专业基础课5《计算机网络》课程教学大纲精讲.docx
《专业基础课5《计算机网络》课程教学大纲精讲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专业基础课5《计算机网络》课程教学大纲精讲.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
专业基础课5《计算机网络》课程教学大纲精讲
云南师范大学信息学院
网络工程专业课程教学大纲
【课程名称】计算机网络（ComputerNetwork）
【课程编码】A1014Z1050
【课程类别】专业基础课
【课时】68学时
【学分】4学分
【课程性质、目标和要求】
我们正在进入一个以Internet为基石的崭新的计算时代，基于网络的通信、各种各样的网络服务的应用和分布式计算技术，是现在乃至将来人类社会信息沟通的桥梁和基石。
《计算机网络》课程就是为学习、设计、管理和构建强大的通信应用系统而设置的重要专业课程，是计算机科学、网络工程、软件工程及其相关专业的重要专业必修课程之一。
它是为培养在各领域中研究、管理、开发、设计及教学中应用计算机网络技术的高级技术人才的需要而设置的，同时又是为适应整个社会不断演进的信息化所必需的。
通过本课程的学习，能够掌握计算机网络的基本理论、基本原理，以及在计算机网络环境中实现通信和数据传输的一系列方法、过程的基本概念和基本技术，并掌握对网络设备、网络软件熟练的操作和应用技术，为进一步从事计算机及其网络技术在本专业的高级应用打下坚实的基础。
课程学习中特别注重深入浅出的介绍计算机网络中数据通信的基本概念，数据传输所采用的一系列方法和技术对信号、数据和数据分组进行的相应处理，实现透明传输的工作过程与处理技术，并特别重视对传输过程中各种网络协议及网络服务的分析与理解。
本课程是一门兼具计算机网络基本理论和计算机网络技术与操作应用密切结合的、实用性很强的课程，因此，课程中同步进行利用计算机主机和网络设备熟练进行网络组建、基本网络通讯程序的设计、各种Internet应用软件系统的安装配置和管理技术的教学，教学自始至终贯穿理论与实践结合的重要性。
实践中重点掌握熟悉各种软件系统，操作各种网络设备，如Modem、交换机、路由器、访问服务器等，了解它们的结构、工作原理、应用管理配置、实用命令、安全性及权限管理等的操作技术，达到掌握技术提高技能的目的。
本课程的先修课程是数字逻辑、电子技术、程序设计和操作系统。
学习本课程前具有一定的电子技术基础能很快掌握数据通信概念；具有一定的程序设计基础能很好的分析协议工作程序代码；具有操作系统基础能很好的理解网络环境下网络体系的分层结构和并发性、安全性和管理等问题。
【教学时间安排】
本课程计4学分，学时68学时，其中，理论学时34学时，实验学时34学时，学时分配如下：
章次
课程内容
课时
备注（教学形式）
1
计算机网络概述（绪论）
4
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
2
物理层
4
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
3
数据链路层
6
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
4
网络层
8
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
5
运输层
4
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
6
应用层
4
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
7
计算机网络安全
0.5
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
8
Internet上的音视频服务
0.5
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
9
无线网络
2
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
10
下一代因特网
1
重点讲授+课堂练习+课外作业+实验
实验
34
合计
68
【教学内容要点】
第一章计算机网络概述
一、学习目的要求
通过对计算机网络基础知识的介绍，了解计算机网络在信息时代的作用，它的发展与演进，分组交换技术的产生及应用，重点掌握计算机网络的体系结构，从而为学习整体而完整的计算机网络知识打下重要基础。
二、主要教学内容
1、计算机网络基础知识；
2、什么是计算机网络，计算机网络的发展及应用；
3、计算机网络性能指标：
带宽与时延；
4、计算机网络体系结构及开放系统互连基础；
5、实体、协议、服务和接口等概念；
6、交换技术：
电路交换、报文交换、分组交换。
三、课堂讨论选题
1、什么是计算机网络？
两个计算机点对点连接？
多台计算机通过中间设备连接？
多个网络通过路由设备连接；
2、电路交换、报文交换、虚电路交换、分组交换的利弊及其应用；
3、计算机网络体系结构，OSI模型、TCP/IP模型或其他参考模型；
4、网络通信过程与现实生活中邮局通信过程的类别，协议的类比。
四、课外作业选题
1、分组交换技术的掌握和巩固；
2、计算机网络提供的服务；
3、协议、接口、服务等概念术语的理解；
4、计算机网络体系结构的理解，TCP/IP的熟悉和掌握。
第二章物理层
一、学习目的要求
了解物理层的功能、相关协议及其工作原理和过程；通过对数字通信基础知识的学习，了解并掌握数字通信的基本原理及数字通信中的一系列知识：
传输媒体、传输信道与传输率、模拟传输与数字传输、调制解调技术及信道复用技术等，达到对它们工作原理的理解和采取的相应技术的掌握，从而对二进制数据的传输实现过程建立起一个清晰的认识。
二、主要教学内容
1、数字通信基本原理及基础知识：
2、传输媒体、传输信道与传输率；
3、模拟传输与数字传输：
调制解调（调频、调幅、调相、正交调制）；
4、信道复用技术：
时分复用、频分复用、波分复用、密集波分复用、码分复用；
5、光纤通信基础；
6、能进行基本的数据通信相关的程序设计，或提高性质的多信道复用的程序设计。
三、课堂讨论选题
1、讨论常见的RS232接口的物理层特性；
2、基础通信模型套用到各个现有网络系统的讨论；
3、传输介质的变迁和当前主流传输媒介质；
4、信道复用技术；
5、当前家庭上网的核心技术和网络形态。
四、课外作业选题
1、物理层解决的问题，物理层接口与协议的特性；
2、数据通信模型的理解；
3、奈氏准则、香农公式的掌握；
4、常用的传输媒体；
5、信道复用技术，尤其是CDMA通信编码与计算。
第三章数据链路层
一、学习目的要求
学习并掌握数据链路层的基本工作原理，掌握点对点通信与广播通信两种模式下的数据链路层工作原理。
了解并掌握链路管理、数据成帧、差错检测与控制、透明传输等，从而建立起网络数据传输的初始而基本的概念，这是整个课程中的重要环节之一。
了解并掌握局域网的信道及争用问题，不同拓扑结构局域网工作原理及协议和技术。
在掌握计算机局域网的工作原理和技术基础上，在实验中重点结合以太网的实际技术，操作各种网络设备，如Modem、交换机、路由器、访问服务器等，了解它们的结构、工作原理、应用管理配置、实用命令、安全性及权限管理等等，达到掌握并熟悉对网络设备的使用。
另外，同时配合进行网络操作系统的体系结构、工作原理、安装操作、实用命令、用户管理、安全性及权限管理等实验。
能进行基本的局域网数据链路层相关程序设计，是其中的重要的环节之一。
二、主要教学内容
1、数据链路层基本工作原理：
链路管理、数据成帧、差错检测与控制、透明传输；
2、PPP与HDLC协议；
3、能进行基本的数据通信程序设计；
4、什么是计算机局域网，局域网的信道及争用，CSMA/CD协议原理；
5、MAC地址、MAC帧、交换机工作原理；
6、局域网扩展技术，特别是虚拟局域网VLAN的原理及应用；
7、不同拓扑结构局域网工作原理及协议：
局域网物理层、数据链路层（重点掌握IEEE802.2，802.3，802.4，802.5）；
8、局域网技术：
快速以太网、千兆以太网、万兆以太网技术；
9、局域网应用技术实训；
10、能进行基本的局域网读IP、从网络中捕获数据包相关的程序设计。
三、课堂讨论选题
1、常用的局域网及其存在形态，常见的点对点网络讨论；
2、以太网的信道竞争问题、CSMA/CD协议及其可能的性能改进方法；
3、为什么集线器会被淘汰而大量使用交换机？
4、利用交换机进行网络组建的常见网络形态和拓扑结构；
5、交换机是如何对数据进行转发过滤的？
6、虚拟局域网主要解决什么问题？
校园网哪些区域适合应用虚拟局域网技术？
虚拟局域网如何配置？
7、当前局域网发展的最新形态，从哪些参数和指标上去评价一个局域网的性能？
8、点对点网络及经典协议对网络差错检测、帧定界和透明传输问题的解决及其应用情况。
四、课外作业选题
1、数据链路概念的理解，数据链路层的链路控制功能把握；
2、PPP协议的原理、协议封装及应用范围等；
3、以太网的竞争机制及CSMA/CD协议的掌握；
4、交换机工作原理及数据过滤机制的理解；
5、虚拟局域网的掌握。
第四章网络层
一、学习目的要求
学习并掌握网络互连的基本结构，认识IP地址及IP数据包在网络中的重要地位和重要作用，数据分组通过路由器进行路由选择的工作原理、协议及算法。
只有深入了解并掌握IP协议的工作原理，对TCP/IP，ARP，IGP，EGP，RIP，OSPF，ICMP，IGMP，VPN，NAT，等一系列知识点的了解，才能理解Internet网络的工作原理。
教学中同时注重应用技术实训，在实践中了解掌握各种交换机、路由器等网络通讯设备的结构、工作原理、软件管理配置操作，进一步增强对原理和技术的掌握。
二、主要教学内容
1、网络层功能及相关服务、网络互连技术；
2、TCP/IP协议族中的IP协议：
IP协议封装格式、IP地址及其分类、无分类编址技术、分组转发技术；
3、IP协议辅助协议：
ARP、RARP、ICMP、IGMP；
4、子网划分技术；
5、路由选择协议及算法：
内部网关协议RIP、OSPF；外部网关协议BGP；
6、IP多播（组播）技术；
7、虚拟专用网VPN与网络地址转换技术；
8、网络互连、交换机及路由器应用技术实训：
掌握并熟悉各种交换机、路由器等网络通讯设备的结构、工作原理、软件管理配置操作、实用命令、用户管理、安全性及权限管理等的实验，学会网络互连及路由协议的配置；
9、进行基本的网络层相关程序设计。
三、课堂讨论选题
1、互联网中，针对不同网络所带来的异构性和差异，网络层及IP协议如何解决该问题，对用户实现黑匣子式的通信；
2、为什么要进行IP地址分类？
为何后期又要采用无分类编址CIDR技术？
3、为什么从网络层到数据链路层，需要进行地址的转换？
4、子网划分技术用于解决什么问题？
主要用在什么领域？
如何划分？
5、划分子网和没有划分子网情况下，分组的转发有什么不同？
6、路由选择协议，网关在这里是什么概念？
内部网关协议和边界路由协议的理解；
7、地址转换技术的应用。
四、课外作业选题
1、网络互联的概念、意义、需解决的问题；
2、IP地址分类及无分类编址CIDR；
3、网络地址（网络前缀）、主机地址的计算；
3、子网掩码、子网划分的理解与掌握；
4、IP数据报的转发过程；
5、路由表的建立与更新、查询；
6、路由协议RIP、OSPF、BGP的理解与掌握。
第五章运输层
一、学习目的要求
通过学习网络中运输层的概念，TCP/IP体系中的TCP协议、UDP协议，以及端口的概念。
并掌握什么是面向连接，什么是无连接。
重点弄清TCP的工作机制,以及序号、确认、窗口、可靠服务、流量控制和拥塞控制等概念，这些是运输层中的重要内容。
要特别注意到运输层是为支持它之上的应用层，为其提供通信服务而设立的关键层次之一，通过本章的学习后，基本上能把握计算机网络的整体内涵。
二、主要教学内容
1、运输层概念及功能、进程、端口等概念；
2、TCP协议；
3、UDP协议；
4、TCP可靠传输机制；
5、TCP流量控制机制；
6、TCP拥塞控制机制；
7、TCP重传与连接，三次握手机制；
8、网络运输层技术实训：
掌握并熟悉Windows、Linux（Unix）操作系统运输层工作原理，其提供的支持与服务，能进行TCP/IP、UDP/IP相关服务的实用命令操作和管理配置操作；
9、能利用相关软件进行TCP/IP数据捕获及分析
10、能进行基本的运输层TCP/IP、UDP/IP相关程序设计。
三、课堂讨论选题
1、传输层对应用层提供的服务、为网络层提供的接口，传输层的端口和交换机、路由器上的端口有何区别，其主要作用？
2、TCP协议和UDP协议分别适用于哪些网络环境和应用中？
3、为什么网络中要进行流量控制和拥塞控制，这两者分别解决什么样的网络问题？
4、TCP连接管理中的三次握手。
四、课外作业选题
1、运输层的作用、端口、复用、分用等概念；
2、TCP、UDP协议的封装过程、适用网络环境；
3、停止等待协议、连续ARQ协议的理解；
4、流量控制、发送窗口、接收窗口的理解；
5、拥塞控制原理及典型拥塞控制算法的理解；
6、TCP三次握手过程。
第六章应用层
一、学习目的要求
计算机网络是提供通信服务的，这些通信服务又是怎样提供给进程来使用的，应用层就是为了最终实现应用进程间的通信服务而设立的。
通过学习本章内容，了解并掌握应用层是如何通过多种多样的协议来组织协调各种应用服务，通过这些协议，应用层建立的DNS、Web、FTP、Telnet、E_Mail、QQ（MSN）等诸多服务，正是建立强大的Internet资源网络的基石.课程中通过对各种服务器软件系统的安装、配置和应用实例的实训，达到对Internet上各种应用服务综合而全面的掌握。
二、主要教学内容
1、应用层功能；
2、域名服务系统DNS；
3、文件传输服务：
FTP、TFTP等；
4、远程登录服务TELNET协议；
5、万维网WWW及Web服务器；
6、电子邮件服务：
SMTP、POP3；
7、动态地址分配服务：
BOOTP、DHCP；
8、网络管理：
SNMP的原理与应用；
9、网络技术实训：
学习并熟练掌握DNS、FTP、TELNET、WEB、DHCP等服务的配置与应用。
三、课堂讨论选题
1、应用层协议的支持和开发；
2、应用层各个服务器的作用；
3、服务器的综合配置和搭建，及其在一个网络中的地位和作用。
四、课外作业选题
1、域名系统的主要功能、域名转换的过程；
2、文件传送协议FTP的主要工作过程；
3、Web服务与HTTP协议；
4、邮件传输过程，SMTP和POP3协议；
5、动态地址分配、DHCP服务器功能及过程；
6、网络管理协议SNMP。
第七章计算机网络安全
一、学习目的要求
通过学习计算机网络的一些基本安全知识，了解计算机网络中随着信息量和用户的增长而带来的信息破坏、盗取和安全防护问题，主要内容有：
多种加解密技术与鉴别认证技术，防火墙技术等，通过一些综合实例的分析讨论和软件应用，基本掌握对计算机网络安全的理解和应用。
二、主要教学内容
1、计算机网络安全介绍；
2、常规密钥密码与公开密钥密码体制；
3、报文鉴别与密钥分配；
4、电邮加密与电子商务加密；
5、链路加密与端到端加密；
6、防火墙。
三、课堂讨论选题
1、现代网络中，网络与信息安全的重要性；
2、网络安全可从哪些方面去考虑？
硬件的、软件的、系统的、各个层次的；
3、应用层常见的信息加密方法；
4、入侵检测系统和防火墙的初步配置和使用。
四、课外作业选题
1、计算机网络面临的安全问题；
2、对称密钥体制、公钥密钥体制；
3、防火墙的工作原理和所提供的功能。
第八章Internet上的实时通信（音视频服务）
一、学习目的要求
通过学习了解什么是Internet上的实时通信，Internet上实时通信的原理，以及实际应用中采取的措施和相应的技术手段,主要内容有：
RTP、RTCP、RTSP、IPPHONO、H.323、IntServ、RSVP、DiffServ等。
通过对这些协议的学习和了解，达到对Internet上的实时通信综合而全面地掌握和应用。
课程中通过Internet上的实时通信综合应用实例训练，达到较为综合而全面地掌握Internet上的实时通信技术的目的。
二、主要教学内容
1、Internet上的实时通信；
2、Internet上的多媒体体系结构和RTP、RTCP、RTSP；
3、IPPHONO与H.323；
4、对服务的改进：
IntServ、RSVP、DiffServ。
三、课堂讨论选题
1、大家了解的网络音视频通信服务类型和模式。
2、影响实时通信的因素有哪些？
3、音视频数据和普通的文件数据有什么不同，在传输时对协议有哪些影响？
4、目前有哪些方案课改造因特网使其适合于传输音视频数据？
四、课外作业选题
1、端到端时延、时延抖动；
2、RTSP、RTCP、RTP、RSVP协议的理解；
3、服务质量QOS。
第九章无线网络
一、学习目的要求
了解并掌握无线局域网WLAN、CDMA、3G的概念、原理及网络组成，重点掌握无线局域网MAC层协议CSMA/CA的原理。
了解和认识无线个人区域网WPAN和无线城域网WMAN。
二、主要教学内容
1、无线局域网的组成；
2、无线局域网的分类；
3、802.11局域网的MAC层协议CSMA/CA；
4、无线个人区域网；
5、无线城域网；
6、无线广域网、CDMA原理；
7、3G移动网原理与基本技术。
三、课堂讨论选题
1、当前对无线网络的需求，具体表现在哪些领域？
哪些领域已实现无线网络？
2、无线局域网中的CSMA/CA协议与以太网中的CSMA/CD有何区别，考虑的问题有哪些不一样？
3、无线个域网、无线局域网、无线城域网、无线广域网技术。
四、课外作业选题
1、无线局域网分类、拓扑结构、物理层标准802.11系列；
2、CSMA/CA协议理解；
3、无线个域网、无线城域网、无线广域网理解。
第十章下一代因特网
一、学习目的要求
了解并掌握IPV6协议所解决的问题，IPV6的数据包格式、地址空间等。
掌握IPV6中应用的双协议栈和隧道等技术，了解ICMPv6协议的报文格式和种类。
多协议标记交换MPLS技术的产生背景、工作原理、实现方法等。
二、主要教学内容
1、IPV6的基本首部及扩展首部的格式和功能；
2、IPV6的地址空间；
3、IPV6下的MAC地址；
4、IPV4/IPV6过渡技术；
5、多协议标记交换MPLS技术基本原理。
三、课堂讨论选题
1、IPV6解决的问题，与IPV4的对比；
2、IPV6的应用网络环境；
3、IPV6/IPV4的过渡技术。
四、课外作业选题
1、IPV6的首部封装格式的理解；
2、IPV6的地址表示方法；
3、IPV4到IPV6过渡的隧道技术。
【教材与参考书目】
1、指定教材：
[1]谢希仁，计算机网络（第6版），北京：
电子工业出版社，2013年6月.
2、参考书目：
[1]吴功宜，计算机网络（第3版），北京：
清华大学出版社，2013年1月.
[2]陈鸣译，计算机网络：
自顶向下方法（第5版中文），北京：
机械工业出版社，2013年5月.
[3]鲁士文，计算机网络（习题与解析），北京：
清华大学出版社，2001年6月.
[4]李成忠，计算机网络原理与设计，北京：
高教出版社，2003年12月.
【实验教学内容要点】
实验34学时，学时分配如下：
序号
实验课程内容
实验类型
课时
备注
1
网线制作与网络操作系统的安装
2
2
IP地址设置、网络资源共享与局域网组网
验证
2
3
DNS服务器的安装配置与应用
验证
2
4
FTP服务器配置管理和应用
验证
2
5
Web服务器配置管理和应用
验证
2
6
DHCP服务器配置管理与应用
验证
2
7
交换机、路由器的认识和基本配置
验证
2
8
交换机VLAN的划分和管理
验证
2
基本vlan配置
2
多交换机vlan配置
9
三层交换机（或路由器）实现VLAN间
通信
验证
2
10
网络仿真工具学习与使用
验证
2
PacketTracer
11
静态路由配置
验证
2
12
动态路由配置
验证
2
RIP协议
13
动态路由配置
验证
2/0
OSPF协议（可选，可课外）
14
网络地址转换
验证
2/0
可选、可课外
15
网络嗅探与TCP/IP协议分析
验证
2
课程综合实验
设计
2/6
实验考核
（可课外）
合计
34
实验一、网线制作与网络操作系统的安装
1、实验目的要求
（1）了解计算机网络双绞线的性能，它作为一种价格低廉、性能优良、连接可靠、维护简单，可提供高达1000Mbps的传输带宽等多种优点的传输介质，不仅可用于数据传输，而且还应用于语音和多媒体传输的特点，在网络接线和综合布线系统中被广泛应用，是当今网络布线的首选线缆。
网线制作虽然基础，但却是非常重要的环节。
本实验内容之一通过对计算机网络接线的制作和测试，掌握网络工程中的最基本技术。
（2）掌握操作系统中文件系统的各种特性和技术要求，对不同的操作系统有着不同的硬盘分区类型。
文件系统是计算机操作系统的重要组成部分，要安装操作系统首先需要对硬盘进行分区，新硬盘在未分区和格式化之前，是无法安装系统的。
本实验内容之二是通过对服务器操作系统软件的安装，掌握服务器软件安装中的基本原理、过程与技术。
理解文件系统是操作系统与驱动器之间的一个接口，这涉及硬盘的分区方法，以及如何进行合理的分区等，这内容具体有硬盘分区与规划、硬盘分区类型、普通用户，系统管理员与登录等基本技术。
2、实验主要内容
（1）网线布线材料及工具的认识（Rj45头、信息插座、网线模块、配线板、打线钳、网线钳、测试仪等工具）；
（2）计算机网络接线的制作（直通线与交叉线的认识与区别）；
（3）计算机网络接线的测试；
（4）Windows服务器操作系统软件的安装；
（5）硬盘分区格式的选择（主分区、扩展分区、逻辑分区等）；
（6）系统管理员设置与登录。
3、实验仪器设备
（1）计算机一台；
（2）交换机一台；
（3）Windows服务器软件；
（4）Rj45头、信息插座、网线模块、配线板、打线钳、网线钳、测试仪等工具。
实验二、IP地址设置、网络资源共享与局域网组网
1、实验目的要求
（1）通过对IP地址与连网参数的设置与应用，掌握连网的基本步骤和技术，从而对IP地址在计算机网络通信中的地位作用建立起一个初步而清晰的认识；
（2）同时通过对一些网络命令的使用，掌握网络连接、网络参数查看、网络连通性测试、网络访问、共享的设置等一系列技术。
2、实验主要内容
（1）IP地址、网络掩码的设置；
（2）网络参数查看与网络连通性测试；
（3）网络访问与网络资源共享的设置；
（4）网络用户类别与用户创建。
3、实验仪器设备
（1）计算机2台；
（2）交换机1台；
（3）Windows服务器软件。
实验三、DNS服务的配置管理与应用
1、实验目的要求
（1）理解各种各样的Internet网络服务，是在DNS的基础上而建立的，掌握DNS解析的原理和过程；
（2）通过对基本步骤和技术的掌握，以及远程工作站请求的域名解析过程及应用，对DNS解析在Internet网络中的地位和作用，建立起一个重要而清晰的认识；
（3）通过实际的操作，深入的理解、分析和掌握通过域名解析服务查找IP地址的过程，为后续内容以及深入掌握Internet网络的原理和技术打下重要基础。
2、实验主要内容
（
升级会员 