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文本内容:
《计算机网络》教学大纲课程编号开课院系计算机与通信工程学院计算机系课程类别专业核心适用专业信息安全、物联网工程等课内总学时48学分3实验学时设计学时上机学时先修课程计算机导论、操作系统、C语言执笔王洪泊
一、课程教学目的通过本课程的学习,学生将掌握计算机网络的基本概念、基本原理、体系结构/参考模型、典型网络技术以及典型网络协议等网络基础知识,了解简单网络应用开发与网络组建技术,具备网络应用、协议设计与分析以及运用网络知识与技术解决实际问题的能力
二、课程教学基本要求
1.课程重点计算机网络体系结构,数据链路层、网络层、IP、ARP、CSMA/CD等协议的基本内容,路由算法,网络互连的原理,介质访问控制技术和以太网技术.课程难点域名解析过程,TCP协议及可靠传输原理,滑动窗口与流量控制,发送时延和传播时延的区别,CSMA/CDARP协议,网络路由的概念和原理.能力培养要求通过学习该课程使学生能够掌握计算机网络的基本概念、基本理论和基本技术;初步掌握计算机网络的体系结构、典型协议和网络互联的基本原理;培养应用计算机网络的原理和方法分析和解决问题的能力初步掌握计算机网络系统设计和应用的基本技能,培养分析和解决网络工程运行维护相关问题的能力
三、课程教学内容与学时课堂教学(48学时)
1.计算机网络概述(6学时)计算机网络的历史发展在了解并阅读有关莫尔电码和传真机的文献的基础上,理解计算机网络发展所经历的四个阶段
(1)主机多终端式、
(2)多机互联式、
(3)交换路由标准式、
(4)高速成熟式计算机网络的基本概念理解网络的定义、资源子网、通信子网、通信链路、广域网、局域网、城域网、互联网、公用网、专用网、互联网、无线网等基本概念L3透明和虚拟计算理解计算机领域里透明和虚拟的具体含义,结合扩展阅读张尧学院士团队发表的论现技术和最新研究进展L4计算机网络的组成理解计算机网络的基本要素、系统拓扑结构描述、硬件部分和软件部分组成,掌握计算机网络的功能和特点L5计算机网络体系结构与协议了解计算机网络体系结构与协议的提出背景,理解层次结构方法要解决的三个问题掌握计算机网络体系结构的形式化建模方法和网络协议组成的三要素L60sl七层参考模型与TCP/IP体系结构理解网络标准化的参照模型0SI/RM对实现异构系统间互通信和互操作的理论价值,掌握0SI参考模型中各层功能、数据多层封装、TCP/IP体系结构、TCP/IP研发历程、TCP/IP协议层次
2.应用层核心协议(12学时)域名解析系统DNS了解域名系统的研究历史,理解Internet的域名结构、域名系统管理域名和IP的对应关系,掌握名字到IP地址的解析由若干个域名服务器程序协作完成的迭代和递归的技术细节文件传送协议FTP了解FTP的基本概念、FTP特点,理解网络环境下复制文件的复杂性,掌握FTP工作中的两类进程、FTP使用的两个TCP连接、FTP两个不同的端口号、FTP的两种工作模式,熟练使用FTP命令集网络文件系统NFS了解NFS组成及配置过程,理解NFS的技术优势,掌握Linux环境下,NFS的配置重点在于对/etc/rc.conf文件的修改简单文件传送协议TFTP了解TFTP的主要特点,理解TFTP的工作原理,掌握FTP与TFTP的区别远程登录协议TELNET了解TELNET客户服务器工作模式,理解网络虚拟终端格式,掌握TELNET定义的一些控制命令电子邮件相关协议了解电子邮件的标准,理解电子邮件的组成构件、电子邮件的发送和接收过程,掌握简单邮件传送协议、邮件读取协议、通用Internet邮件扩充协议的工作原理,MIME和SMTP的关系引导程序协议BOOTP与动态主机配置协议DHCP了解连接到Internet的计算机的协议软件需要配置的项目,理解引导程序协议、动态主机配置协议的工作原理,掌握DHCP协议的工作过程万维网WWW了解万维网的设想原型、第一个网站、万维网标准,理解万维网工作原理、超媒体与超文本、万维网的工作方式,掌握万维网必须解决的问题、统一资源定位符等重要概念超文本传送协议HTTP理解HTTP的操作过程,掌握HTTP的主要特点、万维网高速缓存(Webcache)的作用、HTTP的两类报文结构等超文本置标语言HTML了解HTML概述、HTML的格式与标签,理解万维网页面中的超链接、浏览器的结构,掌握动态万维网文档的结构、表单FORM、JSP的执行过程以及万维网上的信息检索典型技术简单网络管理协议SNMP了解网络管理的基本概念、OSI的五个管理功能域、网络管理的基本原理,理解SNMP的典型配置、管理信息库MIB掌握SNMPvl的五种协议数据单元、探询操作、陷阱、SNMPv2和SNMPv3的研发历程网络应用进程接口与编程技术了解应用编程接口API与socket编程的基本概念,理解多个应用进程使用系统调用的机制、插口的作用、插口和API不同之处掌握无连接循环服务器工作原理、无连接循环服务器客户机进程编程通信框架、面向连接并发服务器工作原理、面向连接并发服务器客户机进程编程通信框架
3.传输层核心协议(6学时)传输层协议概述了解传输层协议的地位理解传输层为相互通信的应用进程提供逻辑通信,掌握传输层协议和网络层协议之间的联系用户数据报协议UDP了解用户数据报协议(UDP)的特点,理解用户数据报首部格式,掌握在计算检验和时,临时把“伪首部和UDP用户数据报连接在一起的计算方法传输控制协议TCP报文段的首部了解基于报文段的TCP服务器与客户机通信机制,理解TCP报文段首部的数据具体格式,掌握源端口和目的端口字段、序号字段、确认号字段、数据偏移、保留字段、紧急比特(URG)、确认比特(ACK)、推送比特、复位比特、同步比特、终止比特、窗口字段、检验和等设计原理TCP面向字节的数据编号与确认机制了解TCP将所要传送的报文看成是字节组成的数据流,并使每一个字节对应于一个序号理解确认号表示接收端期望下次收到的数据中的第一个数据字节的序号掌握在连接建立时,双方要商定初始序号;TCP每次发送的报文段的首部中的序号字段数值表示该报文段中的数据部分的第一个字节的序号TCP可靠数据传输机制,TCP流量控制与拥塞控制了解重传机制是TCP中最重要和最复杂的问题之一,理解往返时延的自适应算法,掌握报文段的平均往返时延RTT的计算技巧了解滑动窗口、慢开始和拥塞避免的概念理解TCP采用大小可变的滑动窗口进行流量控制的工作原理、慢开始算法的原理,掌握乘法减小、加法增大、随机早期丢弃等拥塞避免和控制策略TCP连接管理,管理信息库MIB了解TCP传输连接的三个阶段连接建立、数据传送和连接释放理解连接建立过程中要解决的三个问题,掌握三次握手建立TCP连接、四次挥手释放TCP连接的全过程,管理信息库存放着的各主机的TCP连接表结构.网络层核心协议12学时网络层与网络互联的基本概念了解网络层基本概念和主要任务、网络互联基本概念,理解利用网桥、路由器、网关等互联设备将两个及两个以上的网络相互联接起来构成的系统,掌握网络互联的演变进程IPv4地址概述、IPv4地址分类、几种特殊IP地址形式了解IPv4地址处理方法演变的过程、源主机和目的主机的定义,理解IP地址分层结构,熟练掌握IPv4地址分类A-E计算方法,掌握几种特殊IP地址直接广播地址、受限广播地址的具体含义IPv4地址子网和超网了解为了提高IP地址的有效利用率和路由器的工作效率的解决思路、子网的基本概念,理解划分子网技术的要点、子网掩码表示方法,掌握掩码运算方法,子网地址空间的划分,超网的概念无类域间路由CIDR技术了解CIDR使用网络前缀去代替了标准分类的IP地址的网络号与主机号,也不再使用子网的概念结合实例理解各个不同长度的CIDR地址块在路由器路由表中的掩码对应关系,掌握无类域间路由CIDR及对应的掩码NAT技术了解NAT技术在多重的Internet子网中使用相同的IP可以减少注册IP地址的使用理解NAT静态翻译statictranslation和动态翻译dynamictranslationNATI作原理掌握私有网络预留出的三个IP地址块,NAT技术实现的三种方式IP分组交付和路由选择了解IP分组交付,理解路由选择的基本概念、路由选择算法的要求,掌握路由选择算法涉及的主要参数、静态路由选择算法与动态路由选择算法的区别、路由选择模块与路由表Internet的路由选择协议了解自治系统与路由选择协议、Internet路由选择协议的分类,理解内部网关协议IGP和外部网关协议EGP区别与联系熟练掌握基于距离向量的路由选择协议RIP和最短路径优先协议OSPF的工作原理地址解析协议ARP了解地址解析协议简称ARP是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议理解IP地址与物理地址的映射、ARP工作原理,掌握地址解析方法的改进措施路由器与第三层交换了解路由器的基本功能,理解路由器的结构及工作原理,掌握第三层交换机的本质、路由器和网桥的区别、路由器的基本操作与配置方法、路由器IP访问控制列表的功能及其配置等Internet控制报文协议,IP组播与Internet组管理协议了解ICMP协议对于网络安全具有极其重要的意义理解ICMP的作用与特点,掌握ICMP报文类型、ICMP差错控制了解IP组播的基本概念、IP组播优点,理解Internet组管理协议的工作原理,掌握组播路由器与IP组播中的隧道技术IPv6与IPSec安全协议了解IPv6的主要特点、IPSec能够减少利用IP欺骗的威胁,促进对安全要求严格的应用的发展理解IPv6地址表示方法、IPv6与IPv4报头的比较掌握IPv4到IPv6的过渡、IPv6通过IPv4网络隧道传输IPv6数据分组机制、双协议层和双协议栈的结构.数据链路层核心协议(6学时)5」数据链路层概述了解数据链路层基本术语链路、数据链路,理解数据链路层中的帧传输需要从比特流中区分出帧的起始与终止,掌握数据链路层的主要功能、四个基本问题及其解决方法、熟悉字节计数法、字符填充法、比特填充法、违法编码法等技术细节停止等待协议了解数据链路层的模型理解透明化数据传输、循环冗余检验的原理,掌握具有最简单流量控制的数据链路层协议工作原理、实用的停止等待协议工作原理、停止等待协议要点、超时计时器的作用、解决重复帧的问题、帧的编号问题、帧的发送序号、停止等待协议的算法及定量分析等连续ARQ协议了解连续ARQ协议的工作原理,理解滑动窗口的概念、信道利用率与最佳帧长、掌握选择重传ARQ协议研究的难点所在面向比特的链路层协议HDLC了解面向比特的链路层协议概述,理解HDLC的帧结构,掌握零比特填充法可传送任意组合的比特流的技术细节Internet的点对点协议PPP了解Internet的点对点协议的工作原理,理解ppp协议的三个组成部分,掌握PPP协议的帧格式、PPP协议的工作状态
6.物理层核心协议(6学时)物理层主要功能了解物理层主要功能是为数据端设备提供传送数据通路、传输数据,理解物理层与局域网的关系,掌握物理层主要特性机械特性、电气特性、功能特性、规程特性Ethernet概述了解Ethernet的工作原理,理解数据链路层的两个子层,掌握网卡的作用、载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD协议的工作原理、争用期局域网的扩展方式了解Ethernet的连接方法,理解MAC层的硬件地址、两种不同的MAC帧格式,掌握在物理层扩展局域网、在数据链路层扩展局域网、透明网桥、源路由网桥、多端口网桥等虚拟局域网了解虚拟局域网的概念,理解虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务,而并不是一种新型局域网的思想掌握虚拟局域网使用的以太网帧格式FastEthernet了解快速以太网(FastEthernet)的特点,理解三种不同的物理层标准,掌握吉比特Ethernet的物理层特点、吉比特以太网的配置、以太网从10Mb/s至U10Gb/s的演进无线局域网了解无线局域网的组成,理解有固定基础设施的无线局域网、无固定基础设施的无线局域网自组网络,掌握
802.11标准中的物理层CSMA/CD协议两个不适合的原因、CSMA/CA协议的工作原理
四、教材与参考书教材
1.谢希仁编,《计算机网络》,电子工业出版社2021年,第8版参考书.JamesF.KuroseKeithW.Ross编《计算机网络一自顶向下方法与Internet特色》,2009年,高等教育出版社,第4版.王洪泊,边胜琴编,《计算机网络》,清华大学出版社,2015年,第1版
五、作业参考教材每章课后习题与课外补充作业相结合,分为课堂练习和课后作业
六、考核方式课程最终成绩由课程考试(闭卷笔试)与平时成绩构成其中,平时成绩由考勤、课堂表现和课后作业确定
七、说明本课程采用多媒体教学任课教师理论教学按48学时完成教学任务,实验部分教学大纲单独由实验主讲教师制定并另行安排《计算机网络》简介课程编号4240063课程名称计算机网络开课学院计算机与通信工程学院计算机系学时(实践周数)48学分3类别必修先修课程计算机导论、操作系统、C语言课程简介本课程以计算机网络各层核心协议工作原理、实现标准为主线,以提升学习者探索兴趣为先导,从应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层,至顶向下地梳理TCP/IP的核心协议所解决的核心科学问题,循序渐进地剖析通信子网中重要设备路由器、交换机等的配置及使用的技术细节通过本课程的学习,使学生们能够对计算机网络原理与技术有一个系统的、全面的了解;理解计算机网络的概念、组成和体系结构,掌握数据通信、各层网络协议和网络互连等方面的基本理论和实现技术;培养网络复杂工程分析问题和解决问题的能力,为学习其他课程以及从事计算机网络研究、开发、运行、维护夯实专业基础CourseCode:4240063NameofCourse:ComputerNetworkTechnologySchool:DepartmentofcomputerscienceSchoolofcomputerandCommunicationEngineeringCreditHours:48Credits:3RequiredorElective:RequiredPrerequisite:IntroductiontoComputerOperatingSystemClanguageSyllabus:Thiscoursetakestheworkingprincipleandimplementationstandardsofthecoreprotocolsatalllevelsofcomputernetworkasthemainlineandtakesimprovinglearners*explorationinterestastheguide.ItcombinesthecorescientificproblemssolvedbythecoreprotocolsofTCP/IPfromtheapplicationlayertransmissionlayernetworklayerdatalinklayerandphysicallayerandanalyzesconfigurationandtechnicaldetailsoftheimportantequipmentroutersswitches.Throughthestudyofthiscoursestudentscanhaveasystematicandcomprehensiveunderstandingoftheprincipleandtechnologyofcomputernetwork.Studentscanunderstandtheconceptcompositionandarchitectureofcomputernetworkandmasterthebasictheoryandimplementationtechnologyofdatacommunicationnetworkprotocolofeachlayerandnetworkinterconnection.Thiscoursecancultivatetheabilitytoanalyzeandsolveproblemsincomplexnetworkengineeringandlayasolidprofessionalfoundationforlearningothercoursesandengagingincomputernetworkresearchdevelopmentoperationandmaintenance.。