《计算机网络》教学大纲.doc

计算机网络课程教学大纲课程编号：33G04500011课程名称：计算机网络总学时数：72实验（实训）或上机学时：18先修课及后续课：先修课程计算机导论、计算机硬件基础、数据结构后续课程计算机网络安全、网络管理与维护一、说明部分1课程性质计算机网络是为信息工程（本科）、信息管理与信息系统（本科）、计算机管理（专科）专业开设的专业基础课，是培养学生具备计算机网络的基本理论、基本原理和应用能力的一门必修课，是学习其它网络及信息安全类课程的基础。本课程对于培养学生理解计算机网络的基本理论、原理，提高分析和解决网络问题的能力能起到重要作用，是一门对学生网络能力培养起到关键、基础作用的课程。2教学目标及意义本课程的教学目的是使学生掌握计算机网络的基础理论、基本原理、基本技术，掌握计算机网络的体系结构和典型网络协议，理解典型网络设备的工作原理，了解典型网络设备的组成和特点，能够运用计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法进行网络系统的分析、设计和应用，为学习其他课程以及从事计算机网络的研究、开发、管理和使用打下坚实的基础。3教学内容及教学要求教学内容包括：计算机网络基本概念；数据链路层的主要功能；介质访问控制；以太网的原理及扩展；IPv4协议的工作原理；路由器及IP数据转发原理；RIP协议原理；OSPF协议原理；TCP与UDP协议原理；DNS、HTTP、SMTP、POP3、DHCP、Telnet、FTP协议及原理；网络安全基本知识；因特网上的音频视频服务原理；无线网络基本原理；下一代因特网协议；双绞线的制作方法；常用网络故障诊断工具；常用网络协议分析工具及使用方法；交换机路由器的基本配置方法。学生通过学习该课程，应能达到以下要求：（1）了解计算机网络及因特网的发展；（2）熟悉计算机网络的基本概念、组成、分类及结构； （3）掌握计算机网络系统的体系结构、分层和工作原理； （4）熟悉计算机网络中的数据通信技术； （5）掌握数据链路层、网络层及传输层的协议及工作原理；（6）掌握计算机网络体系结构各层的硬件设备、工作原理及使用方法； （7）熟悉以太网的工作原理及扩展方法； （8）掌握应用层协议和因特网的有关概念及其应用；熟悉网络管理的含义和简单网络管理协议原理； （9）了解因特网上的音频视频服务；了解网络安全的相关概念；了解无线网络原理；了解IPv6协议。（10）熟悉常用网络故障诊断工具的适用方法；熟悉网络协议分析工具的使用方法。4. 教学重点、难点教学重点：计算机网络的交换方式、主要性能指标、网络体系结构、数据通信的基础知识、信道复用技术、数据链路层解决的三个问题、CSMA/CD协议原理、网桥的工作原理、IP地址及IP协议原理、子网的划分方式、ICMP报文类型、常用网络命令、RIP协议原理、OSPF协议原理、UDP协议原理、TCP协议原理、DNS/WWW/DHCP/SMTP/POP等应用层协议原理、基本密码体制、防火墙与入侵检测原理、WLAN基本概念、IPv6协议。教学难点：分组交换方式、信道复用技术、数据链路层透明传输问题、CSMA/CD协议原理、网桥的工作原理、IP地址分类及IP协议原理、子网的划分方式及子网掩码的计算、RIP协议原理、OSPF协议原理、TCP协议原理、TCP的可靠传输原理、流量控制与拥塞控制、DNS域名系统的结构。5教学方法与手段（1）多种媒体教学。在课堂教学中，采用电子教案方式，电子教案中包含课本的梗概，提高时间利用效率，而且，对于操作的流程和数据的传输等过程，采用电子课件动态演示，既可调动学生的学习积极性，也能使学生对所学知识更易理解和接受。（2）理论与实际结合，由于计算机网络是一个庞大而复杂的系统，其内容广泛且不太集中，是一种实用性的技术。因此，本课程是一门在理论指导下需要实际应用的课程，本着理论联系实际的主导思想，需要采用内容与实际紧密联系的方式，要求学生在学习计算机网络基本概念和理论的基础上，重视实验环节，提高动手能力，以加深对计算机网络的理解和掌握。在本课程的教学过程中，设定了18课时的实验课程，目的是培养学生的网络工程实践能力和创新能力，主要实验内容有：双绞线的制作、网络协议地址配置及网络命令使用实验、VLAN与二层交换机实验、VLAN与路由器实验、重点网络协议分析实验、电子邮件协议配置等，并鼓励学生围绕网络技术进行综合性、设计性和创新性实验。6教材及主要参考书教 材：谢希仁计算机网络（第6版）电子工业出版社2012.6参考书：1 王慧强等计算机网络知识要点与习题解析哈尔滨工程大学出版社2009.102 吴功宜，吴英计算机网络教程（第5版）电子工业出版社2011.63 Andrew S.Tanenbaum计算机网络(第5版)清华大学出版社2012.034 徐明伟 徐恪计算机网络原理实验教程机械工业出版社2008.47其他附：学时分配（总学时：72，实验学时18）章节内容学时分配合计讲课习题课讨论课实验其他第1章概述66第2章物理层628第3章数据链路层8210第4章网络层10616第5章运输层8412第6章应用层6410第7章网络安全44第8章因特网上的音频/视频服务22第9章无线网络和移动网络22第10章下一代因特网22合计541872二、正文部分第一章 概述一、教学要求了解计算机网络在信息时代中的作用以及计算机网络在我国的发展；熟悉因特网各部分的工作方式、OSI与TCP/IP的分层结构；掌握计算机网络的定义、组成、分类、网络通信中的三种数据交换方式、计算机网络的性能指标、计算机网络体系结构。二、教学内容第一节 计算机网络在信息时代中的作用知识要点：三网融合、计算机网络的功能第二节 因特网概述知识要点：网络的组成、因特网发展的三个阶段第三节 因特网的组成知识要点：因特网的组成、边缘部分的工作方式、核心部分的工作方式、三种数据交换方式(电路交换、分组交换、报文交换)第四节 计算机网络在我国的发展知识要点：计算机网络在我国的发展历程第五节 计算机网络的类别知识要点：计算机网络的定义、局域网、城域网、广域网、个人区域网、公用网、专用网第六节 计算机网络的性能知识要点：速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率第七节 计算机网络体系结构知识要点：网络体系结构、协议的概念、协议的三个组成要素、OSI的七层结构以及每一层提供的服务、OSI和TCP/IP参考模型的比较三、本章学时数6学时（包括理论6课时）第二章 物理层一、教学要求了解物理层的基本概念、数字传输系统；熟悉数据通信系统的模型、信道的极限信息传输速率的计算、导向传输媒体的特点、波分复用的原理、常见的宽带接入技术；掌握有关信道的几个基本概念、双绞线的制作方法、频分复用、时分复用、统计时分复用和码分复用的原理。 二、教学内容第一节 物理层的基本概念知识要点：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性、并行传输、串行传输第二节 数据通信的基础知识知识要点：数据通信系统的模型、三种通信方式、基带信号、调制信号、常用编码方式、基本的带通调制方法、信道的极限容量、极限传输速率计算第三节 物理层下面的传输媒体知识要点：传输介质的分类以及各自的特性、双绞线和直连线的制作方法、同轴电缆和光纤的结构、光线的特点、非引导性传输媒体的特点第四节 信道复用技术知识要点：复用与分用的概念、频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分复用的原理、CDMA的原理第五节 数字传输系统知识要点：SDH/SONET标准第六节 宽带接入技术知识要点：ADSL技术、光纤同轴混合网（HFC网）、 FTTx技术实验部分 制作双绞线实验知识要点：学会两种双绞线制作方法、掌握剥线/压线钳和普通网线测试仪的使用方法、了解双绞线和水晶头的组成结构、了解各网络设备之间网线连接的特点。三、本章学时数8学时（包括理论6课时、实验2课时）第三章 数据链路层一、教学要求了解数据链路层的基本概念、PPP 协议的特点、组成、工作状态、以太网的信道利用率、高速以太网技术；熟悉PPP 协议的帧格式、以太网在物理层和数据链路层的扩展方式、适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的作用及使用的场合、VLAN技术；掌握数据链路层点对点信道和广播信道的特点、数据链路层三个基本问题的解决方法、以太网MAC层的硬件地址、CSMA/CD协议的原理、透明网桥的工作原理。二、教学内容第一节 使用点对点信道的数据链路层知识要点：链路与数据链路、封装成帧、透明传输（字符填充）、差错检测（CRC循环冗余检验）第二节 数据通信的基础知识知识要点：PPP协议的组成、特点、帧格式（字节填充、零比特填充）、PPP协议的工作状态第三节 使用广播信道的数据链路层知识要点：计算机网络的拓扑结构、适配器的作用、CSMA/CD协议原理第四节 使用广播信道的以太网知识要点：集线器的特点、以太网的信道利用率、MAC层的硬件地址、MAC帧格式第五节 扩展的以太网知识要点：碰撞域、透明网桥和源路由网桥的工作原理、二层交换机、VLAN第六节 高速以太网知识要点：高速以太网的主要特征、工作原理和扩展技术实验部分 VLAN实验（二层交换机）知识要点：熟悉二层交换机的配置方法；掌握二层交换机与VLAN的结合技术及功能；掌握二层交换机上的测试方法。三、本章学时数10学时（包括理论8课时、实验2课时）第四章 网络层一、教学要求了解虚电路服务和数据包服务的特点、网络层与网络互联的基本概念；熟悉Internet控制报文协议的报文类型与相关网络命令、IP地址的配置方法、常用网络命令的使用方法、路由器的基本配置方法；掌握传统IP地址分类及无类域间路由选择CIDR、IP分组的交互与路由选择、路由器与三层交换机的概念、IP协议的基本内容、IP地址和物理地址的关系、地址解析协议的要点、路由选择协议的原理。二、教学内容第一节 网络层提供的两种服务知识要点：虚电路服务、数据报服务第二节 网际协议IP知识要点：虚拟互连网络、分类的IP地址、常用及特殊IP地址、IP地址和物理地址、地址解析协议ARP的要点、IP数据报的格式、IP层转发分组的流程第三节 划分子网和构造超网知识要点：子网划分的概念、子网掩码、路由器转发分组算法、CIDR第四节 网际控制报文协议ICMP知识要点：ICMP报文的种类、ICMP的应用举例（ping、tracert命令）第五节 因特网的路由选择协议知识要点：内部网关协议RIP、OSPF、外部网关协议BGP、距离向量算法、链路状态算法、路由器的结构及工作原理第六节 IP多播知识要点：IP多播的基本概念、网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议第七节 虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT知识要点：隧道技术实现VPN、NAT路由器的工作原理实验部分1 IP地址的划分与配置实验知识要点：熟悉命令提示符的使用方法；掌握IP地址、子网掩码、网关等的配置方法。实验部分2 常用网络命令实验知识要点：熟悉命令提示符的使用方法；熟悉常用的网络命令的功能及配置参数。实验部分3 配置静态路由实验知识要点：熟悉路由器的配置方法；掌握路由器条目的优先级。三、本章学时数16学时（包括理论10课时、实验6课时）第五章 运输层一、教学要求了解随机早期检测RED 、TCP 的有限状态机；熟悉UDP 用户数据报的首部格式；掌握运输层中的两个协议的特点与原理、端口的概念、停止等待协议的原理、TCP 的数据编号与确认机制、连续ARQ协议、TCP 报文段的首部格式、TCP可靠传输的实现、TCP 的流量控制与拥塞控制方法、TCP 的运输连接管理。二、教学内容第一节 运输层协议概述知识要点：进程之间的通信、运输层的两个主要协议、复用和分用、端口号第二节 用户数据报协议UDP知识要点：UDP协议的特点、UDP报头格式第三节 传输控制协议TCP概述知识要点：TCP最主要的特点第四节 可靠传输的工作原理知识要点：停止等待协议、超时重传机制、信道利用率、连续ARQ协议、累积确认机制、回退 N第五节 TCP报文段的首部格式知识要点：TCP报文段的首部各字段的含义第六节TCP可靠传输的实现知识要点：以字节为单位的滑动窗口、选择确认SACK第七节 TCP的流量控制知识要点：流量控制的定义、利用滑动窗口实现流量控制第八节 TCP的拥塞控制知识要点：拥塞控制的定义、拥塞控制与流量控制的比较、几种拥塞避免算法（慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复）、随机早期检测RED第九节 TCP的运输连接管理知识要点：三次握手、四次挥手、TCP 的有限状态机实验部分1 UDP、TCP协议报文分析实验知识要点：利用网络协议分析工具Wireshark，获取网络上的UDP、TCP报文，从应用层、运输层、网络层和数据链路层分别分析该报文的报头信息和数据信息。实验部分2 TCP三次握手验证实验知识要点：利用网络协议分析工具Wireshark，在IE中进行上网操作，获取网络上的GET报文，分析TCP协议的三次握手相对应的报文信息。三、本章学时数12学时（包括理论8课时、实验4课时）第六章 应用层一、教学要求了解简单文件传送协议 TFTP、登录 TELNET的特点、超文本标记语言HTML、万维网页面中的超链接、搜索引擎、电子邮件信息格式、通用因特网邮件扩充 MIME、系统调用和应用编程接口；熟悉域名系统基本概念、因特网的域名结构、域名服务器的分类、WWW相关概念、超文本传送协议 HTTP工作过程；掌握用域名服务器进行域名解析、FTP 的基本工作原理、统一资源定位符URL、电子邮件系统的组成部分、电子邮件协议SMTP和POP3原理及配置方法、动态主机配置协议 DHCP的原理、简单网络管理协议 SNMP的三个组成部分。二、教学内容第一节 域名系统DNS知识要点：域名系统概述、因特网的域名结构、域名服务器、域名服务器对域名的解析第二节 文件传送协议知识要点：FTP的工作原理、FTP的两个连接第三节 远程终端协议TELNET知识要点：Telnet的工作原理第四节 万维网WWW知识要点：万维网概述、统一资源定位符URL的格式、超文本传送协议HTTP的工作过程、代理服务器、HTML语言、搜索引擎、博客第五节 电子邮件知识要点：电子邮件系统的组成部分、电子邮件的信息格式、电子邮件协议SMTP和POP3原理及配置方法、通用因特网邮件扩充MIME、电子邮件协议的配置第六节 动态主机配置协议DHCP知识要点：DHCP的工作原理、DHCP报文第七节 简单网络管理协议SNMP知识要点：网络管理的基本概念、管理信息结构SMI、管理信息库MIB、SNMP的协议数据单元和报文第八节 应用进程跨越网络的通信知识要点：系统调用和应用编程接口概念、几种常用的系统调用实验部分1 HTTP协议报文分析知识要点：利用网络协议分析工具Wireshark，获取网络上的HTTP数据包，从应用层、运输层、网络层和数据链路层分别分析该数据包的报头信息和数据信息。实验部分2 SMTP&POP3协议配置实验知识要点：分别在foxmail和outlook express中配置邮件服务器，熟悉电子邮件协议SMTP、POP3协议的工作原理。三、本章学时数10学时（包括理论6课时、实验4课时）第七章 网络安全一、教学要求了解被动攻击方式、网络层安全协议IPsec、运输层安全协议SSL、SET；掌握主动攻击方式、对称/公钥密码体制的基本概念及特点、数字签名的概念、防火墙的基本概念、网络入侵检测的基本概念与方法。二、教学内容第一节 网络安全问题概述知识要点：计算机网络面临的安全性威胁、网络安全的内容、一般数据加密模型第二节 两类密码体制知识要点：对称密钥密码系统、非对称密钥密码系统第三节 数字签名知识要点：数字签名的功能、原理第四节 鉴别知识要点：报文鉴别和实体鉴别的原理第五节 密钥分配知识要点：对称密钥的分配和公钥的分配的原理第六节 因特网使用的安全协议知识要点：网络层安全协议IPsec、运输层安全协议SSL、SET第七节 系统安全：防火墙与入侵检测知识要点：防火墙的定义、入侵检测方法三、本章学时数4学时（包括理论4课时）第八章 因特网上的音频/视频服务一、教学要求了解实时流式协议RTSP、实时运输协议RSTP、实时运输控制协议RTCP、H.323、会话发