《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)大綱

1、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)大綱前 言計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)高等教育的專(zhuān)業(yè)選修課程。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)本科大三或大四學(xué)生為講授對(duì)象，是集理論性與應(yīng)用性為一體的學(xué)科。設(shè)置本課程的目的是：全面系統(tǒng)的介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和原理體系結(jié)構(gòu)，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)互連、運(yùn)輸層、應(yīng)用層、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全和因特網(wǎng)的演進(jìn)等內(nèi)容。本課程的內(nèi)容安排，以基礎(chǔ)性和實(shí)用性為重點(diǎn)，力圖在講清計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本原理的前提下，進(jìn)一步介紹流行的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作原理，理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一系列標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用打下扎

2、實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本課程的要求是：學(xué)習(xí)者應(yīng)注重把課程中的基本原理弄清楚，并且理論聯(lián)系實(shí)際，多思考、多練習(xí)，認(rèn)真完成實(shí)踐部分的要求。先修課程要求：高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)本課程計(jì)劃90學(xué)時(shí)，4學(xué)分，其中教學(xué)54學(xué)時(shí)，實(shí)踐36學(xué)時(shí)。選用教材：謝希仁編著：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版），電子工業(yè)出版社，2004年版教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和上機(jī)實(shí)踐考核方法：考查教學(xué)進(jìn)程安排表周次學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)主要內(nèi)容教學(xué)方法備注13第一章概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程和作用教學(xué)23計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)和主要性能指標(biāo)教學(xué)33計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)教學(xué)43第二章物理層數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)知識(shí)，物理層的基本概念和傳輸媒體教學(xué)53模擬和數(shù)字傳輸，調(diào)制解調(diào)器，信道復(fù)用

3、技術(shù)教學(xué)63第三章數(shù)據(jù)鏈路層基本概念和具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議及算法教學(xué)73實(shí)用的停止等待協(xié)議和算法教學(xué)83第四章局域網(wǎng)概述及以太網(wǎng)的工作原理教學(xué)93以太網(wǎng)的MAC層，局域網(wǎng)的兩種擴(kuò)展方法教學(xué)103虛擬局域網(wǎng)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)教學(xué)113第五章廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)的構(gòu)成，數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路教學(xué)123廣域網(wǎng)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，擁塞控制教學(xué)133第六章網(wǎng)絡(luò)互連路由器的結(jié)構(gòu)和作用，分類(lèi)IP地址的編址方法和特點(diǎn)教學(xué)143IP地址與硬件地址，路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的步驟，地址解析協(xié)議ARP，IP層分組轉(zhuǎn)發(fā)算法教學(xué)153子網(wǎng)的劃分和無(wú)分類(lèi)編址CIDR，下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6教學(xué)163第七章運(yùn)輸層基本概念，用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UD

4、P和傳輸控制協(xié)議TCP教學(xué)173第八章應(yīng)用層域名系統(tǒng)DNS，概述文件傳送協(xié)議FTP、電子郵件和萬(wàn)維網(wǎng)的基本原理教學(xué)183復(fù)習(xí)教學(xué)注：上表為理論課的教學(xué)進(jìn)度表，實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度表見(jiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。第一章概述一、學(xué)習(xí)目的本章著重介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中最基本的一些概念和知識(shí)，其目的是通過(guò)學(xué)習(xí)使讀者對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)基本的了解和認(rèn)識(shí)。概述計(jì)劃9學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程了解因特網(wǎng)的發(fā)展和信息高速公路；了, 解因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體經(jīng)歷的三個(gè)演進(jìn)階段。掌握電路交換和分組交換的原理和特點(diǎn)，分組交換的優(yōu)點(diǎn)和帶來(lái)的問(wèn)題；掌握結(jié)點(diǎn)交換機(jī)處理分組的過(guò)程；1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)和主要性能指標(biāo)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的幾

5、種不同的分類(lèi)方法。掌握帶寬的定義、常用單位，以及數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化。掌握數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延，理解發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延的概念和產(chǎn)生的地方。理解時(shí)延帶寬積和往返時(shí)延的概念。1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分層次的必要性；掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。理解實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)的概念。掌握面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)的原理和特點(diǎn)。理解在TCP/IP的應(yīng)用層協(xié)議使用的是客戶(hù)服務(wù)器方式。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示和教學(xué)手段（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)提示1分組交換網(wǎng)的相關(guān)概念以及與電路交換的區(qū)別。2帶寬和時(shí)延的概念。3五層協(xié)議的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。4面向連接與面向無(wú)連接的區(qū)別。（二）教學(xué)手段：計(jì)算

6、機(jī)輔助教學(xué)四、思考與練習(xí)1簡(jiǎn)述分組交換和電路交換的要點(diǎn)，并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。2面向連接服務(wù)與面向無(wú)連接服務(wù)各自的特點(diǎn)是什么？3試述具有五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)及各層的主要功能。4什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)鏈路的帶寬？帶寬的單位是什么？5什么是數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延和往返時(shí)延？6假設(shè)信號(hào)在媒體上的傳播速率為2.3100000km/s。媒體長(zhǎng)度l為100m，試計(jì)算當(dāng)數(shù)據(jù)率為1Mb/s和10Gb/s時(shí)在以上媒體中正在傳播的比特?cái)?shù)。7長(zhǎng)度為100字節(jié)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給運(yùn)輸層傳送，需加上20字節(jié)的TCP首部。再交給網(wǎng)絡(luò)層傳送，需加上20字節(jié)的IP首部。最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部共

7、18字節(jié)。試求數(shù)據(jù)的傳輸效率。若應(yīng)用層數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1000字節(jié)，數(shù)據(jù)的傳輸效率是多少？第二章物理層一、學(xué)習(xí)目的本章著重介紹物理層的基本概念，數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握傳輸媒體，模擬傳輸與數(shù)字傳輸，調(diào)制解調(diào)器和信道復(fù)用技術(shù)。本章計(jì)劃6學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容2.1物理層的基本概念掌握物理層的功能和數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)知識(shí)。2.2物理層下面的傳輸媒體掌握導(dǎo)向傳輸媒體；了解非導(dǎo)向傳輸媒體了解模擬傳輸系統(tǒng)；掌握調(diào)制解調(diào)器的組成和作用；理解幾種最基本的二元制調(diào)制方法。2.3信道復(fù)用技術(shù)掌握頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用技術(shù)的原理；了解碼分復(fù)用原理。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示和教學(xué)手段（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)提示1常用的傳輸

8、媒體。2信道復(fù)用技術(shù)。（二）教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)四、思考與練習(xí)1物理層要解決哪些問(wèn)題？物理層的主要特點(diǎn)是什么？2常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點(diǎn)？3調(diào)制解調(diào)器的作用是什么？第三章數(shù)據(jù)鏈路層一、學(xué)習(xí)目的本章著重介紹數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念，詳細(xì)討論停止等待協(xié)議（不需要數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸，具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，實(shí)用的停止等待協(xié)議，停止等待協(xié)議的算法）。通過(guò)學(xué)習(xí)掌握數(shù)據(jù)鏈路層的基本知識(shí)，更加詳細(xì)的了解到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的作用和設(shè)計(jì)。本章計(jì)劃6學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念理解鏈路(link)和數(shù)據(jù)鏈路(data link)的區(qū)別；了解數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能。3.2停止等待協(xié)

9、議理解完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸；掌握具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議及算法；掌握實(shí)用的停止等待協(xié)議及算法。理解超時(shí)計(jì)時(shí)器的作用，重復(fù)幀的問(wèn)題，幀的編號(hào)問(wèn)題，幀的發(fā)送序號(hào)和可靠傳輸；掌握停止等待協(xié)議的算法。3.3其他協(xié)議理解連續(xù)ARQ協(xié)議和選擇重傳ARQ協(xié)議的的工作原理；了解滑動(dòng)窗口協(xié)議的原理和最佳幀長(zhǎng)。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示和教學(xué)手段（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)提示1停止等待協(xié)議（不需要數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸，具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，實(shí)用的停止等待協(xié)議，停止等待協(xié)議的算法）。2滑動(dòng)窗口協(xié)議。（二）教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)四、思考與練習(xí)1數(shù)據(jù)鏈路（即邏輯鏈路）與鏈路（即物理鏈路）有何區(qū)別？“電路接通

10、了”與“數(shù)據(jù)鏈路接通了”的區(qū)別何在？2考察停止等待協(xié)議算法。在接收結(jié)點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行步驟（3）時(shí)，若將“否則轉(zhuǎn)到（6）”該為“否則轉(zhuǎn)到（2）”，將產(chǎn)生什么結(jié)果？3查資料了解因特網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP的工作原理。第四章局域網(wǎng)一、學(xué)習(xí)目的本章著重介紹計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。局域網(wǎng)技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中重要的技術(shù)之一，其不僅涉及到基礎(chǔ)理論，而且是實(shí)用技術(shù)中最常用、最重要的技術(shù)部分。所以，學(xué)習(xí)好這部分內(nèi)容是非常重要的。本章計(jì)劃9學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容4.1局域網(wǎng)概述了解局域網(wǎng)的特點(diǎn)和主要優(yōu)點(diǎn)。4.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)掌握網(wǎng)卡的作用；掌握以太網(wǎng)的工作原理CSMA/CD協(xié)議。了解傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法；掌握集線(xiàn)器的原理和作用。4.3以

11、太網(wǎng)的MAC層了解MAC層的硬件地址以及局域網(wǎng)全球地址的管理。了解DIX Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)的MAC幀格式。4.4擴(kuò)展的局域網(wǎng)掌握在物理層和在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)的原理、使用的器件和優(yōu)缺點(diǎn)。理解透明網(wǎng)橋和源路由網(wǎng)橋的原理。掌握網(wǎng)橋處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表的算法。掌握以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)。4.5虛擬局域網(wǎng)理解虛擬局域網(wǎng)的原理。4.6無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)了解無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示和教學(xué)手段（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)提示1以太網(wǎng)的工作原理。2局域網(wǎng)的擴(kuò)展方式。3集線(xiàn)器、網(wǎng)橋和交換機(jī)的區(qū)別。（二）教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)四、思考與練習(xí)1局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)是什么？2以太網(wǎng)是怎樣工作的？3以太網(wǎng)交換

12、機(jī)有何特點(diǎn)？它和集線(xiàn)器有何區(qū)別？4網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表該如何構(gòu)造？第五章廣域網(wǎng)一、學(xué)習(xí)目的本章主要介紹廣域網(wǎng)的基本概念和廣域網(wǎng)提供的兩種服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路，著重討論分組轉(zhuǎn)發(fā)原理。廣域網(wǎng)技術(shù)也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中重要的技術(shù)之一，廣域網(wǎng)技術(shù)同局域網(wǎng)技術(shù)一樣不僅涉及到基礎(chǔ)理論，而且是實(shí)用技術(shù)中最常用、最重要的技術(shù)部分。本章計(jì)劃6學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容5.1廣域網(wǎng)的基本概念掌握廣域網(wǎng)的構(gòu)成；掌握數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路服務(wù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)。5.2廣域網(wǎng)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制理解廣域網(wǎng)采用層次地址結(jié)構(gòu)；掌握結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組的過(guò)程。5.3擁塞控制理解擁塞控制的意義；掌握擁塞控制的一般原理。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示和教學(xué)手段（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)提示1

13、數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)的工作原理。2擁塞控制的原因和處理。（二）教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)四、思考與練習(xí)1簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)的工作原理，并從多反面比較二者的優(yōu)缺點(diǎn)。2流量控制和擁塞控制有何異同之處？為什么說(shuō)“只要任意增加一些資源就可以解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題”是不正確的？第六章網(wǎng)絡(luò)互連一、學(xué)習(xí)目的本章著重介紹目前應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，討論多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器互連成為一個(gè)互連網(wǎng)的各種問(wèn)題。本章計(jì)劃9學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容6.1路由器在網(wǎng)際互連中的作用掌握路由器的構(gòu)成和三種常用的交換方法。6.2因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議IP了解IP地址的編址方法經(jīng)歷的三個(gè)歷史階段。掌握分類(lèi)IP地址的編址方法和特點(diǎn)；掌握

14、IP地址與硬件地址的區(qū)別。掌握路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的步驟。了解地址解析協(xié)議ARP和逆地址解析協(xié)議RARP。了解IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式。理解路由器和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的區(qū)別。掌握IP層分組轉(zhuǎn)發(fā)算法。6.3劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)理解劃分子網(wǎng)的基本思路。掌握子網(wǎng)掩碼的作用和使用子網(wǎng)掩碼分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程。理解無(wú)分類(lèi)編址CIDR和特點(diǎn)。6.4下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6 (IPng)了解具有更大地址空間的新版本的IP協(xié)議IPv6和從IPv4向IPv6過(guò)渡的策略。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示和教學(xué)手段（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)提示1IP地址與物理地址的關(guān)系。2傳統(tǒng)的分類(lèi)IP地址和無(wú)分類(lèi)編址。（二）教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)四、思考與練習(xí)1作為中間系統(tǒng)，轉(zhuǎn)發(fā)器

15、、網(wǎng)橋、路由器有何區(qū)別？2試說(shuō)明IP地址和硬件地址的區(qū)別，為什么要使用這兩種不同的地址？第七章運(yùn)輸層一、學(xué)習(xí)目的運(yùn)輸層是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的層次之一。本章討論TCP/IP體系中的運(yùn)輸協(xié)議UDP和TCP。本章計(jì)劃3學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容7.1運(yùn)輸層協(xié)議概述了解運(yùn)輸層的主要功能；理解運(yùn)輸層和網(wǎng)絡(luò)層的區(qū)別。7.2 TCP/IP體系中的運(yùn)輸層了解運(yùn)輸層的兩個(gè)協(xié)議和端口的概念。7.3用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP和傳輸控制協(xié)議TCP掌握UDP和TCP協(xié)議各自的功能和優(yōu)點(diǎn)。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)提示和教學(xué)手段（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)提示1TCP/IP體系中運(yùn)輸層的作用。2端口的作用。（二）教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)四、思考與練習(xí)1試說(shuō)明

16、運(yùn)輸層的作用。網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)報(bào)或虛電路服務(wù)對(duì)上面的運(yùn)輸層有何影響？第八章應(yīng)用層一、學(xué)習(xí)目的本章主要討論各種應(yīng)用進(jìn)程通過(guò)什么樣的應(yīng)用層協(xié)議來(lái)使用網(wǎng)絡(luò)所提供的這些通信服務(wù)。介紹域名系統(tǒng)、文件傳送協(xié)議、遠(yuǎn)程登陸協(xié)議和最常用的因特網(wǎng)電子郵件，重點(diǎn)介紹萬(wàn)維網(wǎng)的工作原理及其主要協(xié)議。本章計(jì)劃3學(xué)時(shí)。二、課程內(nèi)容8.1域名系統(tǒng)DNS掌握域名系統(tǒng)DNS的基本概念和因特網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu)；了解用域名服務(wù)器進(jìn)行域名解析。8.2文件傳送協(xié)議掌握文件傳送協(xié)議FTP的主要工作原理。8.3電子郵件掌握電子郵件系統(tǒng)的主要組成構(gòu)件；理解簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議SMTP和電子郵件的信息格式。8.5萬(wàn)維網(wǎng)WWW了解萬(wàn)維網(wǎng)WWW的概況；掌握統(tǒng)一資源定位符URL；理解超文本傳輸協(xié)議HTT