，保护数据存储和传输的安全。包括对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）4。2.【实践】终端设备的加密：对手机、电脑等终端设备设置开机密码、屏幕锁、对硬盘进行全盘加密（如Windows的BitLocker），以防止设备丢失后数据被非法访问。六、第五章：物联网与“互联网+”——未来的网络图景【章节导读】本章将视角从传统计算机网络扩展到物联网和“互联网+”时代，理解网络如何与物理世界深度融合，展望未来信息社会的发展趋势。（一）物联网及其发展历程1.【基础】物联网的定义：物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络47。其核心特征是：全面感知、可靠传递、智能处理。2.【了解】物联网的发展历程与应用：起源于RFID技术，经历了萌芽、概念形成、初步应用到如今的蓬勃发展期。典型应用包括智能家居、智能交通、智慧城市、智能工业等。（二）识别技术与短距离通信技术1.【基础】识别技术及其应用4：▲RFID（射频识别）：通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工接触。例如门禁卡、商品电子标签、公交卡。▲二维码/条形码：通过图像编码存储信息，扫码即可读取。广泛应用于移动支付、商品溯源、电子票务等。2.【基础】短距离无线通信技术及其应用4：▲NFC（近场通信）：是RFID技术的演进，通信距离极短（10cm以内），可实现移动支付、电子票务、门禁等。▲蓝牙：用于设备间短距离数据交换，如连接无线耳机、鼠标、手环等。▲WiFi：用于构建无线局域网，连接终端设备到互联网。▲ZigBee：一种低功耗、低速率、低成本的短距离无线通信技术，非常适用于智能家居的传感器网络。（三）物联网的安全风险与防范策略1.【重要】安全风险：物联网设备数量庞大、分布广泛，安全防护能力参差不齐。风险包括：设备被劫持发动DDoS攻击、隐私数据泄露（如智能摄像头）、固件漏洞等4。2.【策略】防范策略：加强设备认证、数据加密传输、定期更新固件、隔离物联网设备网络、增强用户安全意识等。（四）“互联网+”的特点与应用1.【基础】“互联网+”的内涵：“互联网+”是指将互联网的创新成果深度融合于经济、社会各领域之中，提升全社会的创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态34。它不是简单的两者相加，而是利用信息技术以及互