《計算機網(wǎng)絡I》教學大綱

1、計算機網(wǎng)絡I（Computer Networks I）課程代碼：3141036學分：3 學時：48 （其中：課程教學學時：36，實驗學時：12）先修課程：計算機科學與技術(shù)專業(yè)導論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設計基礎(chǔ)適用專業(yè)：計算機科學技術(shù)教材：謝鈞，謝希仁編著，計算機網(wǎng)絡教程（第4版），人民郵電出版社，2014 開課學院：計算機與軟件學院一、課程性質(zhì)與課程目標（一）課程性質(zhì)計算機網(wǎng)絡是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的一門理論性與實踐性很強的專業(yè)必修課，也是本專業(yè)的主干課程之一，它建立在計算機與技術(shù)專業(yè)導論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設計基礎(chǔ)等先修課程知識的基礎(chǔ)上。通過本課程的學習，使學生深入理解計算機網(wǎng)絡基本工作原理，打下牢固

2、的網(wǎng)絡理論與技術(shù)基礎(chǔ)，為學生以后從事計算機網(wǎng)絡的工作和研究奠定堅實的理論及實踐基礎(chǔ)。計算機網(wǎng)絡是一門應用性與實踐性很強的課程，本課程既培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，也培養(yǎng)學生具備一定的實踐能力。本課程重視理論與實際的結(jié)合，通過實驗和后續(xù)的綜合課程設計來提高學生分析問題、解決問題的能力。（二）課程目標計算機網(wǎng)絡課程主要介紹計算機網(wǎng)絡的基本原理、基本構(gòu)成，重點介紹網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡各層次的服務和協(xié)議、網(wǎng)絡互聯(lián)原理等。課程目標包括知識目標和能力目標，具體如下：課程目標1：掌握計算機網(wǎng)絡的概念和網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，深入理解網(wǎng)絡的層次化概念，理解服務、協(xié)議的概念和關(guān)系；掌握計算機網(wǎng)絡各層次的服務和典型協(xié)議

3、，理解重要協(xié)議的工作原理，理解不同協(xié)議的聯(lián)系。課程目標2：深入理解網(wǎng)絡互聯(lián)的原理與方法，理解網(wǎng)絡互聯(lián)設備和IP協(xié)議的工作原理。課程目標3：能夠根據(jù)用戶具體需求，規(guī)劃、設計計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，使之能夠滿足具體的通信需要，提供必要的網(wǎng)絡服務，并對之進行有效分析和評價。（三）課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中的畢業(yè)要求指標點1.4、2.2和4.1。畢業(yè)要求指標點1.4：系統(tǒng)掌握計算機基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，包括計算機硬件、軟件及系統(tǒng)等方面內(nèi)容，具備理解計算機復雜工程問題的能力，能夠運用所學知識進行計算機問題求解。畢業(yè)要求指標點2.2：應用計算機領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，能夠根據(jù)給出的實際工程

4、案例，運用圖表等工程方法發(fā)現(xiàn)問題、提出問題及分析問題；畢業(yè)要求指標點4.1：能夠針對計算機領(lǐng)域的問題，選擇合適的仿真實驗或者測試方案。課程目標畢業(yè)要求指標點課程目標1課程目標2課程目標3畢業(yè)要求1.4畢業(yè)要求2.2畢業(yè)要求4.1二、課程內(nèi)容及教學要求本課程教學內(nèi)容包括：網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、局域網(wǎng)、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層的服務，討論各層的典型協(xié)議的工作原理。本課程基本要求是：深入理解網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)概念，理解并掌握網(wǎng)絡各層常見協(xié)議的工作原理，理解網(wǎng)絡互聯(lián)的基本原理；針對常見的信息網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施需求，能規(guī)劃、設計計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，使之滿足通信和資源共享的需求，并能夠提供常見的網(wǎng)絡服務。第1章

5、緒論教學內(nèi)容計算機網(wǎng)絡的形成與發(fā)展計算機網(wǎng)絡定義與分類計算機網(wǎng)絡的組成與結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分組交換技術(shù)的基本概念網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡協(xié)議教學要求了解計算機網(wǎng)絡在信息時代中的作用；了解因特網(wǎng)的發(fā)展階段；了解計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展情況；理解因特網(wǎng)的組成部分；理解計算機網(wǎng)絡的分類；理解網(wǎng)絡的性能指標；掌握計算機網(wǎng)絡的分層體系結(jié)構(gòu)。掌握OSI七層模型和TCP/IP參考模型重點與難點1. 重點計算機網(wǎng)絡分類的標準和結(jié)果；計算機網(wǎng)絡性能指標；網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。2. 難點距離尺度與傳輸技術(shù)的聯(lián)系；發(fā)送時延與帶寬；網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)概念；分層結(jié)構(gòu)中各層的服務及關(guān)系。第2章物理層（一）教學內(nèi)容物理層與物理層協(xié)議的基本概

6、念；數(shù)據(jù)通信的基本概念；頻帶傳輸技術(shù)；基帶傳輸技術(shù)；多路復用技術(shù)；同步光纖網(wǎng)與同步數(shù)字體系；接入技術(shù)。（二）教學要求了解各種常見有線傳輸介質(zhì)和無線頻譜；了解SDH和SONET，RS-449接口標準理解物理層的基本概念和任務；理解數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識；理解信道復用技術(shù)；掌握常見的信號編碼技術(shù)；掌握信道的極限碼元傳輸速率、信息傳輸速率。（三）重點與難點1.重點物理層提供的服務、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本模型、信道復用、信號編碼、香農(nóng)公式和恩奎斯特公式。2.難點傅立葉分析與傳輸速率、QAM技術(shù)。第3章數(shù)據(jù)鏈路層（一）教學內(nèi)容數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念；差錯產(chǎn)生的原因與差錯控制方法；幀管理方法；數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的演變與發(fā)

7、展；HDLC協(xié)議；PPP協(xié)議。（二）教學要求了解數(shù)據(jù)鏈層的三個基本問題；理解數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念和服務；理解點對點協(xié)議PPP工作原理；理解HDLC協(xié)議工作原理；掌握錯誤檢測和糾正的基本原理；掌握ARQ、連續(xù)ARQ、選擇重傳ARQ協(xié)議的工作原理。（三）重點與難點1.重點數(shù)據(jù)鏈路層的服務、流量控制機制、錯誤控制機制2.難點滑動窗口原理、連續(xù)ARQ、選擇重傳ARQ第4章介質(zhì)訪問控制子層（一）教學內(nèi)容局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與演變；Ethernet基本工作原理；交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)技術(shù)；高速Ethernet的研究與發(fā)展；局域網(wǎng)互聯(lián)與網(wǎng)橋；無線局域網(wǎng)。（二）教學要求理解局域網(wǎng)的基本概念和特性；理解以太網(wǎng)的擴

8、展技術(shù)；理解高速以太網(wǎng)；掌握無線局域網(wǎng)的特殊問題；掌握傳統(tǒng)以太網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理；掌握虛擬局域網(wǎng)；掌握以太網(wǎng)的MAC層；掌握無線局域網(wǎng)MAC協(xié)議。（三）重點與難點 1.重點以太網(wǎng)MAC層、無線局域網(wǎng)MAC層。 2.難點CSMA/CA、早期退避機制。第5章網(wǎng)絡層（一）教學內(nèi)容網(wǎng)絡層基本概念；網(wǎng)絡互聯(lián)與IP協(xié)議；IPv4協(xié)議的基本內(nèi)容；IPv4地址；路由選擇算法與分組交付；Internet控制報文協(xié)議；IP多播與IGMP協(xié)議；地址解析協(xié)議；IPv6協(xié)議。（二）教學要求了解因特網(wǎng)組中的多播：多播地址、多播路由選擇；了解虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換NAT；了解IPv6：IPv6特點、IPv6地址

9、；理解網(wǎng)絡層的概念和服務；理解路由的概念和原理；理解因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP；掌握因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議：內(nèi)部路由協(xié)議RIP和OSPF、外部路由協(xié)議BGP；掌握網(wǎng)際協(xié)議IP：IP分組、IP地址；掌握ARP協(xié)議和RARP協(xié)議；掌握子網(wǎng)劃分和構(gòu)造超網(wǎng)技術(shù)。（三）重點與難點1.重點IP協(xié)議、路由器的作用和工作原理、IP分組的分片2.難點路由協(xié)議。第6章傳輸層（一）教學內(nèi)容傳輸層與傳輸層協(xié)議；用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP；傳輸控制協(xié)議TCP。（二）教學要求理解運輸層協(xié)議的基本概念；理解用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP：UDP報文、UDP校驗；掌握傳輸控制協(xié)議TCP：TCP段、TCP連接管理、TCP可靠傳輸、TCP流量控制

10、和擁塞控制。（三）重點與難點1.重點運輸層提供的服務、UDP、TCP。2.難點TCP擁塞控制。第7章應用層（一）教學內(nèi)容Internet應用與應用層協(xié)議的分類；域名系統(tǒng)；遠程登錄服務與TELNET協(xié)議；電子郵件服務與SMTP協(xié)議；Web與基于Web的網(wǎng)絡應用；主機配置與動態(tài)主機配置協(xié)議；文件傳輸協(xié)議。（二）教學要求理解網(wǎng)絡應用模型：客戶/服務器模型、P2P模型；掌握域名系統(tǒng)DNS：層次域名空間、域名服務器、域名解析過程；掌握文件傳輸協(xié)議FTP：FTP協(xié)議的工作原理、控制連接與數(shù)據(jù)連接；掌握電子郵件：電子郵件系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、電子郵件格式與MIME、SMTP協(xié)議與POP3協(xié)議；掌握萬維網(wǎng)WWW：W

11、WW的概念與組成結(jié)構(gòu)、HTTP協(xié)議。（三）重點與難點1.重點HTTP、電子郵件、DNS、FTP。2.難點DNS查詢機制、WEB體系結(jié)構(gòu)。三、本課程開設的實驗項目編號實驗項目名稱學時類型要求支撐的課程目標1常用網(wǎng)絡設備實驗1驗證性必做課程目標1、32常用網(wǎng)絡命令實驗1驗證性必做課程目標1、33交換機配置實驗2驗證性必做課程目標1、34VLAN配置實驗2驗證性必做課程目標1、35靜態(tài)路由實驗2設計性必做課程目標1、2、36動態(tài)路由實驗2設計性必做課程目標1、2、37TCP傳輸機制分析2綜合性必做課程目標1、3實驗1：常用網(wǎng)絡設備實驗1. 實驗目的及要求認識網(wǎng)絡設備：網(wǎng)卡、集線器、交換機、雙絞線及其

12、附件等。了解網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的概念。了解網(wǎng)絡的構(gòu)成。掌握雙絞線電纜的連接制作方法掌握簡單的對等式局域網(wǎng)的應用。2. 實驗主要內(nèi)容觀察、認識網(wǎng)絡設備；制作雙絞線和水晶頭；連接組建簡單的局域網(wǎng)；測試網(wǎng)絡連通性。3. 重難點網(wǎng)絡設備連接。實驗2：常用網(wǎng)絡命令實驗1. 實驗目的及要求掌握常用的網(wǎng)絡命令；熟悉常見命令格式和執(zhí)行結(jié)果。2. 實驗主要內(nèi)容ipconfig查看本地網(wǎng)絡配置；ping 測試網(wǎng)絡連通性；netstat 查看網(wǎng)絡連接信息；route 查看路由信息；arp 查看arp信息；tracert 跟蹤路由；nslookup 域名查找。3. 重難點Ipconfig命令、ping命令。實驗3：交換機配

13、置實驗1. 實驗目的及要求1）掌握模擬器軟件的使用。2）熟悉交換機基本配置環(huán)境和配置模式。2. 實驗主要內(nèi)容1）配置模式下，修改交換機名稱、查看當前活動的交換機配置文件。2）查看交換機接口的統(tǒng)計和狀態(tài)信息。3）查看系統(tǒng)硬件的配置情況、引導鏡像等。4）配置主機名稱和控制端密碼。5）查看mac 地址表。3. 重難點模擬器軟件的操作。實驗4. VLAN配置1. 實驗目的及要求1）掌握交換機vlan 的基本操作；2）熟悉多交換機環(huán)境下組網(wǎng)的步驟。2. 實驗主要內(nèi)容1）在模擬器中搭建好實驗拓撲環(huán)境；2）交換機vlan端口的劃分和配置；3）交換機端口trunk 屬性的配置。3. 重難點1）VLAN的建立；

14、2）交換機端口的配置。實驗5. 靜態(tài)路由實驗1. 實驗目的及要求1）掌握路由器靜態(tài)路由配置的方法；2）熟練掌握靜態(tài)路由協(xié)議的使用。2. 實驗主要內(nèi)容1）在模擬器中搭建好實驗拓撲環(huán)境；2）配置每個路由器的端口參數(shù)；3）配置每個路由器的路由表。3. 重難點1）路由器的端口配置；2）靜態(tài)路由表的配置。實驗6. 動態(tài)路由實驗1. 實驗目的及要求1）掌握動態(tài)路由協(xié)議的原理；2）掌握動態(tài)路由協(xié)議的基本配置。2. 實驗主要內(nèi)容1）用模擬器制作網(wǎng)絡拓撲；2）配置每個路由器的端口參數(shù)；3）動態(tài)路由配置。3. 重難點路由器動態(tài)路由配置方法。實驗7. TCP傳輸機制分析1. 實驗目的及要求1) 進一步深入理解TCP

15、工作原理；2）掌握數(shù)據(jù)包捕獲工具的操作；3）用數(shù)據(jù)包捕獲工具分析TCP傳輸過程。2. 實驗主要內(nèi)容1）捕獲并分析TCP三次握手中的報文段；2）捕獲并分析TCP連接釋放中的報文段；3）捕獲并分析TCP報文段及該報文的確認段；4）捕獲并分析TCP連接超時重傳所發(fā)送的報文段。3. 重難點TCP三次握手報文段分析。注：本課程為專業(yè)課，授課對象為大三學生，實驗類型主要包括驗證性和設計性實驗，均需要提交實驗報告，實驗報告主要包括實驗目的、要求和內(nèi)容，數(shù)據(jù)的分析以及思考題的回答。實驗評價內(nèi)容和評分細則參見附錄1。四、學時分配及教學方法章教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目標課堂教學實驗上機課程實踐小計

16、第一章緒論44講授、案例、演示、討論課程目標1第二章物理層66講授、演示、自學、課程目標1第三章數(shù)據(jù)鏈路層426講授、討論、自學課程目標1、3第四章介質(zhì)訪問控制子層6410講授、演示、自學課程目標1、3第五章網(wǎng)絡層6410講授、演示、自學課程目標1-3第六章傳輸層628講授、討論課程目標1、3第七章應用層44講授、討論課程目標1、3合計361248注：1.課程實踐學時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格； 2.主要教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、項目、案例等教學方法）等。五、課程考核課程考核方式包括期末考試、作業(yè)、上機實驗、出勤。考核形式考核要求考核權(quán)重備注平時作業(yè)課后完成

17、1520個習題，主要考核學生對每節(jié)課知識點的復習、理解和掌握度，計算全部作業(yè)的平均成績再按10%計入總成績。10%根據(jù)平時作業(yè)得分取平均值或結(jié)合平時測試情況上機實驗完成5個實驗，主要訓練學生應用所學知識構(gòu)建實驗系統(tǒng)，并進行實驗的能力，最后按10%計入課程總成績。10%評分細則見附錄1出勤情況點名5次以上，最后按10%計入課程總成績。10%期末考試試卷題型包括填空題、選擇題、問答題、分析題和計算題5大類，以卷面成績的70%計入課程總成績。其中考核計算機網(wǎng)絡原理及應用基礎(chǔ)知識及應用能力的題占90%；考核能針對個人或職業(yè)發(fā)展的需求，采用合適的方法，自主學習，適應發(fā)展占比10%。70%期末考試采用閉卷

18、筆試。六、參考書目及學習資料1. Andrew s.tanenbaum;david j.wetherall(著) ，嚴偉，潘愛民(譯)，計算機網(wǎng)絡（第五版），清華大學出版社，2012.03。 2. 計算機網(wǎng)絡（第3版），吳功宜，清華大學出版社，2013年1月七、大綱說明1. 主要采用多媒體教學手段，主要知識點板書與多媒體相結(jié)合，多種教學手段綜合運用。2. 課后共需完成近20道習題作業(yè)，以評價學生對所學內(nèi)容的理解和應用情況。建議利用網(wǎng)絡教學平臺自學相關(guān)內(nèi)容。附錄1：實驗考核方式及評分細則本實驗以考查為主，考核的內(nèi)容包括實驗過程的表現(xiàn)（其中包含分析與解決問題的能力）、實驗報告的質(zhì)量等。分析與解決問題的能力采用提問和現(xiàn)場操作的方式進行。實驗成績中出勤、預習占10%，實驗過程表現(xiàn)占60、實驗報告及思考題占30。成績組成考核/評價環(huán)節(jié)分