《計算機網絡》課程教學大綱.

1、計算機網絡課程教學大綱（2001年制訂，2003年修訂）課程編號：英 文 名：Computer Networks課程類別：專業(yè)選修課前 置 課：數(shù)據通信、計算機導論等后 置 課：學 分：2學分課 時：36課時主講教師：楊小寧等 選定教材：謝希仁.計算機網絡（第四版）.北京：電子工業(yè)出版社 2003年課程概述：計算機網絡是計算機和數(shù)據通信結合的學科。是計算機科學、信息科學專業(yè)的專業(yè)主干課程。本課程主要講授網絡通信和協(xié)議實現(xiàn)，以現(xiàn)階段主流協(xié)議TCP/IP為主線，對五個功能層進行詳細地描述。內容涵蓋網絡概述、物理層、數(shù)據鏈路層、LAN、WAN、網絡互連、運輸層（傳輸層）、應用層、計算機網絡安全、In

2、ternet的演進等。本課程所選擇的教材接近國際著名教材，內容先進且實用，知識面涵蓋較廣。教學目的：通過學習計算機網絡課程，同學應對計算機網絡技術及因特網的基本原理和體系結構有較為全面的了解。掌握ISO/OSI的7分層協(xié)議、傳統(tǒng)的以太網技術和傳統(tǒng)傳輸介質（10base2/10base5）。掌握TCP/IP的4層的分層協(xié)議；掌握IPV4和IPV6地址編址方法、MAC地址、子網掩碼、CIDR的概念；掌握TCP/IP協(xié)議簇中的重點協(xié)議、應用層C/S軟件結構、網絡QoS；掌握網絡中關鍵器材（交換機、路由器）的工作原理，熟悉LAN的組建，能規(guī)劃小型網絡，能排除一般故障。了解計算機網絡發(fā)展的前沿技術，了解

3、我國計算機網絡發(fā)展的現(xiàn)狀，了解綜合布線技術，實驗課旨在提高同學的動手能力。教學方法：教學以課堂授課為主，我校對原教材建議的70-90學時的授課時間作較大的調整，計算機網絡的教學課時為34學時，教學內容必須精簡。倡導學生根據自己的實際情況閱讀本大綱列出的教學參考資料、自學本教材授課未涉及的內容。教學內容以TCP/IP協(xié)議為主，講授教材列為“最重要”的內容。網絡實驗課由計算機網絡實用技術課程安排LAN組網、TCP/IP實驗、WAN實驗、路由器配置等實驗項目，實驗項目參照計算機網絡實用技術網絡實驗教程。各章教學要求及教學要點：第一章 概述課時分配：2課時教學要求：通過本章教學，學生應掌握計算機網絡的

4、基本構架、數(shù)據分組（基于標記）交換與網絡轉發(fā)儲存；傳輸中的數(shù)據在交換結點中斷續(xù)動態(tài)分配帶寬的基本特點。了解Internet的發(fā)展簡史和網絡標準組織，了解中國計算機網絡的現(xiàn)狀和發(fā)展簡史。掌握計算機網絡的定義、網絡分類方式和主要性能指標；掌握網絡的體系結構的概念、ISO/OSI和TCP/IP的分層；掌握協(xié)議的三要素；掌握面向連接服務和非面向連接服務的概念及應用層客戶端/服務端的軟件模式（C/S模式）。了解中國主要的計算機網絡。教學內容：第一節(jié) 計算機網絡在信息時代的作用第二節(jié) 計算機網絡的發(fā)展過程一、分組交換的產生二、Internet時代三、關于Internet的標準化工作四、計算機網絡在中國的發(fā)

5、展第三節(jié) 計算機網絡的分類一、計算機網絡的不同分類二、幾種不同的分類方法第四節(jié) 計算機網絡的性能指標一、帶寬二、時延三、帶寬時延積和往返時延第五節(jié) 計算機網絡的體系結構一、計算機網絡體系結構的形成二、劃分層次的必要性三、具有5層協(xié)議的體系結構四、實體、協(xié)議、服務和服務訪問點五、面向連接服務和無連接服務六、OSI與TCP/IP體系結構的比較第六節(jié) 應用層C/S方式思考題：1.中國現(xiàn)階段有哪些主要的網絡？2.計算機網絡由哪幾部分組成？3.網絡的協(xié)議和服務有何區(qū)別？有何關系？4.網絡的體系結構為何要采用分層結構？5.試比較ISO/OSI的7層功能協(xié)議和TCP/IP的“4+1”層功能協(xié)議的優(yōu)劣。6.客

6、戶端和服務端的核心含義是什么？7.TCP/IP的5層次分別是哪些？每層的主要任務是什么？第二章 物理層課時分配：2課時教學要求：通過本章的教學，學生應掌握數(shù)據傳輸?shù)幕纠碚?、信號的種類及相互轉換、Shannon公式和Nyquist準則；掌握導向型和非導向型傳輸介質（UTP、光纖、同軸電纜、自由空間等傳輸介質）；掌握基本的復用和分用技術、物理層標準。教學內容：第一節(jié) 物理層的基本概念第二節(jié) 數(shù)據通信的基礎知識一、數(shù)據通信系統(tǒng)的模型二、有關信道的幾個基本概念三、信道的最高碼元傳輸速率四、信道的極限信息傳輸速率第三節(jié) 物理層下的傳輸介質一、導向傳輸媒體二、非導向傳輸媒體第四節(jié) 模擬傳輸與數(shù)字傳輸一、

7、模擬傳輸系統(tǒng)二、Modem三、數(shù)字傳輸系統(tǒng)第五節(jié) 信道復用技術一、頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用二、波分復用三、碼分復用第六節(jié) 同步光纖網SONET和同步數(shù)字系列第七節(jié) 物理層標準舉例（*不講授）思考題：1.Shannon公式有幾個參數(shù)？各自表示什么意思？2.為何現(xiàn)階段電話線Modem的極限是56kbps?3.什么是Nyquist準則？4.紅外線通信的特點是什么？第三章 數(shù)據鏈路層課時分配：4課時教學要求：通過本章教學，要求學生掌握數(shù)據鏈路層的基本術語概念，掌握停止等待協(xié)議和連續(xù)ARQ協(xié)議、滑動窗口的概念、CRC算法。了解面向比特的HDLC和面向字節(jié)的PPP協(xié)議。教學內容：第一節(jié) 數(shù)據鏈路層

8、的基本概念第二節(jié) 停止等待協(xié)議一、完全理想化的數(shù)據傳輸二、具有最簡單流量控制的數(shù)據鏈路層協(xié)議三、實用的停止等待協(xié)議四、CRC原理五、停止等待協(xié)議的算法六、停止等待協(xié)議的定量分析第三節(jié) 連續(xù)ARQ協(xié)議一、連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理二、連續(xù)ARQ協(xié)議的吞吐量三、滑動窗口的概念四、信道利用率第四節(jié)、選擇重傳ARQ協(xié)議第五節(jié) HDLC一、HDLC協(xié)議概述二、HDLC的幀結構第六節(jié) Internet的點對點協(xié)議PPP一、PPP協(xié)議的工作原理二、PPP協(xié)議的幀結構三、PPP協(xié)議的工作狀態(tài)思考題：1.滿足CRC技術中的生成函數(shù)的基本條件是什么？2.數(shù)據可靠傳輸?shù)暮馐鞘裁矗?.網絡中如何實現(xiàn)流量控制？4.HD

9、LC協(xié)議如何實現(xiàn)透明傳輸？5.數(shù)據鏈路層的功能是什么？第四章 LAN課時分配：4課時教學要求：通過本章教學，學生應重點掌握CSMA/CD協(xié)議和MAC地址、能規(guī)劃設計小型LAN、會使用的網絡器材（HUB、中繼器、網橋、交換機）；了解傳統(tǒng)的10BASE2和10BASE5傳輸介質、非主流局域網token-ring和token-bus技術；了解無線LAN和高速LAN技術。教學內容：第一節(jié) LAN的概述第二節(jié) 傳統(tǒng)的以太網一、以太網的工作原理二、傳統(tǒng)以太網的連接方法三、以太網的信道的利用率第三節(jié) 以太網的MAC子層一、MAC層的硬件地址二、兩種不同的MAC幀格式第四節(jié) LAN的擴展一、在物理曾擴展LAN

10、二、在數(shù)據鏈路層擴展LAN第五節(jié) VLAN一、虛擬LAN的概念二、虛擬LAN使用的以太網幀格式第六節(jié) 高速LAN一、100Base-T以太網二、1000Base-T以太網三、10000Base-T以太網第七節(jié) 其它種類的高速LAN一、100VG-AnyLAN LAN二、光纖分布式數(shù)據接口FDDI三、高性能并行接口四、光纖通道第八節(jié) 無線LAN（選講內容）一、無線LAN的組成二、802.11標準中的物理層三、802.11標準中的MAC層思考題：1.網橋是否有網卡？2.網橋的轉發(fā)表中的表項有哪些字段？為何如此設計？3.MAC地址的空間有多大？4.CSMA/CD算法對所有的站點是否公平？5.FTTx

11、中的“x”代表什么意思？第五章 廣域網課時分配：4課時教學要求：通過本章教學，要求學生掌握廣域網的基本概念，對WAN提供的數(shù)據報和虛電路的服務質量有較為深刻的認識；知道路由器和節(jié)點交換機的區(qū)別，了解三種WAN的技術實現(xiàn)（X.25.FR、ATM）。教學內容：第一節(jié) 廣域網的基本概念一、廣域網的構成二、數(shù)據報與虛電路第二節(jié) 廣域網的分組轉發(fā)機制一、在結點交換機中查找路由表二、在路由表中使用默認路由第三節(jié) 擁塞控制一、擁塞控制的意義二、擁塞控制的一般原理第四節(jié) X.25網第五節(jié) 幀中繼一、幀中繼的工作原理二、幀中繼的幀格式三、幀中繼的擁塞控制第六節(jié) 異步傳輸模式ATM一、ATM的基本概念二、ATM的

12、協(xié)議參考模型和信元結構三、ATM的邏輯連接機制思考題：1.比較VC與數(shù)據報的傳輸特征。2.死鎖是如何產生的？有什么措施防止死鎖？3.增加部分資源就可以解決網絡的擁塞的觀點是否正確？為什么？4.ATM信元首部為何有兩種？有什么不同？5.網絡擁塞的起因是什么？是否可以徹底解決？能否主動控制？第六章 網絡互連課時分配：4課時教學要求：通過本章教學，學生應掌握網絡互聯(lián)的核心協(xié)議IP、IP分組儲存及轉發(fā)的、路由器的路由選擇協(xié)議；掌握IP地址屏蔽異構網絡技術的作用、ARP、RARP、有類別的IP地址、CIDR等概念；掌握子網和超網的概念、路由選擇協(xié)議的工作原理。（RIP、OSPF）了解IPV6技術。教學內

13、容：第一節(jié) 路由器在網際互連的作用一、路由器的構成二、交換結構三、互聯(lián)網與Internet第二節(jié) IP協(xié)議一、有類別的IP地址二、IP地址與硬件地址三、地址解析協(xié)議ARP與逆向地址解析協(xié)議四、IP數(shù)據報的格式五、IP層轉發(fā)分組的流程第三節(jié) 劃分子網和構造超網一、劃分子網二、使用子網掩碼的分組轉發(fā)過程三、無類別編址CIDR第四節(jié) Internet控制報文協(xié)議第五節(jié) Internet路由選擇協(xié)議一、有關路由選擇協(xié)議的幾個基本概念二、內部網關協(xié)議RIP三、內部網關協(xié)議OSPF四、外部網關協(xié)議BGP第六節(jié) IP多播和Internet組管理協(xié)議一、IP多播的基本概念二、Internet組管理協(xié)議IGMP

14、三、多播路由選擇第七節(jié) 虛擬專用網和網絡地址轉換一、虛擬專用網VPN二、網絡地址轉換NAT第八節(jié) 下一代網際協(xié)議IPV6一、解決IP地址耗盡的措施二、IPV6的基本首部三、IPV6的擴展首部四、IPV6的地址空間五、IPV4過渡到IPV6六、ICMPV6思考題：1.路由器的基本工作原理是什么？2.路由器的端口“影子拷貝”的作用是什么？3.VC網絡中的三個最重要的功能是什么？4.比較RIP和OSPF的優(yōu)劣？為何要這樣設計路由器交換的內容和時機？5.為何要設計路由器的“自學習機制”？人工設定是否可行？6.廣播信道中存在幾種廣播方式？第七章 運輸層（傳輸層）課時分配：6課時教學要求:運輸層(傳輸層)

15、是網絡體系結構中關鍵層，本章學習面向連接的TCP和非面向連接的UDP。重點掌握TCP的各種機制，熟悉TCP面向連接可靠服務，分組的序號、確認、窗口、擁塞控制、與TCP連接管理的概念。進程的端口的概念，熟知端口。TCP和UDP報文段的首部結構各字段的含義，UDP檢驗和算法。TCP的重傳機制。教學內容:第一節(jié) 運輸層協(xié)議概述第二節(jié) TCP/IP體系中的運輸層一、運輸層中的兩個協(xié)議二、端口的概念第三節(jié) UDP一、UDP概述二、UDP的首部格式第四節(jié) TCP一、TCP概述二、TCP報文段的首部三、TCP的數(shù)據編號與確認四、TCP的流量控制與擁塞控制五、TCP的重傳機制六、采用隨機早期丟棄(RED)進行

16、擁塞控制七、TCP的運輸連接管理八、TCP的有限狀態(tài)機思考題：1. 運輸層的核心任務是什么？2. TCP報文的首部結構有哪些字段組成？其含意是什么？ 3. 網絡擁塞的起因是什么？是否可以徹底解決？4. 數(shù)據傳輸時的流量控制實現(xiàn)有幾種？性能如何？5. 若一個TCP連接，有有一部分分組丟失，如何保障其可靠性？6. MTU的含意是什么？第八章 應用層課時分配：6課時教學要求:通過本章的學習,同學應掌握服務器(軟件進程的服務端)與客戶機(軟件進程的請求端)的基本概念，掌握DNS、FTP、TELNET、e-MAIL、WWW、BOOTP和DHCP、SNMP的基本工作原理。本章最重要的技術特征：client

17、/server工作模式。教學內容:第一節(jié) DNS域名系統(tǒng)一、域名系統(tǒng)概述二、Internet的域名結構三、使用DNS服務器進行域名解析第二節(jié) FTP文件傳輸協(xié)議一、概述二、FTP的基本工作原理三、簡單文件傳輸協(xié)議TFTP第三節(jié) TELNET遠程終端（登錄）協(xié)議第四節(jié) 電子郵件(e-MAIL)一、概述二、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP三、電子郵件的信息格式四、郵件讀取協(xié)議POP3和IMAP五、通用Internet郵件擴充MIME第五節(jié) WWW萬維網一、概述二、統(tǒng)一資源定位符URL三、超文本傳輸協(xié)議HTTP四、超文本標記語言HTML五、WWW中的超鏈六、動態(tài)WWW文檔與CGI技術七、活動WWW文檔八、W

18、WW上的信息檢索系統(tǒng)第六節(jié) 引導程序協(xié)議與動態(tài)主機配置協(xié)議（BOOTP、DHCP）一、引導程序協(xié)議BOOTP二、動態(tài)主機配置協(xié)議DHCP第七節(jié) 簡單網絡管理協(xié)議SNMP一、簡單網絡的基本概念二、簡單網絡管理協(xié)議SNMP概述三、管理信息庫MIB四、SNMPV1的五種協(xié)議數(shù)據單元五、管理信息結構六、SNMPV2和SNMPV3第八節(jié) 應用進程跨越網絡的通信一、系統(tǒng)調用和應用接口編程二、服務器的兩種工作方式三、進程通過系統(tǒng)調用接口進行通信的過程思考題：1.“帶內”和“帶外”的含意是什么？2.為什么HTTP、FTP、STMP、POP3都使用TCP，而不使用UDP？3.DNS使用TCP還是UDP？其工作原

19、理是什么？4.SMTP如何支持多媒體傳輸？5.在Internet上，為什么沒有應用既要求“無數(shù)據丟失”有要求“定時（限時）”的傳輸服務？第九章 計算機網絡安全課時分配：4課時教學要求:通過本章的學習，同學應對計算機網絡安全的重要性有初步的認識，了解來自多方面的攻擊和破壞行為。知道該領域常規(guī)的防范措施。掌握對稱和非對稱加密算法的基本原理，掌握DES和RSA算法，知道惡意程序的分類，了解傳統(tǒng)密碼學的加密、解密手段。教學內容：第一節(jié) 網絡安全問題概述一、計算機網絡面臨的安全威脅二、計算機網絡安全的內容三、一般數(shù)據加密模型第二節(jié) 常規(guī)密鑰密碼體制一、替代密碼與置換密碼二、數(shù)據加密標準DES第三節(jié) 公開

20、密鑰密碼體制一、公開密鑰密碼體制的特點二、RSA公開密鑰密碼體制三、數(shù)字簽名第四節(jié) 報文鑒別第五節(jié) 密鑰分配第六節(jié) 電子郵件的加密一、PGP二、PEM第七節(jié) 鏈路加密和端到端加密一、鏈路加密二、端到端加密第八節(jié) 因特網商務中的加密一、安全插口層SSL二、安全電子交易第九節(jié) 因特網的網絡層安全協(xié)議族IPsec第十節(jié) 防火墻思考題：1.報文的機密性與完整性之間的區(qū)別是什么？2.公鑰系統(tǒng)是否比傳統(tǒng)加密方式更安全？3.主動入侵者與被動入侵者之間的區(qū)別是什么？4.公鑰系統(tǒng)的算法既簡單又安全的說法是否正確？5.鏈路加密和端到端加密有何不同？6.傳統(tǒng)加密方式是否一定會被公鑰系統(tǒng)所取代？7.如何攻擊RSA算法

21、？8.現(xiàn)階段使用的數(shù)字鑒別技術有哪些？第十章 因特網的演進課時分配：0教學要求:課堂不講授，建議學生自學，應了解因特網現(xiàn)階段的一些應用（IP phone, video congress）；了解多媒體通信的特殊要求（數(shù)據量大、盡可能低時延、抖動小等）；了解RTP，RTCP、RTSP、H.323.QoS、RSVP、MPLS、RAN和HFC技術。教學內容:第一節(jié) 概述第二節(jié) 因特網的多媒體體系結構一、實時運輸協(xié)議RTP二、實時運輸控制協(xié)議RTCP三、實時流式協(xié)議RTSP第三節(jié) IP電話一、IP電話概述二、H.323三、會話發(fā)起協(xié)議SIP四、IP電話的通話質量第四節(jié) 改進“盡最大努力交付”的服務一、使

22、因特網提供服務質量二、調度和管理機制三、綜合服務IntServ和資源預留協(xié)議RSVP四、區(qū)分服務DiffServ第五節(jié) 多協(xié)議標記交換MPLS一、MPLS的產生背景二、MPLS的工作原理第六節(jié) RAN居民接入網一、xDSL技術二、光纖同軸混合網（HFC）三、FFTx技術四、以太網接入第七節(jié) 關于“三網融合”思考題：1.分析中國三網融合尚有哪些需要解決的問題？2.因特網多媒體體系結構有哪些組成部分？有哪些新協(xié)議？有何特點？3.實時數(shù)據和等時數(shù)據是否一樣？為何講因特網不是等時的？實時數(shù)據有哪些特點？4.為何說傳遞多媒體數(shù)據時對時延遲和抖動有較高的要求？附 錄：參考書目1. 張公忠.現(xiàn)代網絡技術教程

23、M. 北京：電子工業(yè)出版社,1998.2. 張公忠等.當代組網技術M. 北京：清華大學出版社,1999.3. 史忠植.高級計算機網絡M. 北京：電子工業(yè)出版社,2001.4. 張堯學.計算機網絡與Internet教程M. 北京：清華大學出版社,2002.5. 李臘元等.計算機網絡技術M.北京：國防工業(yè)出版社,1998.6. 魯士文.計算機網絡習題與解析M.北京： 清華大學出版社,2001.7. Andrew S Tanenbaum. Computer NetworksM.北京：清華大學出版社,1997.8. William Stallings. Business Data CommunicationM.北京：清華大學出版社,1997.9. Douglas E Comer. Computer