计算机网络 教学大纲 课程编号 :2009091006 课程名称 ( 中文 ): 计算机网络课程名称 ( 英文 ):Computer Networks 开课单位 : 信息技术学院, 管理科学与工程学科学分 :4 总学时 :72 理论学时 :54 实验学时 :18 先开课程 : 无授课对象 : 信息管理与信息系统 ( 本科 ) 考核方式 : 考试 一 课程的教学目标与任务 计算机网络 是信息管理与信息系统专业( 本科 ) 的一门专业主干课程, 同时也是进一步研究 TCP/IP 体系结构与网络互联的前导课程 本课程围绕计算机网络的基本组成和体系结构, 系统地讲述计算机网络系统及其体系结构的基本功能 TCP/IP 分层 网络性能指标 以太网和高速以太网 网络路由 传输层协议 网络应用等, 同时通过课堂讲授 课程实验相结合的方式, 使学生系统地理解计算机网络的基本概念和工作原理, 掌握计算机网络协议的基本分析与设计方法, 为以后从事网络规划与管理 系统集成 网络编程等不同应用领域的研究打下深厚的理论基础 二 课程内容及基本要求 ( 一 ) 计算机网络概述 (4 学时 ) 本章是该课程的总体概要, 主要讲述了计算机网络的基本理论 宏观结构和基础名词, 帮助学生快速认识计算机网络, 树立计算机网络的体系结构的观念 本章的具体内容包括 : 计算机网络的发展历史, 计算机网络的性能指标, 计算机网络体系结构的基本概念,ISO/OSI 参考模型以及 TCP/IP 体系结构 (1) 了解计算机网络的发展历史 ; (2) 掌握计算机网络的组成和功能 ; (3) 理解网络体系结构及协议的概念 ;
(4) 理解 TCP/IP 体系结构及其层次 ; (5) 理解 ISO/OSI 与 TCP/IP 参考模型的异同点 2. 重点 难点重点 : 计算机网络体系结构 难点 : 开放系统互连参考模型 协议及其分层的概念 通过举例的教学方法, 并引入学生讨论, 帮助学生进一步理解网络体系结构 本部分没有涉及具体实验教学内容 ( 二 ) 物理层 (4 学时 ) 本章是网络通信的基础, 主要讲述了计算机网络物理层的基本概念和数据通信的基础理 论, 帮助学生理解网络通信的原理 本章的具体内容包括 : 物理层的基本概念, 数据通信的理论基础, 数据通信系统的组成 和主要技术指标, 各种传输介质的基本特征, 信道复用技术, 数字传输系统, 宽带接入技术 (1) 了解传输介质的基本特征 ; (2) 掌握物理层的基本概念 ; (3) 掌握数据通信和数据通信系统的基本知识 ; (4) 掌握信道的多路复用技术 ; (5) 理解数据的传输和数据的编码与调制技术 ; (6) 了解宽带接入技术 2. 重点 难点重点 : 数据通信基础 信道复用 传输媒体 难点 : 数字传输 复用技术 通过实物展示加深学生对传输介质的认识 本部分内容涉及实验, 实验内容为 : 实验一 : 使用交换机组建局域网 ( 三 ) 数据链路层 (6 学时 ) 数据链路层是计算机网络体系结构的低层, 主要讲述了数据链路层通信协议和以太网技术, 帮助学生认识协议, 树立构建网络和扩展网络的概念 本章的具体内容包括 : 使用点对点信道的数据链路层及其协议 (PPP), 使用广播信道的数据链路层 (CSMA/CD), 封装成帧 透明传输 差错检测, 以太网 MAC 层的硬件地址, 以太网扩展, 高速以太网技术 (1) 了解局域网的概念和特点 ; (2) 掌握点对点协议 ; (3) 掌握点对点信道的数据链路层通信过程 ; (4) 掌握以太网 MAC 层的硬件地址 ; (5) 熟练掌握 CSMA/CD 协议 ;
(6) 掌握虚拟局域网的工作原理 ; (7) 掌握在数据链路层上进行以太网的扩展 2. 重点 难点重点 :PPP CSMA/CD 以太网的扩展 虚拟局域网 难点 :MAC 帧结构 CSMA/CD 通过网络嗅探器的使用和抓包分析, 帮助学生理解 MAC 帧结构 本部分涉及实验内容, 具体内容为 : 实验二 : 交换机管理 实验三 : 虚拟局域网 ( 四 ) 网络层 (10 学时 ) 本章是该课程的重点内容, 主要讲述了网络互连问题和网络地址, 帮助学生更好地理解 因特网的工作原理, 掌握网络中解决问题的方法 本章的具体内容包括 : 网络层提供的两种服务, 网际协议 (IP), 划分子网和构建超网 (IP 地址管理 ), 网际控制报文协议 (ICMP), 路由选择协议 (RIP OSPF BGP),IP 多播 (IP 多播和 IGMP), 虚拟专用网 (VPN), 网络地址转换 (NAT) (1) 了解网络层提供的两种服务 ; (2) 熟练掌握网际协议 ; (3) 熟练掌握 IP 地址管理 : 分类地址 划分子网 构建超网 ; (4) 掌握路由选择与路由器的工作原理 ; (5) 掌握网际控制协议 ICMP; (6) 了解 IP 多播和网际组管理协议 IGMP; (7) 理解虚拟专用网的基本概念 ; (8) 掌握网络地址转换的基本原理 2. 重点 难点重点 :IP ARP IP 地址管理 路由选择 路由器工作原理 难点 :IP 数据报格式 网络规划设计 通过嗅探器抓包的方式进行 IP 数据报格式分析 ; 通过工具软件演示进行网络通信过程 分析, 帮助学生理解网络通信过程 本部分涉及实验, 具体内容为 : 实验七 : 通过路由交换机实现 VLAN 间通信 实验八 : 通过路由器实现 VLAN 间通信 实验九 :RIP 实现 ( 五 ) 运输层 (4 学时 ) 本章是整个网络体系结构中的关键层次, 主要讲述了运输层协议的特点和运输层的一些重要概念, 帮助学生更好地理解运输层的工作原理, 掌握网络中管理控制的实现方法 本章的具体内容包括 : 运输层协议的特点,UDP,TCP, 可靠传输的工作原理,TCP 报文段首部格式,TCP 的滑动窗口 流量控制 拥塞控制和连接管理 (1) 掌握运输层协议的特点 ;
(2) 熟练掌握 UDP; (3) 熟练掌握 TCP; (4) 理解可靠传输的工作原理 ; (5) 熟练掌握 TCP 报文段首部格式 ; (6) 了解 TCP 流量控制和连接管理 2. 重点 难点重点 :TCP UDP 可靠传输的工作原理 难点 :TCP 可靠传输 TCP 与 UDP 的异同点 通过嗅探器抓包的方式进行 TCP UDP 工作原理分析 本部分涉及实验, 具体内容为 : 实验四 :UDP 与 TCP 协议分析 ( 六 ) 应用层 (12 学时 ) 本章主要讲述了常用的应用层协议, 帮助学生更好地理解因特网的工作原理和应用进程 间的通信规则, 并着重介绍了常用应用层协议的具体内容 本章的具体内容包括 : 域名系统 (DNS), 文件传输协议 (FTP TFTP), 远程终端协议 (TELNET), 万维网协议 (HTTP), 电子邮件协议 (SMTP POP3), 动态主机配置协议 (DHCP), 网络管理协议 (SNMP), 系统调用和网络编程 (1) 了解应用进程跨越网络的通信 ; (2) 熟练掌握 DNS; (3) 掌握 FTP TFTP; (4) 了解 TELNET; (5) 熟练掌握 HTTP; (6) 掌握 SMTP POP3; (7) 掌握 DHCP; (8) 掌握 SNMP 2. 重点 难点重点 :DNS FTP HTTP 难点 :DNS HTTP MIB 通过应用演示 通信分析 报文分析等多种网络管理与测量工具软件的应用, 帮助学生 深入理解常用因特网协议的原理与应用 分析 本部分涉及实验, 具体内容为 : 实验五 :HTTP 与 DNS 协议分析 实验六 :SNMP 协议 ( 七 ) 网络多媒体技术 (2 学时 ) 本章是多媒体服务技术的应用体现, 主要讲述了因特网中的多媒体服务和采用的协议, 帮助学生认识多媒体服务在网络中的应用 本章的具体内容包括 : 多媒体信息的特点, 流媒体的概念与工作原理,VoIP 的工作原理
与应用 (1) 了解多媒体信息的特点 ; (2) 掌握流媒体的概念 ; (3) 理解 VoIP; (4) 了解改进 尽最大努力交付 的服务 2. 重点 难点重点 : 流媒体服务 实时运输协议 难点 : 流媒体服务 本部分没有涉及具体实验教学内容 ( 八 ) 无线网络 (2 学时 ) 本章是该课程的拓展内容, 主要讲述了无线网络和移动网络的特点和工作原理, 帮助学 生更好地理解无线网络 本章的具体内容包括 : 无线局域网 (WLAN), 无线局域网使用的 CSMA/CA 协议, 无 线局域网 MAC 帧, 无线个人局域网 (WPAN), 无线城域网 (WMAN), 蜂窝移动通信网 (1) 掌握 WLAN; (2) 理解 CSMA/CA 协议 ; (3) 了解 WPAN; (4) 了解 WMAN; (5) 了解蜂窝移动通信网 2. 重点 难点重点 :WLAN CSMA/CA 协议 蓝牙 NFC ZigBee 难点 :WLAN 本部分没有涉及具体实验教学内容 专题讲座 ( 一 ): 局域网与交换机原理 本专题是对局域网的搭建与交换机的工作原理的总结, 主要讲述了以太网的扩展和交换 机的工作原理, 帮助学生更好地理解组网原理和园区网技术 本部分的具体内容包括 : 交换机的工作原理, 组网技术, 虚拟局域网的工作原理 (1) 掌握交换机的工作原理 ; (2) 熟练掌握组网技术 ; (3) 熟练掌握虚拟局域网 2. 重点 难点重点 : 交换机的工作原理 虚拟局域网 难点 : 虚拟局域网
本部分内容涉及实验, 实验内容为 : 实验一 : 使用交换机组建局域网 实验二 : 交换机 管理 实验三 : 虚拟局域网 专题讲座 ( 二 ): 嗅探器与报文分析 本专题是对网络协议报文的分析总结, 主要讲述了嗅探器的使用, 各层网络协议报文的 分析, 帮助学生更好地理解网络的通信原理和网络体系结构 本部分的具体内容包括 :Wireshark 的使用, 网际协议 (IP), 运输层协议 (UDP TCP), 应用层协议 (DNS FTP TFTP HTTP SMTP POP3 DHCP SNMP), 可靠传输的工作 原理 (1) 熟练掌握嗅探器的使用 ; (2) 掌握网际协议 ; (3) 掌握运输层协议 ; (4) 掌握应用层协议 ; (5) 掌握可靠传输的工作原理 2. 重点 难点重点 :Wireshark 的使用 IP UDP TCP DNS HTTP FTP 难点 :IP 数据报格式 DNS HTTP 本部分涉及实验, 具体内容为 : 实验四 :UDP 与 TCP 协议分析 实验五 :HTTP 与 DNS 协议分析 实验六 :SNMP 协议分析 管理 专题讲座 ( 三 ):SNMP 与网络管理 本专题是对网络管理的总结, 主要讲述了 SNMP 和网络管理, 帮助学生更好地理解网络 本部分的具体内容包括 : 网络管理协议 (SNMP), 网络管理, 网络测量工具软件 (1) 掌握 SNMP; (2) 了解网络管理的基本流程和规律 ; (3) 掌握网络测量工具软件的使用 2. 重点 难点重点 :SNMP 网络测量工具 难点 : 网络测量工具 本部分涉及实验, 具体内容为 : 实验六 :SNMP 协议分析 专题讲座 ( 四 ): 路由交换机和路由器本专题是对路由交换机和路由器的总结, 主要讲述了路由交换机和路由器的工作原理, 网络规划设计, 路由选择协议, 帮助学生更好地掌握组网技术和园区网建设与规划 本部分的具体内容包括 : 路由交换机的工作原理, 路由器的工作原理, 网络规划设计,
路由选择协议 (RIP OSPF BGP), 园区网的规划设计与实现 (1) 掌握路由交换机的工作原理 ; (2) 掌握路由器的工作原理 ; (3) 熟练掌握路由选择协议 ; (4) 了解园区网的规划设计与实现的基本内容 2. 重点 难点重点 : 路由交换机与路由器的工作原理的对比 网络规划设计的一般规律和方法 难点 : 路由选择协议 本部分涉及实验, 具体内容为 : 实验七 : 通过路由交换机实现 VLAN 间通信 实验八 : 通过路由器实现 VLAN 间通信 实验九 :RIP 实现 三 教学安排及方式 总学时 :72 学时, 其中理论教学时数 54 学时, 实验教学时数为 18 学时 教学时数课程内容 教学环节实验讲授 ( 实践 ) 上机 小计 备注 第一讲 : 计算机网络概述 ( 定义 组成 性能 ) 2 2 第一讲 : 计算机网络概述 ( 网络体系结构 ) 2 2 第二讲 : 物理层 ( 概念 信道 传输介质 ) 2 2 第二讲 : 物理层 ( 信道复用 数字传输 宽带 ) 2 2 第三讲 : 数据链路层 ( 点到点信道 PPP) 2 2 第三讲 : 数据链路层 ( 广播信道 MAC) 2 2 第三讲 : 数据链路层 ( 以太网 扩展以太网 ) 2 2 第四讲 : 网络层 ( 虚电路与数据报 ) 2 2 第四讲 : 网络层 (IP subnetting CIDR) 2 2 第四讲 : 网络层 (ICMP) 2 2 第四讲 : 网络层 (RIP OSPF BGP) 2 2 第四讲 : 网络层 (IGMP VPN NAT) 2 2 第五讲 : 运输层 ( 概述 UDP) 2 2 第五讲 : 运输层 (TCP 概述 TCP 工作原理与报文 ) 2 2 第五讲 : 运输层 ( 流控 拥塞控制 连接管理 ) 2 2 第六讲 : 应用层 (DNS) 2 2 第六讲 : 应用层 (FTP) 2 2 第六讲 : 应用层 (HTTP 和 HTTPs) 2 2 第六讲 : 应用层 (SMTP POP3 IMAP) 2 2 第六讲 : 应用层 (DHCP) 2 2 第六讲 : 应用层 (SNMP) 2 2 第七讲 : 网络多媒体技术 ( 概述 点播 VoIP) 2 2
第八讲 : 无线网络 (WLAN Bluetooth NFC) 2 2 专题讲座 ( 一 ): 局域网与交换机原理 2 2 专题讲座 ( 二 ): 嗅探器与报文分析 2 2 专题讲座 ( 三 ):SNMP 与网络管理 2 2 专题讲座 ( 四 ): 路由交换机和路由器 2 2 实验一 : 使用交换机组建局域网 2 2 实验二 : 交换机管理 2 2 实验三 : 虚拟局域网 2 2 实验四 :UDP 与 TCP 协议分析 2 2 实验五 :HTTP 与 DNS 协议分析 2 2 实验六 :SNMP 协议分析 2 2 实验七 : 通过路由交换机实验 VLAN 间通信 2 2 实验八 : 通过路由器实验 VLAN 间通信 2 2 实验九 :RIP 实现 2 2 合计 54 18 72 四 考核方式 1. 考核方式 : 笔试 ( 闭卷 ) 2. 成绩评定 : 各教学环节占总分的比例 : 考勤 :10%, 实验 :30%, 期末考试 :60% 五 推荐教材与参考资料 1. 推荐教材 : 谢希仁主编 计算机网络 ( 第 6 版 ), 北京 : 电子工业出版社,2013.6 王达主编 深入理解计算机网络 ( 第 1 版 ), 北京 : 机械工业出版社,2013.1 胡道元主编 计算机网络 ( 第 2 版 ), 北京 : 清华大学出版社,2009.8 2. 参考资料 : (1) 王卫亚主编 计算机网络 : 原理 应用和实现 清华大学出版社 (2) 赖特主编 TCP/IP 详解 机械工业出版社 (3) 雷渭侣主编 计算机网络 清华大学出版社 (4) 王志文主编 计算机网络原理 机械工业出版社 (5) 佟震亚主编 计算机网络与通信 人民邮电出版社 (6) 严伟译 计算机网络 清华大学出版社 (7) 陈向阳译 计算机网络 : 一种开源的设计实现方法 机械工业出版社 (8) 薛静静译 计算机网络 : 系统方法 机械工业出版社 (9) 吴时霖译 计算机网络与因特网教程 机械工业出版社 执笔人 : 审核人 :
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