計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)

本文檔相關(guān)內(nèi)容參見視頻5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程

知識點(diǎn)分析解放軍理工大學(xué)陳鳴mingchennj@163.com2013.3.30

南京梳理課程知識體系的重要性成熟的課程應(yīng)當(dāng)具有明確的課程知識體系網(wǎng)絡(luò)課也一定要梳理出相應(yīng)的知識體系得到知識體系，需要把握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)本質(zhì)和發(fā)展脈絡(luò)，應(yīng)當(dāng)有深厚的技術(shù)研究和工程背景，而非網(wǎng)絡(luò)知識的堆砌是一個需要不斷探討和總結(jié)的領(lǐng)域

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡(luò)層

五、運(yùn)輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應(yīng)用層七、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)方法學(xué)習(xí)復(fù)雜的知識，最好先從宏觀的角度概略地認(rèn)識它，理解它在整體上是如何工作的，然后再逐步深入其局部細(xì)節(jié)，學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識也是如此。把握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)歷史發(fā)展演化脈絡(luò)，不僅有助于理解今天的網(wǎng)絡(luò)，還有助于對網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展作出預(yù)測。教學(xué)方法本部分從宏觀角度描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，使讀者能夠從總體上把握網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)，理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要概念、術(shù)語、性能測度，以及導(dǎo)致因特網(wǎng)成功的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征，從而為后續(xù)深入學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次相關(guān)技術(shù)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。知識點(diǎn)基本概念：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用途，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造方法（直接連接的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)云，網(wǎng)絡(luò)云互聯(lián)），分組，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，分布式應(yīng)用程序，應(yīng)用程序編程接口）特征：2/3/2因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)邊緣（客戶/服務(wù)器模式，P2P模式），網(wǎng)絡(luò)核心（ISP等級結(jié)構(gòu)，分組交換），接入網(wǎng)，端到端原則表示法例子因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)邊緣因特網(wǎng)核心接入網(wǎng)C/S模式P2P模式分組交換ISP等級結(jié)構(gòu)端到端原則根結(jié)點(diǎn)葉子結(jié)點(diǎn)繼承父結(jié)點(diǎn)屬性紅色為核心知識點(diǎn)黑色為普通知識點(diǎn)知識點(diǎn)分層體系結(jié)構(gòu)：協(xié)議（定義，要素），體系結(jié)構(gòu)（因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)（沙漏模型），OSI7層體系結(jié)構(gòu)，5層教學(xué)模型），服務(wù)模型（定義，對等層，封裝，水平的協(xié)議，垂直的服務(wù)，報文的層間傳遞）分組交換網(wǎng)性能指標(biāo)：時延（往返時延，單向時延，時延抖動，時延構(gòu)成），丟包率，帶寬（吞吐量，瓶頸鏈路），跳與路徑，時延與帶寬乘積

一、概述

二、物理層四、網(wǎng)絡(luò)層

五、運(yùn)輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應(yīng)用層七、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)方法理解比特在傳輸媒體上、結(jié)點(diǎn)之間和在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上傳輸所涉及的技術(shù)，內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)物理層有關(guān)。物理層的重要問題包括：編碼和復(fù)用技術(shù)，它使比特在傳輸媒體能夠有效地傳輸；交換技術(shù)，它使大量端系統(tǒng)之間能夠經(jīng)濟(jì)高效地通信；SDH標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，支撐大容量數(shù)據(jù)分組的遠(yuǎn)距離傳輸；接入網(wǎng)技術(shù)，支持大量端系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)多樣化連接。教學(xué)方法教學(xué)可以通過“一般理解與重點(diǎn)掌握”的方式進(jìn)行，即除重點(diǎn)掌握分組交換技術(shù)以外，其他部分均為一般理解。知識點(diǎn)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)：通信系統(tǒng)模型，奈奎斯特公式，香農(nóng)公式，通信方式傳輸媒體：導(dǎo)向傳輸媒體（雙絞線，光纖，同軸電纜），非導(dǎo)向傳輸媒體（無線電）編碼和復(fù)用：編碼，時鐘恢復(fù)，曼徹斯特編碼，多路復(fù)用：頻分復(fù)用、時分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用知識點(diǎn)交換技術(shù)：電路交換，報文交換，分組交換數(shù)字傳輸技術(shù)：PCM，高次群，SDH接入網(wǎng)：電話網(wǎng)撥號接入，DSL接入，HFC接入，光纖接入，以太網(wǎng)，無線接入（WiFi，3G，WiMAX）

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡(luò)層

五、運(yùn)輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應(yīng)用層七、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)方法用傳輸媒體直接連接主機(jī)可以構(gòu)造一個覆蓋范圍有限的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這其中主要涉及的是數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)。數(shù)據(jù)鏈路層涉及的重要問題包括成幀、差錯檢測、可靠數(shù)據(jù)傳輸和多路訪問等，其中的可靠數(shù)據(jù)傳輸和多路訪問是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的兩個基礎(chǔ)性問題。教學(xué)方法由于這種直接連接的網(wǎng)絡(luò)通常覆蓋區(qū)域有限并且所涉及的技術(shù)比較簡單，是深入學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的很好的起點(diǎn)。目標(biāo)是理解數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)的原則，掌握基礎(chǔ)性問題的原理，熟悉鏈路層協(xié)議與設(shè)備。知識點(diǎn)鏈路層環(huán)境：特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)適配器，設(shè)備驅(qū)動程序，鏈路類型（點(diǎn)對點(diǎn)鏈路，廣播鏈路）鏈路層協(xié)議：成幀（面向比特的協(xié)議，比特填充法），差錯檢測（檢測重傳（奇偶校驗，檢驗和方法，循環(huán)冗余檢測），前向糾錯），可靠交付，媒體訪問，流量控制可靠數(shù)據(jù)傳輸原理：可靠數(shù)據(jù)傳輸模型，差錯檢測，接收方確認(rèn)，重傳，超時定時器，序號，有限狀態(tài)機(jī)，滑動窗口，流水線，回退N步協(xié)議，選擇重傳協(xié)議知識點(diǎn)多路訪問：概念，信道劃分協(xié)議（時分多路復(fù)用、頻分多路復(fù)用，碼分多址），輪流協(xié)議（令牌傳遞協(xié)議，輪詢協(xié)議），隨機(jī)接入?yún)f(xié)議（ALOHA，時隙ALOHA，CSMA/CD）以太網(wǎng)：MAC地址，以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，以太網(wǎng)協(xié)議，以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鏈路層交換機(jī)：轉(zhuǎn)發(fā)和過濾，自學(xué)習(xí)802.11：802.11體系結(jié)構(gòu)（基本服務(wù)集，接入點(diǎn)AP，服務(wù)集標(biāo)識符，關(guān)聯(lián)），802.11MAC協(xié)議（信號衰減，隱藏終端，CSMA/CA），藍(lán)牙一、概述二、物理層

四、網(wǎng)絡(luò)層

五、運(yùn)輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應(yīng)用層七、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)方法網(wǎng)絡(luò)層是協(xié)議棧中最重要和最復(fù)雜的層次之一，因此是網(wǎng)絡(luò)知識學(xué)習(xí)中最具有挑戰(zhàn)性，也是最具有趣味性的部分之一。網(wǎng)絡(luò)層涉及的基礎(chǔ)性問題包括異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇等。教學(xué)方法包括了如下重要的概念和技術(shù)：與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)相關(guān)的虛擬互聯(lián)網(wǎng)方法和地址映射方法，與IP層盡力而為服務(wù)模型有關(guān)的IP編址、分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇，固化了IP層協(xié)議和技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備—路由器；以及移動IP、IPv6和IP多播等。本部分涉及的內(nèi)容多、覆蓋范圍廣，可以采用以異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇等基礎(chǔ)性問題為中心逐步展開的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。知識點(diǎn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方法：兩兩互聯(lián)中繼系統(tǒng)，無關(guān)的中繼系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層功能：轉(zhuǎn)發(fā)，路由選擇，連接分組交付：直接交付，間接交付網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模型：面向連接服務(wù)（虛電路網(wǎng)絡(luò)，工作三個階段），無連接服務(wù)（數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)，因特網(wǎng)IP服務(wù)模型）網(wǎng)際協(xié)議：數(shù)據(jù)報格式，IPv4編址（分類編址，子網(wǎng)編址，無類別域間路由選擇），特殊的IP地址IP地址的獲取與配置：IP地址申請，主機(jī)配置，DHCP網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換：NAT轉(zhuǎn)換表知識點(diǎn)ARP：工作原理，工作過程（同一子網(wǎng)/不同子網(wǎng)）ICMP：功能，Ping工作原理，traceroute工作原理IPv6：主要特征，IPv4到IPv6的遷移路由選擇：AS內(nèi)部路由選擇協(xié)議（RIP，距離向量路由選擇算法，OSPF，鏈路狀態(tài)路由選擇算法），AS之間路由選擇協(xié)議（BGP，層次路由選擇）路由器：路由器體系結(jié)構(gòu)，交換結(jié)構(gòu)，輸入接口卡，輸出端口移動IP技術(shù)：移動網(wǎng)絡(luò)尋址,間接路由選擇,移動IP標(biāo)準(zhǔn)IP多播：IP多播的特點(diǎn),IGMP,多播路由選擇算法(RPF，基于中心的方法)

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡(luò)層

五、運(yùn)輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應(yīng)用層七、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)方法運(yùn)輸層涉及的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)性問題包括多路復(fù)用/分解、可靠數(shù)據(jù)傳輸和擁塞控制等。鑒于運(yùn)輸層涉及的機(jī)制和原理較為復(fù)雜，本部分將交替討論原理和對應(yīng)的機(jī)制協(xié)議的設(shè)計實(shí)現(xiàn)方法。教學(xué)方法例如，學(xué)習(xí)了多路復(fù)用/分解原理之后，將用UDP加以說明；可靠數(shù)據(jù)傳輸原理已在第2章中學(xué)習(xí)過，本部分將探討它在TCP中的具體應(yīng)用；學(xué)習(xí)了網(wǎng)絡(luò)擁塞控制原理之后，接著將探討其在TCP擁塞控制中的應(yīng)用。通過原理與實(shí)際的結(jié)合，以全面掌握因特網(wǎng)運(yùn)輸層協(xié)議處理的原理及技術(shù)。知識點(diǎn)運(yùn)輸服務(wù)：環(huán)境，作用多路復(fù)用/分解：概念，端口，套接字，UDP多路復(fù)用/分解，TCP多路復(fù)用/分解，套接字編程UDP：特點(diǎn)，首部TCP：特點(diǎn)，報文段結(jié)構(gòu)，可靠數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制（數(shù)據(jù)序號和確認(rèn)號機(jī)制，超時重傳定時器的估值），TCP流量控制（接收窗口，接收緩存）；TCP連接管理（三次握手，釋放連接，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）知識點(diǎn)擁塞控制原理：擁塞控制概念與危害，擁塞控制方法（開環(huán)控制，閉環(huán)控制，端到端擁塞控制，網(wǎng)絡(luò)輔助的擁塞控制）TCP擁塞控制：TCP感知擁塞的方法，丟包事件，TCP控制發(fā)送速率的方法，TCP擁塞控制機(jī)制（慢啟動，加性增和乘性減，改進(jìn)方法（快速恢復(fù)，快速重傳））TCP公平性：TCP友好性

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡(luò)層

五、運(yùn)輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應(yīng)用層七、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)方法與應(yīng)用層相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)性問題都會涉及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。此外，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議的許多典型實(shí)現(xiàn)技術(shù)也非常重要。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議負(fù)責(zé)端系統(tǒng)中應(yīng)用層實(shí)體之間的交互規(guī)則，本部分將關(guān)注網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議有兩種體系結(jié)構(gòu)：一種是傳統(tǒng)因特網(wǎng)應(yīng)用普遍采用的客戶/服務(wù)器模式，另一種是近年來迅速發(fā)展的P2P模式。本部分以當(dāng)前廣泛使用且具有典型技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議為對象，從原理和實(shí)現(xiàn)兩個方面進(jìn)行講解。教學(xué)方法本部分的學(xué)習(xí)要求是：深刻理解支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程以及支持這些進(jìn)程彼此之間進(jìn)行交互的應(yīng)用層協(xié)議的工作原理，掌握設(shè)計、實(shí)現(xiàn)這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)。學(xué)習(xí)這些功能迥異的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時，應(yīng)注意從應(yīng)用需求出發(fā)，提高對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)舉一反三的能力。知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)：客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，P2P體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層協(xié)議：定義，特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分類DNS：用途，工作原理，域名層次結(jié)構(gòu)，DNS緩存FTP：工作原理（控制連接與數(shù)據(jù)連接分離）Web：Web頁面，URL，Web服務(wù)器，Web瀏覽器，文檔（靜態(tài)文檔、動態(tài)文檔和活動文檔），HTTP工作原理（無狀態(tài)，非持續(xù)連接和持續(xù)連接，Cookie），Web緩存知識點(diǎn)電子郵件：工作原理（SMTP，POP3），MIME，郵件訪問協(xié)議多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：特性，應(yīng)用分類，QoS的應(yīng)用層解決方案，流式多媒體應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)時交互音頻和視頻應(yīng)用（IP電話，實(shí)時傳輸協(xié)議RTP，會話發(fā)起協(xié)議SIP）P2P應(yīng)用：P2P應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，BitTorrent工作原理，分布式散列表

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡(luò)層

五、運(yùn)輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應(yīng)用層

七、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)方法了解因特網(wǎng)面臨的安全威脅，有助于深入理解網(wǎng)絡(luò)安全的內(nèi)涵。網(wǎng)絡(luò)安全的基本機(jī)制是：為報文提供機(jī)密性的對稱密鑰密碼、公開密鑰密碼，以及密鑰分發(fā)技術(shù)；為報文提供完整性的報文摘要、報文鑒別碼技術(shù)；鑒別通信對方身份的數(shù)字簽名技術(shù)；為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供安全邊界和狀態(tài)監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。教學(xué)方法因特網(wǎng)中的一些典型安全協(xié)議如網(wǎng)絡(luò)層的IPsec、運(yùn)輸層的SSL、應(yīng)用層的PGP以及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備如防火墻、入侵檢測系統(tǒng)，通常要綜合運(yùn)用多種網(wǎng)絡(luò)安全基本機(jī)制。深入理解這些網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制，既有助于直接利用安全協(xié)議和安全設(shè)備提供的網(wǎng)絡(luò)安全性，也能為自行設(shè)計新型網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議奠定基礎(chǔ)。知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)入侵及其對策：攻擊的形式，預(yù)攻擊探測，分組嗅探，IP哄騙，TCP劫持，DoS/DDoS網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)：機(jī)密性，鑒別，完整性，不可否認(rèn)性，運(yùn)行安全性密碼學(xué)：數(shù)據(jù)加密模型，對稱密鑰系統(tǒng)（數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，三重DES），公鑰系統(tǒng)（公鑰，私鑰