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教学工作
 
01/教学动态
教育认证及评估材料相关要求须知(计算机科学与技术专业)
  
2017/06/29

计算机网络课程教学大纲(范例)

课程编号:51610088

课程名称:计算机网络

英文名称:Computer Networks

学时/学分:64 /3.5

开课学期:第5学期

课程类别:学科平台课程

课程性质:必修

适用专业:计算机科学与技术

先修课程:数据结构、操作系统、程序设计

开课单位:信息科学与工程学院

一、教学目标与任务

本课程在全面讲述数据通信与计算机网络基本知识的基础上,基于Internet的TCP/IP体系结构来介绍数据通信与计算机网络的基本原理和方法,对数据通信的基本理论、数据链路控制、媒体介质访问机制、网络互联机制、传输控制机制等内容进行系统深入的讲解,对SONET、xDSL、千兆以太网、IP组播技术进行介绍,同时进行路由器和交换机配置实验,以及协议设计与测试分析实验。

通过本课程的教学,使学生系统地掌握数据通信与计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法,理解OSI和TCP/IP体系结构和数据通信的基础理论、网络协议的设计原理与工作机理、计算机网络的主要协议及其技术标准、IEEE局域网标准及其应用、IPv4、IPv6和网络互联的原理,以及传输控制拥塞控制等网络控制机制、常见网络设备的配置与使用、关键网络协议的分析与设计等,使学生具备一定的网络设计与分析、网络规划与建设、网络运维管理等网络技术应用能力,以及较好的网络工程素养,为今后从事计算机、数据通信网络等相关领域的技术研发、工程应用等打下坚实的基础。课程教学强调培养学生的独立思考能力、科学思维方法和求知创新精神。

二、课程支持的毕业要求指标点与解决复杂工程问题能力的培养

1.毕业要求指标点

本课程是计算机科学与技术专业的一门重要学科平台必修课程(专业基础课),在该专业人才培养方案和课程体系中具有重要地位,对培养毕业生的专业能力和综合素质具有重要意义。本课程对计算机科学与技术专业人才培养方案毕业要求的支撑包括毕业要求1和毕业要求5的有关指标点,具体支撑情况如下:

指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题。

指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测。

通过本课程的教学活动,确保学生能够掌握计算机通信和网络的基本理论和关键核心知识,培养学生运用专业知识和工程科学基本原理分析复杂工程问题的能力,并能够选择和使用恰当的技术和工具针对复杂计算机网络开展系统分析、方案设计、工程实现和综合评价等工程实践活动。

2.复杂工程问题能力的培养

本课程的教学过程应充分体现和落实对学生解决复杂工程问题能力的培养,理解复杂工程问题的内涵,认识复杂工程问题的特征,有针对性的培养和提高学生在未来的计算机技术工程实践活动中解决复杂工程问题的能力。

在课程理论知识讲授环节,注重培养学生对计算机网络原理和网际互联技术的深入理解,使学生掌握解决计算机网络领域复杂工程问题所需的基本理论和工程原理,并通过适当的课后作业锻炼和检验学生解决复杂工程问题的能力。在实验教学环节,以培养学生解决复杂工程问题的能力为目标,围绕课程支撑的毕业要求指标点安排实验项目,设计实验内容,明确实验要求,指导实验实施,严格实验成果考核。在课程考核环节,根据课程支撑的毕业要求指标点选择合适的考核方式,考题设置应完全覆盖课程支撑的毕业要求指标点,考题设计应充分体现对学生解决复杂工程问题能力的考查,考题的难度和深度应能够体现复杂工程问题的特征。总之,本课程的教学通过在理论讲授、课后作业、课内实验、课程考核等环节充分贯彻培养学生解决复杂工程问题能力的理念和要求,实现本课程支撑毕业要求指标点的达成。

三、教学内容及基本要求

(一)网络基本概念(4学时)

1.教学内容

(1)数据通信模型与常见网络与分类。

(2)网络任务划分与协议分层。

(3)参考模型OSI与TCP/IP。

(4)网络标准化组织。

2.基本要求

(1)了解计算机网络的基本概念,熟悉计算机网络通信的模型与特点,掌握数据通信网络的连接方式和常见网络与分类。

(2)了解网络的标准化组织,熟悉网络任务划分与协议分层的对应关系,掌握协议的概念和协议的基本特点,掌握OSI的体系结构和TCP/IP的协议模型。

3.重点和难点

重点:常见网络与分类、协议的概念和特点、OSI和TCP/IP的协议模型。

难点:协议分层的思想及其与网络任务划分的对应关系、封装、分段、分片、重装、顺序递交、流量控制、差错控制、寻址和复用等概念的理解。

4.作业及课外学习要求

复习网络基本概念,查找网络相关标准,建立现实网络与理论知识的对应概念。

5.考核要求

计算机网络的定义、分类、组成与结构等概念;线路交换、分组交换和报文交换的概念和工作原理。

6.毕业要求指标点

本单元各知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”,使学生掌握数据通信与计算机网络的相关概念,了解计算机网络的定义、分类、功能、组成结构等概念内涵,以及计算机通信的简单原理,同时能让学生开阔视野,了解计算机网络理论与技术的现状和发展趋势。

(二)数据通信基础与物理层(8学时)

1.教学内容

(1)数据通信的理论基础,包括数字信号的特点与传输,信道容量与数据速率等。

(2)传输媒体与卫星传输,包括常见的导向与非导向传输媒体特性,卫星传输等。

(3)数字调制与信号编码,包括数据与信号的调制与编码方法等。

(4)多路复用与扩频技术,包括信号的多路复用和扩频技术。

(5)现有网络的数据传输,包括电话网与有线电视网上的信号传输技术等。

2.基本要求

(1)了解数据传输的相关概念和术语,了解数据与信号的转换关系,了解衰减、失真、时延、噪声等常见的数据传输损伤,熟悉模拟和数字信号的分析方法、特点和传输方式,熟悉典型的网络性能与信号传输的性能评价指标与方法,掌握信道容量与数据速率限制的概念与关系,掌握带宽与数据速率之间的关系,掌握信道容量的Nyquist定理和Shannon公式。

(2)了解电磁波谱、无线电波、微波、红外线等无线传输的特点;熟悉双绞线、同轴电缆和光纤等导向传输媒体的特点。

(3)熟悉模拟传输中的数字数据调制方法,包括ASK、FSK、PSK三种调制技术,与模拟数据的调频与调幅等机制,掌握数字传输中的数字数据编码方法,包括数字信号的编码中的曼彻斯特编码和查分曼彻斯特编码,以及模拟数据的PCM采样及编码方法等。

(4)了解常见的扩频技术,包括跳频扩频和直接序列扩频,熟悉扩频技术的特点,熟悉异步传输和同步传输的特点,熟悉频分复用、时分复用、波分复用和码分复用的概念与原理,熟悉常见时分复用线路T1和E1的工作原理与特点,熟悉电话网络与有线电视网络上数据传输的机制和特点。

3.重点和难点

重点:模拟和数字信号的分析方法、带宽与数据速率之间的关系、Nyquist定理和Shannon公式、导向传输媒体的传输特点、数字传输中的编码与采样原理、数字信号时分多路复用的原理。

难点:带宽与数据速率的量化关系、Nyquist定理和Shannon公式的关系与应用限制、数字数据的编码机制、电话网络与有限网络上数据传输方式与前述基本概念的对应关系。

4.作业及课外学习要求

分析现实网络中带宽参数与实际数据速率之间的关系,Nyquist定理和Shannon公式的计算,分析现实导向媒体的传输特性与信号编码方式,完成相关作业等。

5.考核要求

物理层的基本概念,数据通信的基础知识,奈奎斯特准则与香农定理,频带传输技术、基带传输技术、多路复用技术。

6.毕业要求指标点

本单元各知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”,使学生掌握数据通信的基本原理和计算机网络物理层的基本理论,能够对数据通信相关问题进行理论分析和计算,培养学生运用数据通信的理论和技术分析计算机通信相关复杂工程问题的能力。

(三)数据链路层(4学时)

1.教学内容

(1)数据传输的检错与纠错,包括常见的差错类型,检错机制与纠错编码等。

(2)数据链路控制机制,包括成帧,流量控制与差错控制,后退N帧与选择重发流差控ARQ协议,高级链路控制协议HDLC,点到点链路协议PPP,非对称用户数字线路ADSL协议等。

(3)媒体介质访问机制,包括随机抢占式的媒体访问机制,载波监听多路访问协议CSMA原理,带冲突检测和冲突避免的CSAM/CD和CSMA/CA协议原理,以及频分多路和码分多址访问机制等。

2.基本要求

(1)了解常见的数据传输差错类型,熟悉应对数据传输差错的编码机制,掌握奇偶校验码、循环冗余校验码CRC等校验码的原理和计算过程,掌握海明码等纠错码的原理和计算过程,熟悉校验与检测纠错码的关系。

(2)了解数据成帧的基本概念,熟悉数据成帧的基本方式与纠错方法,熟悉数据链路层的流量控制机制和差错恢复机制,掌握停止等待流量控制和滑动窗口流量控制的概念与机制,掌握自动请求重发ARQ机制,掌握流量控制和差错控制结合后的综合控制方法,包括停等ARQ、后退N帧ARQ和选择重发ARQ的工作原理及其性能分析,掌握高级链路控制协议HDLC,点到点链路协议PPP,非对称用户数字线路ADSL协议的工作原理,以及其中使用的流量控制和差错机制。

(3)了解随机抢占式和集中控制式的媒体介质多路访问控制,熟悉预约、令牌和轮询三种常见的集中式介质访问控制机制,熟悉早期随机抢占式介质访问控制机制ALOHA协议原理,掌握在以太网中广泛应用的载波监听多路访问协议CSMA原理及其带冲突检测CSAM/CD协议原理,掌握CSMA/CD协议的冲突时槽和最小帧长的概念和计算过程,掌握在无线局域网中广泛应用的带冲突避免的CSAM/CA协议原理,熟悉上述协议的性能分析方法,熟悉常见的频分和码分多路访问控制机制,熟悉码分多址多路访问的原理和计算过程。

3.重点和难点

重点:奇偶校验码和循环冗余校验码CRC的计算过程、海明码纠错码的计算过程、滑动窗口流量控制机制、停等ARQ、后退N帧ARQ和选择重发ARQ的工作原理,以及流量控制和差错控制协议的性能分析、高级链路控制协议HDLC与非对称用户数字线路ADSL的协议结构、CSAM/CD和CSAM/CA协议的工作原理、码分多址多路访问的原理和计算过程。

难点:海明码纠错码的计算过程、CSMA/CD协议的冲突时槽和最小帧长的概念和计算过程及其在多种局域网标准中的变化原理、非对称用户数字线路ADSL的协议结构、CSMA/CD协议的性能分析与计算。

4.作业及课外学习要求

熟练循环冗余校验码CRC和海明码纠错码的计算,进行不同参数的流量控制和差错控制协议的性能分析,结合实际应用分析ADSL数据包的帧结构,进行局域网中CSMA/CD协议的性能分析与计算,完成相关作业等。

5.考核要求

数据链路层中实现链路控制与差错控制的主要方法; PPP协议的工作原理及其帧结构;介质访问控制方法CSMA/CD的基本原理;Ethernet局域网的基本工作原理;网络互联基本概念与网桥的基本工作原理;高速局域网、交换局域网、虚拟局域网和无线局域网的基本工作原理。

6.毕业要求指标点

本单元各知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”,使学生掌握计算机网络数据链路层的基本理论,理解数据链路层的功能和典型技术及协议,并能够利用数据链路层知识结合局域网相关技术进行基本的网络规划与设计。

(四)数据链路层的具体网络实例:LAN与WAN(8学时)

1.教学内容

(1)有线局域网LAN,包括基于IEEE802.3标准的经典以太网、交换式以太网、快速以太网,以及千兆以太网技术的工作原理及特点。

(2)无线局域网WLAN,包括IEEE802.11的标准与体系结构、物理层特性、介质访问控制原理,以及新兴的无线网络标准与技术。

(3)局域网的连接,包括局域网连接的基本原理与连接设备工作机制,虚拟局域网。

(4)广域网,包括帧中继和ATM网络原理,同步光纤网络SONET,3G移动通信网络。

2.基本要求

(1)了解常见局域网的应用与分类,了解IEEE802.3标准及其规定的局域网体系结构,掌握经典以太网的物理层PHY和媒体访问控制子层MAC的标准参数、介质特性、拓扑结构和工作原理,掌握局域网的后续技术标准,包括桥接以太网、交换式以太网、全双工以太网、快速以太网的标准参数、介质特性、拓扑结构和工作原理及其与经典以太网的区别,熟悉新兴千兆和万兆以太网标准的特点和应用场景,了解其他类型的有线局域网的特点与工作方式,包括令牌环网、令牌总线网和FDDI等。

(2)了解无线局域网WLAN应用场景、常见分类,了解新兴的无线网络标准,包括IEEE802.16-WiMAX、Bluetooth蓝牙、IEEE 802.15-WPAN和IEEE 802.20-MBWA,熟悉无线局域网IEEE802.11标准及其体系结构,掌握IEEE802.11a/b/g/n不同标准下的物理层PHY无线介质特性和传输特性,掌握WLAN的媒体访问控制子层MAC的协议工作原理,熟悉WLAN的帧结构、寻址方式、移动切换与路由机制,以及无线传输安全机制等。

(3)熟悉局域网互联的基本原理与技术,掌握物理层、数据链路层和网络层进行局域网互联的技术特点与区别,掌握常见网络互联设备的工作原理与特点,包括中继器、集线器、透明网桥-生成树网桥、二次交换机、三层交换机、路由器和网关,掌握局域网互联过程中的协议转换原理与机制,掌握局域网互联的设计方法与设备选用原则,掌握虚拟局域网络的划分与工作原理。

(4)了解广域网的基本概念,熟悉电路交换和分组交换的概念,掌握虚电路和数据包交换的原理与特点,熟悉异步传输模式ATM的协议体系结构、ATM信元传输、ATM服务种类,熟悉帧中继FR的网络结构与虚电路交换特点,熟悉同步光纤网络SONET/SDH的基本原理及其在广域网中的应用方式,熟悉移动电话系统GSM网络的基本概念及其第三代移动通信系统3G的网络结构与特性。

3.重点和难点

重点:经典以太网的介质特性、拓扑结构和工作原理,交换式以太网的工作原理,以太网标准的发展及其特点,WLAN标准IEEE802.11a/b/g/n的区别与特点,WLAN介质访问控制原理,网络互联设备的工作原理与特点,二层交换与三层交换的区别,交换机与路由器的工作原理,网络互联的协议转换原理,虚拟局域网络的划分与工作原理。

难点:WLAN隐蔽终端现象及其解决原理、WLAN介质访问冲突避免原理、局域网互联的协议转换原理、三层交换原理及虚拟局域网的划分与通信。

4.作业及课外学习要求

分析现有局域网络的执行标准和特性,分析与测试不同WLAN标准的无线信道特点,结合实际情况分析校园网的互联原理与互联设备的工作原理,分析与查询广域网的发展现状及理论技术的应用情况,完成相关作业等。

5.考核要求

以太网的介质特性、拓扑结构和工作原理,交换式以太网的工作原理,以太网标准的发展及其特点,WLAN标准IEEE802.11a/b/g/n的区别与特点,WLAN介质访问控制原理,网络互联设备的工作原理与特点,交换机与路由器的工作原理,虚拟局域网络的划分与工作原理。

6.毕业要求指标点

本单元各知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”,使学生认识几类典型的计算机网络,理解局域网的工作原理,了解广域网及网际互联技术,并能够利用网络设计及仿真分析工具进行简单的网络规划与设计。

(五)网络层(14学时)

1.教学内容

(1)网络层概述,包括存储转发式的数据包交换,面向连接与无连接的网络服务。

(2)网络层路由算法,包括分组交换网基本路由策略,最小代价路由算法。

(3)网络层的拥塞控制机制和流量整形、资源预留等网络层服务质量控制机制。

(4)网络层互联,包括网际互联原理,无连接的网际互联与网际寻址路由。

(5)Internet的网络层,包括IP地址与寻址机制,IP协议与封包,距离矢量、链路状态和路径矢量路由协议,互联网控制协议与地址映射机制,IP组播与移动IP等。

2.基本要求

(1)了解网络层存储转发式数据包交换方式,熟悉分组交换内的虚电路和数据报交换概念与特性,熟悉面向连接与面向非连接网络服务的特点与区别,熟悉电路交换网络中的典型路由方式,掌握分组交换网络中的常见路由策略与算法,掌握两种典型的、应用广泛的最小代价路由算法:Dijkstra算法和Bellman-Ford算法,及其两种路由算法的计算过程、特点、区别与应用场景,了解分组交换网络中的其他路由算法,比如层次路由、广播路由、自组织网络路由等。

(2)了解网络层拥塞控制的基本概念,熟悉常见的开环拥塞和闭环拥塞控制机制,了解网络层服务质量保证的基本机制,熟悉流量整形、资源预留、区分服务等常见的服务质量控制方法与过程。

(3)了解网际互联的基本需要,熟悉网际互联的两种基本方式有连接的隧道网际互联模式和无连接的数据包分段寻址路由模式,掌握无连接网际互联的原理与数据包交换过程及其交换过程中的地址变换与协议转换。

(4)掌握互联网协议IP的地址分类、特殊IP地址、IP地址子网划分与子网掩码SM寻址,变长子网掩码VLSM寻址,无类别IP地址与无类别地址间CIDR寻址路由方式、网络地址转换NAT原理,熟悉IPv6地址特点与寻址方式,掌握网际互联协议IPv4的封包与字段含义,熟悉掌握网际互联协议IPv6的封包与字段含义,熟悉IPv4与IPv6双栈混合并存的原理与操作机制。

(5)掌握互联网路由协议与路由算法的重要原理,包括IP路由表与路由器路由转发原理,自治系统AS与域内、域间路由协议,距离向量路由选择与RIP路由协议,链路状态路由选择与OSPF路由协议,路径向量路由选择与BGP协议的工作原理、交换流程与配置方法,及其上述路由协议与最小代价路由算法之间的关系。

(6)了解Internet组播路由协议、多协议标签交换MPLS与移动IP等技术概念,熟悉Internet地址映射机制,包括地址解析协议ARP与RARP协议,远程启动协议BOOTP与动态主机配置协议DHCP,掌握Internet网络控制机制,包括互联网控制消息协议ICMP和互联网组播管理协议IGMP的基本工作原理等。

3.重点和难点

重点:虚电路和数据报交换概念与特性、最小代价路由算法Dijkstra算法和Bellman-Ford算法、无连接网际互联的原理与数据包交换过程及其交换过程中的地址变换与协议转换、IP地址分类、特殊IP地址、子网掩码SM、变长子网掩码VLSM、CIDR无类路由、网络地址转换NAT、IPv6地址与寻址、IPv4协议的封包与字段含义、距离向量路由选择与RIP路由协议、链路状态路由选择与OSPF路由协议及其配置方法、地址解析协议ARP与RARP协议原理、互联网控制消息协议ICMP原理等。

难点:Dijkstra算法和Bellman-Ford算法的计算过程、特点与区别、网络层的拥塞控制与服务质量控制机制、IP的地址分类与基于子网掩码SM与变长子网掩码VLSM的子网划分机制,无类别地址间CIDR寻址路由方式、网络地址转换NAT原理、OSPF路由协议的工作原理与配置方法。

4.作业及课外学习要求

熟悉最小代价路由算法——Dijkstra算法和Bellman-Ford算法的计算过程,理解现实网络中数据交换和路由方式与网际互联理论的关联与区别,结合实际情况分析所在网络的IP地址类别、子网划分方法与子网掩码、网络地址转换方式等,截取实际网络IP数据包进行协议分析,并抽取路由协议数据包结合路由器工作方式,深入理解OSPF路由协议的工作原理等,完成相关作业等。

5.考核要求

路由器的作用;分类的IP地址;IP地址与硬件地址的关系;ARP协议的工作原理;子网划分和子网掩码的使用,转发分组的流程 ;CIDR地址块的划分,斜线表示法,最长网络前缀;ICMP报文及其适用情况;路由选择策略的分类,Internet分层路由思想;RIP协议的优缺点及其要点,距离向量算法更新路由表;OSPF协议和BGP协议的要点。

6.毕业要求指标点

本单元各知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”,使学生认识网络层的功能和意义,理解网际互联的基本原理,掌握网络层相关协议的工作机制,并能够利用网络设计及仿真分析工具分析解决复杂网络工程问题。

(六)传输层(8学时)

1.教学内容

(1)端到端的传输服务,包括客户/服务器模式与Socket套接字原理。

(2)Internet传输协议TCP,包括TCP的连接建立与连接拆除原理,TCP信贷滑窗流量控制机制,TCP慢启动拥塞控制机制等。

(3)Internet传输协议UDP,包括UDP协议与服务,UDP协议字段含义与操作过程。

2.基本要求

(1)了解端到端的传输服务的基本概念,了解无连接与面向连接、可靠与不可靠的传输服务的概念与区别,熟悉客户/服务器的典型传输控制模式,熟悉Socket套接字的编程原理与传输层的寻址机制。

(2)了解Internet传输协议TCP所提供的服务类型,熟悉TCP建立连接与拆除连接的三步握手机制,掌握TCP基于信贷滑动窗口的流量控制协议及其与数据链路层固定滑窗机制的区别,掌握TCP基于ACK应答和重传计时的差错控制机制,掌握TCP慢启动拥塞控制机制,熟悉TCP协议的封包与字段含义及其与Socket编程接口的关系。

(3)熟悉Internet传输协议UDP所提供的服务类型,熟悉UPD协议的封包与字段含义及其与Socket编程接口的关系,熟悉UPD协议与TCP协议的区别及其应用场景的差别。

3.重点和难点

重点:客户/服务器的端到端传输模式、Socket套接字原理与传输层寻址、TCP三 !E 滑窗机制、TCP ACK应答与重传计时机制、TCP慢启动机制、TCP与UDP协议的封包与字段含义及其与Socket编程接口的关系。

难点:Socket套接字编程、TCP信贷滑窗机制、TCP慢启动机制及其与信贷滑窗结合的工作原理与相关计算。

4.作业及课外学习要求

熟悉TCP慢启动机制与信贷滑窗结合的工作原理与相关计算,基于Socket编写典型的文件传输服务器与客户端程序,完成相关作业等。

5.考核要求

传输层的作用,传输层与网络层的主要区别;端口的概念、作用、分类;UDP协议的优点;TCP协议的特点、TCP报文段的首部字段;TCP控制报文段发送的3种基本机制;可靠传输机制;TCP的流量控制方法和拥塞控制的4种方法;TCP连接的建立和释放过程。

6.毕业要求指标点

本单元各知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”,使学生认识传输层的功能和意义,理解传输层差错控制、流量控制和拥塞控制的基本原理,掌握传输层相关协议的工作机制,培养学生选择和使用恰当的技术和工具解决复杂网络工程问题的能力。

(七)应用层(4学时)

1.教学内容

(1)域名系统DNS、电子邮件E-mail、远程登录Telnet与文件传输FTP等常见Internet应用的基本概念和工作机制。

(2)万维网WWW与超文本传输HTTP的基本工作原理。

(3)网络管理模型与应用。

2.基本要求

(1)了解互联网域名系统的基本概念,掌握DNS系统的域名空间分层结构与域名解析的工作过程,了解DNS系统的配置方法,熟悉电子邮件系统的组成结构,熟悉简单邮件传输协议SMTP、邮局协议POP3的基本原理与电子邮件格式MIME规范,熟悉远程登录Telnet的基本原理、熟悉FTP协议的工作原理、控制连接与数据连接过程。

(2)了解WWW的概念与组成结构及其URL、Cookies、动态网页的基本概念,熟悉HTTP协议、HTML标记语言与浏览器/服务器模型的基本原理与工作机制,熟悉基于Web的ASP/JSP/Javascript/CSS的编程框架与编程方法,了解WebService的概念与原理。

(3)了解网络管理的基本概念,熟悉网络管理的Manager/Agent模型,熟悉简单网络管理协议SNMP与管理信息库MIB的基本原理与工作机制。

3.重点、难点

重点:DNS域名空间与域名解析过程、SMTP与FTP协议的工作原理、HTTP协议与客户/浏览器模型、基于Web的ASP/JSP/Javascript/CSS的编程框架与编程方法、简单网络管理协议SNMP与管理信息库MIB的基本原理;

难点:DNS域名解析流程、SMTP与POP3协议与客户端E-mail软件的关系、ASP/JSP/Javascript/CSS的编程框架与编程方法、基于SNMP的网络管理软件设计。

4.作业及课外学习要求

熟悉DNS域名空间与域名解析过程,基于ASP/JSP/Javascript/CSS语言编写典型的信息管理与信息查询的浏览器/服务器程序,完成相关作业等。

5.考核要求

域名结构和域名解析的工作原理;常见服务协议的工作过程,涉及进程、端口概念;区分IP地址静态配置和动态主机配置协议DHCP;超文本标记语言HTML及基本网页程序设计。

6.毕业要求指标点

本单元各知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”,使学生理解应用层的工作原理,认识常见的应用层协议及相关应用服务,并能够选择和使用恰当的技术和工具对具体的网络应用服务进行分析和评价。

四、实验大纲

本课程总学时中包含实验教学环节,形式为学生在实验室完成实验内容。

1.实验目的和内容

结合课程教学重点和学生能力培养要求,规划四个基本实验:

(1)实验一:主机系统网络参数配置与测试(2学时)

实验目的:通过配置主机IP地址等网络参数,使用操作系统提供的网络相关命令和应用程序,理解主机系统和操作系统中网络环境配置和应用的基本原理,掌握相关命令。

实验内容:主机IP地址配置;主机网络参数查看与检验,包括主机IP地址、物理地址、DNS服务器地址、网关地址等参数配置;掌握网络基本参数配置、网络连通性、路由测试等命令使用。

能力培养:本实验项目可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”。

(2)实验二:路由协议的配置(4学时)

实验目的:使用Packet Tracer仿真软件搭建局域网和简单广域网,配置网络设备和主机系统网络参数,理解网络地址、网络路由的基本原理,掌握网络系统搭建基本方法。

实验内容:熟悉Packet Tracer网络仿真软件的使用;利用Packet Tracer仿真软件搭建一个简单局域网,并测试网络连通性;利用Packet Tracer仿真软件搭建一个简单广域网,并测试网络连通性。

能力培养:本实验项目可以支撑“毕业要求1 工程知识”的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”。

(3)实验三:网络协议分析(4学时)

实验目的:使用Packet Tracer仿真软件或Wireshark软件,捕获网络流量,分析网络流量和协议结构,理解网络协议工作原理。

实验内容:在实验一的基础上,使用操作系统提供的网络相关命令,配合Packet Tracer仿真软件(或Wireshark软件)捕获主机及设备间网络流量,分析各层网络协议。

能力培养:本实验项目可以支撑“毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”。

(4)实验四:应用层协议的综合实现(2学时)

实验目的:通过搭建WWW和FTP网络服务,理解WWW和FTP网络应用协议工作原理,掌握网络服务配置和管理的基本方法。

实验内容:使用Windows Server 2003环境配置WWW和FTP网络服务,配置简单网页,通过客户端访问验证服务的正确性,改变服务发布路径、权限等基本配置,观察和验证服务的工作正确性。

能力培养:本实验项目可以支撑 “毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”。

2.实验要求

(1)课前准备:学生仔细研读实验指导书,规划准备实验内容,设计实验数据记录表,对相关知识进行预习和准备。

(2)实验过程:按照实验指导书要求,分组或独立设计并完整实验内容,对于分组合作完成的内容,需要小组成员配合进行环境配置并协调验证。

(3)实验报告:每个实验按照实验指导书要求,撰写实验报告,实验报告应该包括实验目的、实验内容、实验方法、实验数据及分析,以及实验总结等内容。

五、教学方式、教学方法及课时安排

1.教学方式

以课堂讲授为主,穿插主题讨论和专题汇报;结合课堂讲授内容安排课内实验,加深对理论教学内容的理解和认识,培养工程实践能力。

2.教学方法

以多媒体教学手段为主,主要采用PPT电子板书形式,辅助手写板书。

3.课时安排

本课程总学时64学时,其中:讲授52学时,实验(或上机或综合练习)12学时,具体教学安排如下表。

序号

课程内容

学时

教学方式

1

网络基本概念

4

讲授

2

数据通信基础与物理层

8

讲授

3

数据链路层

4

讲授

4

数据链路层的具体网络实例:LAN与WAN

8

讲授

5

网络层

14

讲授

6

传输层

8

讲授

7

应用层

4

讲授

8

习题课

2

综合练习

9

实验一:主机系统网络参数配置与测试

2

实验

10

实验二:路由协议的配置

4

实验

11

实验三:网络协议分析

4

实验

12

实验四:应用层协议的综合实现

2

实验

注:教学方式填写“讲授、实验或实践、上机、综合练习、多种形式”。

六、考核方式及成绩评定办法

最终成绩由平时作业成绩、期末成绩和实验成绩等组合而成,各部分所占比例如下:

平时作业成绩(占10%):主要针对每节课的知识点,考核课程知识的理解和掌握程度,以及对课程知识的简单应用能力。

上机与实验(占20%):主要考核常见网络设备的配置与网络设计搭建能力、典型网络协议分析与设计的能力、典型网络应用服务的配置能力和理论联系实际的动手能力,学生可根据任课教师提出的实验题目与目标,通过结合理论原理与实际设备与协议的配置方法,进行计算机网络、协议及服务的设计、搭建、测试与分析,给出一定形式的实验验证流程、结果及分析说明。

期末考试成绩(占70%):在考核计算机通信与网络基础知识的掌握程度的基础上,重点考核计算机网络理论知识的应用能力,以及解决网络工程相关复杂工程问题的能力。期末考试采用书面闭卷形式,主要题型可以是选择题、计算题、分析题、设计与综合应用题等。

课程考核能够对学生专业核心知识的掌握情况和运用理论知识解决工程问题的能力进行考核,支持对毕业要求1 工程知识”中的“指标点1.4 掌握计算机科学与技术专业核心知识,并能够用于解决复杂工程问题”和“毕业要求5 使用现代工具”中的“指标点5.2 能够开发、选择和使用恰当的技术和工具对计算机复杂工程问题进行模拟、仿真和预测”的指标点达成度评价,全面反映本课程对本专业毕业要求达成情况的支撑关系。

七、课程教材和主要参考资料

1.教材

《计算机网络(第6版)》, 谢希仁著, 电子工业出版社, 2013年。

2.参考书目

[1]《计算机网络(第5版)》, Andrew S. Tanenbaum 著, 清华大学出版社, 2012年

[2]数据与计算机通信(第九版)》, [美]William Stallings著, 王海, 张娟, 张艳译,电子工业出版社,2012年。

[3]《计算机网络自顶向下方法(原书第四版)》, James F. Kurose, Keith W. Ross著,陈鸣等译人民邮电出版社,2009年

八、说明

先修课程包括:计算机组织与体系结构、操作系统、计算机导论与程序设计基础。计算机组织与体系结构使得学生对计算机的工作原理与基本结构有清晰的理解,网络相关设备也是计算机的一种,这有助于学生对网络设备工作原理的理解;操作系统是使计算机硬件正常工作的核心和底层软件,同样存在于网络设备路由器和交换机中,所以,操作系统课程的先修可以使得学生更深入理解网络设备的工作原理和操作配置方式背后的机理;计算机导论与程序设计基础使得学生掌握在软硬件的计算机系统之上开发应用的基本方法,而网络设备中的各种网络协议和网络应用中的网络服务均是由程序设计语言设计开发的,这样可以使得学生更好地理解与掌握网络协议设计与网络应用开发。

制订(修订)人:网络课程组         审核人:刘宏月             批准人:邓淼磊

制订(修订)时间:2015.08          审核时间:2015.08          批准时间:2015.08

 

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