計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教案

《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》教案蘇繼斌《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)設(shè)計一、課程定位本課程是面向全校本科各專業(yè)學(xué)生的一門重要的公共工程技術(shù)基礎(chǔ)課程，是理論和實踐緊密結(jié)合的一門課程，是提高學(xué)生信息素質(zhì)和工程素養(yǎng)的一門重要的基礎(chǔ)課程。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、核心原理和常用的組網(wǎng)技術(shù)，為今后從事基于信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)、指揮、訓(xùn)練工作奠定必要的工程技術(shù)基礎(chǔ)。二、教學(xué)對象《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的授課對象是全校本科各專業(yè)學(xué)生，他們具有基礎(chǔ)較好，理解能力強(qiáng)，有強(qiáng)烈的求知欲的特點(diǎn)，并且對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已有一些初步的認(rèn)識，接觸和使用過不少網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。他們希望通過課程學(xué)習(xí)了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的工作原理，利用所學(xué)知識能解決一些在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的實際問題。本課程要求學(xué)生具備計算機(jī)系統(tǒng)硬件、軟件以及通信方面一些必要的基礎(chǔ)知識。三、課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念和核心原理，掌握因特網(wǎng)一些重要協(xié)議和常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本工作原理。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)工作原理的能力；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、歸納和綜合知識的能力；培養(yǎng)學(xué)生理論指導(dǎo)實際，靈活利用所學(xué)原理與知識分析和解決實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的問題的能力。通過本課程的教學(xué)提高學(xué)生的信息素質(zhì)，以適應(yīng)未來..….的需要。同時通過本課程的教學(xué)，可以為學(xué)習(xí)計算機(jī)、通信、信息類專業(yè)課程打下堅實的理論基礎(chǔ)，為今后從事……工作奠定必要的工程技術(shù)基礎(chǔ)。四、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計本課程教學(xué)分為理論教學(xué)（44學(xué)時）和實踐教學(xué)（12學(xué)時）兩部分。理論教學(xué)借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)五層原理性體系結(jié)構(gòu)來組織教學(xué)內(nèi)容，以因特網(wǎng)為實例，圍繞基本概念和基本原理，按照：概述、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、應(yīng)用層的順序講授各層內(nèi)容，最后教授與以上各層都相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全。一是概述。使學(xué)生對整個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的功能、構(gòu)成有一個整體粗略的了解。了解分組交換的基本原理和特點(diǎn)。理解什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層體系結(jié)構(gòu)及各層的基本功能。二是物理層。主要讓學(xué)生理解一些數(shù)據(jù)通信方面的基礎(chǔ)知識和物理層能為上層提供什么樣的服務(wù)，為理解上層協(xié)議的工作原理提供一定的基礎(chǔ)知識。三是數(shù)據(jù)鏈路層。掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的底層技術(shù)：數(shù)據(jù)鏈路層要解決的幾個基本問題，重點(diǎn)是媒體訪問控制和局域網(wǎng)技術(shù)。四是網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心，掌握網(wǎng)絡(luò)層是理解整個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作原理的關(guān)鍵，要掌握IP地址、分組轉(zhuǎn)發(fā)、路由選擇、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)和重要概念。還要掌握網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)系，以及將網(wǎng)絡(luò)虛擬化鏈路的概念。五是運(yùn)輸層。理解運(yùn)輸層在網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)中承上啟下的重要地位，掌握可靠數(shù)據(jù)傳輸和TCP的工作原理，掌握流量控制和擁塞控制的基本原理和方法。六是應(yīng)用層。由于學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的使用較為熟悉，應(yīng)用層主要是使學(xué)生理解應(yīng)用層是如何利用下層提供的服務(wù)來實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的，理解應(yīng)用層協(xié)議所要解決的問題。理解典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基本原理。七是網(wǎng)絡(luò)安全。先介紹網(wǎng)絡(luò)安全的內(nèi)容，然后介紹網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)的各種機(jī)制，最后簡要介紹典型的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議和系統(tǒng)。實踐教學(xué)以強(qiáng)化學(xué)生的動手實踐能力為目的，以提高操作技能和面向?qū)嵱眉夹g(shù)為設(shè)計原則，以組網(wǎng)技術(shù)和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)為核心設(shè)計實驗內(nèi)容。具體包括簡單局域網(wǎng)組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、路由器配置、典型應(yīng)用服務(wù)器的配置和簡單網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)等實用性較強(qiáng)的實踐內(nèi)容。部分實驗內(nèi)容可根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和實際情況，讓學(xué)生自主選做。五、課程教學(xué)模式設(shè)計采用以講授原理性知識為主的教學(xué)模式，按照計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)五層原理性體系結(jié)構(gòu)來組織教學(xué)內(nèi)容，以因特網(wǎng)為實例，圍繞基本概念和基本原理，按照“自底向上”的方法，逐層講授各層內(nèi)容，使學(xué)生逐步建立起計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的知識體系結(jié)構(gòu)。著眼原理知識，使學(xué)生獲得長“保質(zhì)期”的知識，同時關(guān)注目前流行的技術(shù)，將這些技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)原理的應(yīng)用實例來學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)每層協(xié)議的原理時，主要按照“問題→方法和原理→具體技術(shù)實例”的思路講解：先分析該層的主要任務(wù)是什么與上下層之間的關(guān)系是什么，要解決的主要問題有哪些。針對這些主要問題先講解解決這些問題的基本方法和基本原理，然后介紹在因特網(wǎng)中實現(xiàn)這些功能的具體協(xié)議或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。例如，網(wǎng)絡(luò)層的一個重要問題就是如何找到一條到目的地的“最佳”路徑，即路由選擇問題。先講授基本的原理性選路算法，如距離向量選路算法、鏈路狀態(tài)選路算法，然后再介紹因特網(wǎng)中分別采用這兩種算法的選路協(xié)議：RIP和OSPF。由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的過程實際就是一個在學(xué)生的知識空間中“構(gòu)建”一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的過程。因此，對于每個知識點(diǎn)在授課中應(yīng)強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)在整個體系結(jié)構(gòu)中的位置，所起到的重要作用，以及與其他知識點(diǎn)之間的關(guān)系。在授課過程中，注重階段性總結(jié)，每章結(jié)束時通過總結(jié)幫助學(xué)生將該章內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來建立起計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)某一層的知識結(jié)構(gòu)，然后再放入到整個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)去，這樣學(xué)完整個課程后在每個學(xué)生掌握的是一個復(fù)雜的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而不僅僅是一些零散的知識點(diǎn)和技術(shù)原理。在教學(xué)方法上，由“單一的教員講解”轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎靡龑?dǎo)、啟發(fā)、研究、講解、討論等多種形式，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、積極研究，激發(fā)學(xué)生的求知欲、想象力、創(chuàng)新欲和探索精神。在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)“課前”、“課中”、“課后”的有機(jī)結(jié)合。強(qiáng)調(diào)課前預(yù)習(xí)，先以預(yù)習(xí)作業(yè)的形式將問題布置給學(xué)生，學(xué)生在課前利用已學(xué)知識，分析問題并進(jìn)行創(chuàng)新思維，大膽提出自己的解決方案。在學(xué)生充分課前思考的基礎(chǔ)上，教員引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)思維方法最終將要傳授的知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生自己的創(chuàng)新成果。通過課后開放性問題進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維空間。針對學(xué)生不會看書，不會學(xué)習(xí)，課堂互動深度不夠，研究討論參與度不高的問題，部分教學(xué)內(nèi)容采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，學(xué)生根據(jù)教員給出的學(xué)習(xí)要求、學(xué)習(xí)資料和啟發(fā)性問題在課前自學(xué)，課堂通過有深度的問題展開討論，進(jìn)行深度互動，迫使學(xué)生積極思考，指導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，及時糾正學(xué)生的學(xué)習(xí)偏差。在教學(xué)手段上，采用幻燈和板書相結(jié)合的形式，充分利用多媒體課件形象、直觀、能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲的特點(diǎn)，多用圖例來描述網(wǎng)絡(luò)原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用動畫來描述協(xié)議交互過程和設(shè)備工作的流程。同時用板書記錄關(guān)鍵性概念，并利用板書靈活動態(tài)的特點(diǎn)，在授課過程中對幻燈內(nèi)容進(jìn)行靈活擴(kuò)展和發(fā)揮。教學(xué)進(jìn)度總體安排序號教學(xué)內(nèi)容課堂教學(xué)學(xué)時實踐教學(xué)學(xué)時網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)時1概述40學(xué)生自主學(xué)習(xí)2物理層203數(shù)據(jù)鏈路層824網(wǎng)絡(luò)層1245運(yùn)輸層626應(yīng)用層847網(wǎng)絡(luò)安全40總計=SUM(ABOVE)44=SUM(ABOVE)12《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教案第1講

內(nèi)容備注講課題目：課程介紹、因特網(wǎng)概述、因特網(wǎng)的組成目的要求：明確課程地位和意義，介紹學(xué)習(xí)方法。了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（特別是因特網(wǎng)）的構(gòu)成和術(shù)語。理解網(wǎng)絡(luò)核心的分組交換技術(shù)的基本工作原理，理解電路交換、分組交換的區(qū)別。重點(diǎn)難點(diǎn)：電路交換和分組交換的基本工作原理方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容:§1概述預(yù)習(xí)思考題：1.你主要用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)干什么？你認(rèn)為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由哪些關(guān)鍵元素組成？你所知道的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有哪些？你知道的連接因特網(wǎng)的方式（上網(wǎng)方式）有哪些？2.你認(rèn)為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)的核心功能是什么？與電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)有什么本質(zhì)區(qū)別？一、課程簡介(一)課程目標(biāo)(二)內(nèi)容、重難點(diǎn)(三)學(xué)習(xí)方法和要求二、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用通過提問的方式，讓學(xué)生自己把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用講出來，然后進(jìn)行總結(jié)。突出并強(qiáng)調(diào)“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信基礎(chǔ)設(shè)施最大的不同在于：其端系統(tǒng)是功能強(qiáng)大、具有智能的計算機(jī)！”，因此“應(yīng)用層出不窮！需求推動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展！”。三、因特網(wǎng)概述(一)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合圖示，介紹一些名詞和術(shù)語：主機(jī)、端系統(tǒng)、鏈路、路由器。(二)因特網(wǎng)發(fā)展的三個階段（簡單介紹）通過圖示介紹一下因特網(wǎng)服務(wù)提供商和ISP多層結(jié)構(gòu)的形成，和WWW對世界的影響，其他內(nèi)容學(xué)生自學(xué)。(三)因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作（自學(xué)）布置學(xué)生自學(xué)，要求學(xué)生知道IETF和RFC。四、因特網(wǎng)的組成(一)因特網(wǎng)的邊緣部分簡單講一下其組成。(二)因特網(wǎng)的核心部分（重點(diǎn)）重點(diǎn)講解分組交換。1、為何需要交換技術(shù)？(分析)2、網(wǎng)絡(luò)核心示意圖3、電路交換的基本原理（圖例）4、用電路交換進(jìn)行計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}（提問）通過該問題，啟發(fā)學(xué)生提出分組交換的思想。5、分組交換的基本原理（圖例）分組、存儲轉(zhuǎn)發(fā)的概念6、分組交換與電路交換的比較。1）分組交換存在的問題：時延、丟包等通過提問和啟發(fā)的方式讓學(xué)生自己將這些問題找出來2）在資源分配和資源共享方面的比較；3）在時延方面的比較；回顧與小結(jié)：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（特別是因特網(wǎng)）的作用；因特網(wǎng)的組成；電路交換、分組交換的基本工作原理；列出本次課要掌握的知識點(diǎn)。作業(yè)與思考題：1.習(xí)題1-012.習(xí)題1-03參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書通過預(yù)習(xí)思考題，學(xué)生提前思考課堂內(nèi)容，增強(qiáng)參與度。此處板書此處板書使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、方法。此處板書可將一部分放到課程簡介之前作為開場白此處板書幻燈并講解：使學(xué)生因特網(wǎng)有一個初步的認(rèn)識?；脽舨⒅v解：使學(xué)生知道什么是端系統(tǒng)，端系統(tǒng)中都有些什么。此處板書幻燈并講解：使學(xué)生理解電路交換和分組交換的基本原理及其比較。比較可能沒有時間講完，可讓學(xué)生課后思考，下次課再講第2講

內(nèi)容備注講課題目：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別、性能、體系結(jié)構(gòu)目的要求：掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本性能指標(biāo)、通過研討理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層的意義和作用，理解5層原理體系結(jié)構(gòu)中各層的基本功能。重點(diǎn)難點(diǎn)：分層體系結(jié)構(gòu)方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:預(yù)習(xí)思考題：1.你關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)性能有哪些（你如何評價網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況的好壞）？2.如果上網(wǎng)很慢你認(rèn)為可能的原因是什么？3.兩個人如何通過手電筒傳遞消息？要考慮哪些問題？請設(shè)計一種可行的方案。內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別(一)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義(二)幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò)布置學(xué)生自學(xué)。三、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能(一)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)速率、帶寬、吞吐量、時延、利用率、丟包率的概念和單位。(二)時延的類型（重點(diǎn)）1、在路由器的節(jié)點(diǎn)時延示意圖；2、處理時延；3、排隊時延；4、傳輸時延；5、傳播時延；6、傳輸時延和傳播時延的比較。(三)丟包率（增加）導(dǎo)致丟包的原因、擁塞的基本概念。四、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(一)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要性，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的3要素。通過“手電通信”的工作原理的研討，讓學(xué)生意識到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要性和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所要規(guī)定的內(nèi)容。(二)燈塔通信問題（研討題）通過該實例的研究和討論使學(xué)生理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最核心的問題和原理并不難，但同時意識到設(shè)計一個完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜性。啟發(fā)學(xué)生用分層的思路去設(shè)計一個燈塔通信問題，從該問題的解決中理解分層結(jié)構(gòu)在設(shè)計通信系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)和作用。從而引出計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)。(三)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的5層原理體系結(jié)構(gòu)1、以圖示的方法從底向上講解各層的主要功能。然后從上而下總結(jié)各層的功能，并強(qiáng)調(diào)層間服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系。2、以郵政系統(tǒng)為例說明分層體系結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實生活中的作用，并與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行比較，引出協(xié)議數(shù)據(jù)單元在各層間傳遞的流程和封裝的概念3、通過圖示和動畫講解協(xié)議數(shù)據(jù)單元在各層間傳遞的過程，上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元是如何封裝到下層協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的。4、結(jié)合郵政系統(tǒng)說明首部在各層協(xié)議中的作用?；仡櫯c小結(jié)：分組交換網(wǎng)絡(luò)中的幾種主要時延產(chǎn)生的原因和區(qū)別；網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)；列出本次課要掌握的知識點(diǎn)。作業(yè)與思考題：1.習(xí)題1-102.習(xí)題1-11參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：采用學(xué)生主動發(fā)言與提問相結(jié)合的方式，就這些問題開展簡要討論此處板書此處板書此處板書使學(xué)生掌握分組交換網(wǎng)中時延的由哪幾部分組成，在什么地方產(chǎn)生。使學(xué)生認(rèn)識到丟包問題是分組交換網(wǎng)中的一個重要問題此處板書將討論題目布置給學(xué)生重點(diǎn)讓學(xué)生建立網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念在講解郵政系統(tǒng)時要突出分層的作用，不同層有不同的傳遞單元，有不同的控制信息和地址，引出封裝的概念第3講

內(nèi)容備注講課題目：物理層目的要求：掌握物理層的基本功能，理解一些基本的數(shù)據(jù)通信方面的基礎(chǔ)知識和概念。理解常用寬帶接入技術(shù)的基本原理。重點(diǎn)難點(diǎn)：帶寬、調(diào)制解調(diào)、復(fù)用方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:§2物理層內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹一、物理層的基本概念物理層的主要任務(wù)和物理層規(guī)程描述的內(nèi)容。二、數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(一)數(shù)字信號1. 數(shù)字信號與模擬信號2. 數(shù)字信號在傳輸中會失真3. 帶寬和傳輸速率極限(二)調(diào)制解調(diào)技術(shù)1. 在電信號中表示數(shù)字的不同方式2. 幾種基本的調(diào)制方式AM、FM、PM3. 調(diào)制技術(shù)的主要用途三、物理層下面的傳輸媒體1. 雙絞線2. 同軸電纜3. 光纖4.無線媒體四、信道復(fù)用技術(shù)1. 復(fù)用的基本概念（圖示）2. 頻分復(fù)用3. 時分復(fù)用4.統(tǒng)計時分復(fù)用五、數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)的作用六、寬帶接入技術(shù)1. ADSL簡單介紹撥號上網(wǎng)的基本原理；ADSL的基本原理；ADSL與撥號上網(wǎng)的區(qū)別。2. HFC主要特點(diǎn)補(bǔ)充：無線接入3GWi-Fi回顧與小結(jié)：1、物理層在整個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的作用；2、對物理層要掌握到什么程度；3、要掌握的本次課知識點(diǎn)。作業(yè)與思考題：習(xí)題2-05參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書此處板書關(guān)鍵是使學(xué)生能理解數(shù)據(jù)是如何在媒體中傳播的，媒體傳輸信號的速率是有限的。此處板書理解調(diào)制解調(diào)的基本概念和工作原理，以及其用途此處板書掌握各種傳輸媒體的特點(diǎn)，知道如何選用。此處板書信道復(fù)用的概念很重要，理解除統(tǒng)計時分復(fù)用外，信道復(fù)用技術(shù)就是將一個原來的傳輸媒體劃分為多個小的子信道。此處板書此處板書重點(diǎn)是讓學(xué)生理解ADSL與撥號上網(wǎng)的本質(zhì)區(qū)別簡單介紹一下無線接入技術(shù)，鼓勵學(xué)生去查資料第4講

內(nèi)容備注講課題目：數(shù)據(jù)鏈路層目的要求：掌握數(shù)據(jù)鏈路層的三個基本問題。重點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)鏈路層的三個基本問題方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:預(yù)習(xí)思考題：1.你知道的接入因特網(wǎng)的方式有哪些，各有什么特點(diǎn)？內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹§3數(shù)據(jù)鏈路層一、數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念介紹兩個主機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信時數(shù)據(jù)鏈路層所處的位置強(qiáng)調(diào)：不同段的數(shù)據(jù)鏈路層可能采用不同的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議過渡：影響數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的一個重要因素是信道類型的差異。兩種信道類型：點(diǎn)對點(diǎn)信道、廣播信道。二、使用點(diǎn)對點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層（1）數(shù)據(jù)鏈路和幀基本概念：鏈路、數(shù)據(jù)鏈路、規(guī)程、幀點(diǎn)對點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層通信的主要步驟（2）三個基本問題：1、封裝成幀結(jié)合數(shù)據(jù)突發(fā)性解釋封裝成幀的原因和方法。介紹MTU的概念。（MTU使得軟硬件實現(xiàn)更簡單）2、透明傳輸討論幀定界符可能導(dǎo)致的錯誤，引出透明傳輸問題。講解：字節(jié)填充方法、零比特填充法3、差錯檢測由誤碼率引出差錯檢測問題，并介紹差錯檢測功能的實現(xiàn)方法。講解：循環(huán)冗余檢驗（3）可靠傳輸：1、可靠傳輸?shù)墓ぷ髟碓诓豢煽康男诺郎蠈崿F(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸為上層提供一條可靠的邏輯通道課堂討論兩臺計算機(jī)通過一條雙向不可靠（可能出現(xiàn)比特差錯、分組丟失）信道連接，請設(shè)計一個方法實現(xiàn)發(fā)送方到接收方的單向可靠數(shù)據(jù)通信（無差錯、無丟失、不失序、不重復(fù)）。先解決以上基本問題，再考慮若發(fā)送方和接收方之間的往返傳播時延很大，你的方法效率如何？如何改進(jìn)？（一）停止等待協(xié)議（1）超時重傳（2）確認(rèn)丟失（3）確認(rèn)遲到（過早超時）（4）可靠通信的實現(xiàn)使用上述的確認(rèn)和重傳機(jī)制，我們就可以在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)可靠的通信。這種可靠傳輸協(xié)議常稱為自動重傳請求ARQ(AutomaticRepeatreQuest)。ARQ表明重傳的請求是自動進(jìn)行的。接收方不需要請求發(fā)送方重傳某個出錯的分組。（5）信道利用率停止等待協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是簡單，但缺點(diǎn)是信道利用率太低?；仡櫯c小結(jié)：1、鏈路與數(shù)據(jù)鏈路2、三個基本問題：封裝成幀、透明傳輸、差錯檢測3、要掌握的本次課知識點(diǎn)。作業(yè)與思考題：習(xí)題3-04預(yù)習(xí)討論題：能否找到一種方法使得多臺計算機(jī)連接在同一條電纜上可以互相通信？你能想出幾種方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？主要論述一種。參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書此處板書此處板書重點(diǎn)是讓學(xué)生理解為什么這三個問題是基本問題，不解決會有什么問題可通過程序設(shè)計中轉(zhuǎn)義字符的概念進(jìn)行類比講解引導(dǎo)學(xué)生思考會出現(xiàn)什么問題，如何解決。通過圖例建立可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｐ妥寣W(xué)生理解可靠數(shù)據(jù)傳輸不僅是運(yùn)輸層的功能通過課堂討論題讓學(xué)生自己設(shè)計一個簡單的可靠傳輸協(xié)議注意引導(dǎo)學(xué)生考慮一些特殊情況引導(dǎo)學(xué)生自己提出差錯檢測、確認(rèn)、超時重傳、序號等可靠數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制板書前面經(jīng)討論已對停止等待協(xié)議的基本機(jī)制有了一定的認(rèn)識，現(xiàn)在通過圖例系統(tǒng)講解停止等待協(xié)議對各種不同的情況的處理算法關(guān)鍵是讓學(xué)生理解ARQ名稱的由來通過圖例說明停止等待協(xié)議的信道利用率太低引出連續(xù)ARQ協(xié)議布置預(yù)習(xí)討論題，并讓學(xué)生開展分組合作設(shè)計解決方案，準(zhǔn)備在后面的課堂中進(jìn)行研討交流第5講

內(nèi)容備注講課題目：PPP協(xié)議與使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層目的要求：了解PPP協(xié)議的基本功能。理解媒體訪問控制的概念，了解信道共享的一般技術(shù)，包括信道劃分、受控接入和隨機(jī)接入。掌握CSMA/CD協(xié)議基本原理。重點(diǎn)難點(diǎn)：CSMA/CD協(xié)議方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:三、點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP(一)特點(diǎn)（二）PPP協(xié)議不需要的功能（三）PPP協(xié)議的組成1、封裝方法2、鏈路控制協(xié)議LCP為什么需要LCP，LCP的作用是什么3、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP為什么需要NCP，NCP的作用是什么（四）PPP協(xié)議的幀格式1、幀格式2、透明傳輸（五）PPP協(xié)議的工作狀態(tài)（課后自習(xí)）簡單介紹四、局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層1、局域網(wǎng)特點(diǎn)2、局域網(wǎng)拓?fù)?、媒體共享技術(shù)[課堂討論]引出靜態(tài)劃分信道和動態(tài)劃分信道，以及隨機(jī)接入和受控接入的概念。討論廣播信道帶來的問題，引出靜態(tài)劃分信道和動態(tài)劃分信道，以及隨機(jī)接入和受控接入的概念。靜態(tài)劃分信道頻分多址、時分多址、碼分多址…動態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）隨機(jī)接入，如以太網(wǎng)如何減少沖突，沖突后如何辦受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling)，或輪詢。五、CSMA/CD協(xié)議先介紹以太網(wǎng)環(huán)境：總線、廣播方式，提供不可靠服務(wù)和曼徹斯特編碼介紹CSMA/CD概念，強(qiáng)調(diào)多點(diǎn)接入、載波監(jiān)聽和沖突檢測。分析CSMA的碰撞現(xiàn)象，討論如何盡可能的有效利用信道資源。分析：（1）二進(jìn)制指數(shù)類型退避方法討論一下這種退避方法的效果。（2）爭用期用基本退避時間如何確定來引出爭用期的討論。強(qiáng)調(diào)爭用期又稱為“碰撞窗口”，并用作基本退避時間。（3）最短有效幀長解釋引入最短有效幀長的目的。（4）強(qiáng)化碰撞。分析在強(qiáng)化碰撞的情況下，總線占用時間TB+TJ+τ以太網(wǎng)的重要特性：碰撞與范圍的關(guān)系碰撞與主機(jī)數(shù)量的關(guān)系回顧與小結(jié)：鏈路與數(shù)據(jù)鏈路三個基本問題：封裝成幀、透明傳輸、差錯檢測PPP協(xié)議：字節(jié)填充、零比特填充CSMA/CD：碰撞、退避方法、爭用期、最短有效幀長、強(qiáng)化沖突作業(yè)與思考題：3-07，3-08，3-20、3-25、3-26參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書此處板書讓學(xué)生了解各協(xié)議之間的關(guān)系，建立PPP鏈路的過程此處板書此處板書此處板書通過討論讓學(xué)生主動思考，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情和創(chuàng)新思維討論通過討論讓學(xué)生自己提出較為可行的方法來實現(xiàn)媒體訪問控制注意引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其他同學(xué)提出方案的問題此處板書通過幻燈分析碰撞過程，講解載波監(jiān)聽和沖突檢測的目的。講解退避方法、分析退避效果。第6講

內(nèi)容備注講課題目：使用廣播信道的以太網(wǎng)及其擴(kuò)展目的要求：掌握集線器的工作原理、MAC地址等概念；掌握以太網(wǎng)擴(kuò)展的方法，理解網(wǎng)橋工作原理和碰撞域等概念。重點(diǎn)難點(diǎn)：MAC地址、網(wǎng)橋工作原理、碰撞域概念方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影教學(xué)內(nèi)容與時間安排:預(yù)習(xí)思考題：網(wǎng)橋和集線器有什么區(qū)別？一、使用廣播信道的以太網(wǎng)(一)使用集線器的星形拓?fù)洌?）介紹從粗同軸電纜到細(xì)同軸電纜到集線器（2）使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器的構(gòu)造、特點(diǎn)（二）、MAC地址（1）MAC的作用多點(diǎn)接入的標(biāo)識問題。（2）MAC地址的類型單播地址、廣播地址和多播地址（三）、以太網(wǎng)的幀格式課后思考：如何判斷幀結(jié)束？有沒有透明傳輸問題？二、擴(kuò)展的以太網(wǎng)(一)在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)器擴(kuò)展和光纖擴(kuò)展結(jié)合例子，解釋在物理層上擴(kuò)展以太網(wǎng)時，碰撞域的變化情況?？偨Y(jié)用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)并引出數(shù)據(jù)鏈路層上擴(kuò)展局域網(wǎng)的方法。(二)在數(shù)據(jù)鏈路層上擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、并圖示工作過程。網(wǎng)橋能夠隔離碰撞域分析網(wǎng)橋的好處和缺點(diǎn)介紹廣播風(fēng)暴的概念。(三)透明網(wǎng)橋1、透明的含義2、網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)表的過程比較網(wǎng)橋和集線器的區(qū)別?；仡櫯c小結(jié)：1、以太網(wǎng)的拓?fù)?、MAC地址和幀結(jié)構(gòu)2、以太網(wǎng)的擴(kuò)展方法：物理層擴(kuò)展和數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展。3、沖突域、廣播風(fēng)暴。作業(yè)與思考題：3-32作業(yè)與思考題：參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書此處板書此處板書關(guān)鍵是理解為何需要MAC地址此處板書結(jié)合幻燈片簡單介紹一下以太網(wǎng)幀格式此處板書此處板書分析碰撞域的變化情況此處板書用圖示的方法介紹網(wǎng)橋的工作過程。此處板書根據(jù)網(wǎng)橋的基本結(jié)構(gòu)和工作原理引導(dǎo)學(xué)生思考如何實現(xiàn)“透明”用動畫圖示的方法介紹透明網(wǎng)橋?qū)W習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)表的過程。強(qiáng)調(diào)：集線器工作在物理層，邏輯上仍然是一個總線網(wǎng)第7講

內(nèi)容備注講課題目：以太網(wǎng)擴(kuò)展（續(xù)）、高速以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)目的要求：理解交換機(jī)的環(huán)路問題、理解VLAN的作用，了解高速以太網(wǎng)的發(fā)展，了解無線局域網(wǎng)的基本組成、隱蔽站問題、CSMA/CA的基本工作過程。重點(diǎn)難點(diǎn)：虛擬局域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：預(yù)習(xí)思考題：1.交換機(jī)，用交換機(jī)能互連全球所有的主機(jī)嗎？有什么問題？教學(xué)內(nèi)容與時間安排:內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹一、數(shù)據(jù)鏈路層上擴(kuò)展以太網(wǎng)（續(xù)）(二)透明網(wǎng)橋4、討論透明網(wǎng)橋的環(huán)路問題和解決方法(三)多接口網(wǎng)橋1、以太網(wǎng)交換機(jī)的實質(zhì)就是多接口的網(wǎng)橋2、以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)全雙工、獨(dú)占帶寬3、虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)。VLAN抑制了廣播風(fēng)暴VLAN的實現(xiàn)方法：VLAN的以太網(wǎng)幀基于端口的VLAN劃分:VLAN的以太網(wǎng)幀格式:二、高速以太網(wǎng)（1）100Base-T以太網(wǎng)（2）使用以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入三、無線局域網(wǎng)(一)無線局域網(wǎng)的組成1、有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)2、移動自組織網(wǎng)絡(luò)(二)802.11的MAC層提問思考：考慮到無線信道的特點(diǎn)，CSMA/CD協(xié)議能否直接用于無線局域網(wǎng)？1、隱蔽站問題2、CSMA/CA協(xié)議分析IEEE802.11多路訪問特殊性，引出CSMA/CA協(xié)議概念和避免碰撞的關(guān)鍵思想。3、確認(rèn)與幀間間隔介紹站點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)之前需要分別等待一個時間間隔，以圖示說明幀間間隔的作用。4、利用退避避免碰撞為避免碰撞，如果要發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)現(xiàn)信道忙在信道恢復(fù)空閑時并不是立即發(fā)送數(shù)據(jù)，而是要退避一段隨機(jī)的時間（大于DIFS）若信道仍然空閑才能發(fā)送數(shù)據(jù)5、利用預(yù)約避免碰撞講解802.11協(xié)議中預(yù)約機(jī)制的工作原理及解決的問題。回顧與小結(jié)：1、VLAN的概念、網(wǎng)橋和交換機(jī)中的生成樹算法的目的2、802.11LAN體系結(jié)構(gòu)3、CSMA/CA工作原理作業(yè)與思考題：1.3-272.3-283.試描述IEEE802.11CSMA/CA協(xié)議。假設(shè)IEEE802.11RTS和CTS幀與標(biāo)準(zhǔn)的DATA數(shù)據(jù)和ACK幀一樣長，使用CTS和RTS幀還會有好處嗎？為什么？預(yù)習(xí)作業(yè)：1.用網(wǎng)橋和交換機(jī)能否方便地互連大量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（不同類型的物理網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的幀結(jié)構(gòu)、物理地址長度可能都不同）？為什么？2.為什么路由器有多個IP地址？參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書根據(jù)網(wǎng)橋的基本結(jié)構(gòu)和工作原理引導(dǎo)學(xué)生思考如何實現(xiàn)“透明”此處板書幻燈并講解：以太網(wǎng)交換機(jī)和虛擬局域網(wǎng)此處板書此處板書圖示講解重點(diǎn)是接入點(diǎn)的作用。此處板書圖示講解介紹移動自組織網(wǎng)絡(luò)的軍事應(yīng)用此處板書以圖示說明為什么無線局域網(wǎng)不能使用碰撞檢測此處板書此處板書說明為什么要確認(rèn)以圖示說明幀間間隔的作用與CSMA/CD算法進(jìn)行比較。以圖示說明預(yù)約是如何解決隱蔽站碰撞的問題第8講

內(nèi)容備注講課題目：IP協(xié)議目的要求：理解虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的概念，理解異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法及“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”概念、理解分類IP地址的概念。重點(diǎn)難點(diǎn)：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法及“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”概念方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹§4網(wǎng)絡(luò)層4.1網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù)通過圖示介紹兩種不同的分組交換技術(shù)：數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)：HH1H5H2H4H3ACBDH6EH1H5H2H4H3ACBDH6EVC1VC2仍然是分組交換數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)層無連接服務(wù)：因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層采用的是數(shù)據(jù)報方式。虛電路網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)層連接服務(wù)：在傳輸數(shù)據(jù)前要先在源主機(jī)和目的主機(jī)間建立一個連接----虛電路很多廣域網(wǎng)采用虛電路方式，如ATM、幀中繼、MPLS虛電路服務(wù)（補(bǔ)充）1、虛電路號什么是虛電路號，虛電路號的分配過程。提問：為什么虛電路號要在每段鏈路獨(dú)立分配，而不分配一個全局唯一的號碼？2、虛電路的基本工作原理虛電路交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)表虛電路號的改變3、虛電路的組成從源到目的地的路徑(一系列鏈路和路由器)路徑上每條鏈路一個獨(dú)立的VC號標(biāo)識經(jīng)過該鏈路的各條VC沿路徑每臺路由器的轉(zhuǎn)發(fā)表中的表項虛電路的信令協(xié)議虛電路和數(shù)據(jù)報的比較4.2互連網(wǎng)協(xié)議IP4.2.1概述1.虛擬互連網(wǎng)絡(luò)2、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備物理層：集線器(hub)、轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)數(shù)據(jù)鏈路層：交換機(jī)(switch)、網(wǎng)橋(bridge)網(wǎng)絡(luò)層：路由器(router)由于歷史的原因，許多有關(guān)TCP/IP的文獻(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器稱為網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)3、因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)比較OSI、TCP/IP和五層原理體系結(jié)構(gòu)4.2.2IP地址及其表示方法〔提問〕：如何設(shè)計IP地址更利于路由器轉(zhuǎn)發(fā)和尋址？類似于MAC地址這樣的唯一標(biāo)識行嗎？1分類IP地址不能分配給主機(jī)的特殊IP地址常用的三種類別的IP地址2劃分子網(wǎng)從兩級IP地址到三級IP地址兩級的IP地址不夠靈活。劃分子網(wǎng)的基本思路從主機(jī)號借用若干個位作為子網(wǎng)號subnet-id，而主機(jī)號host-id也就相應(yīng)減少了若干個位。劃分子網(wǎng)后IP地址就變成了三級結(jié)構(gòu)。IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號>,<子網(wǎng)號>,<主機(jī)號>}(4-2)3.無分類編址劃分子網(wǎng)在一定程度上緩解了因特網(wǎng)在發(fā)展中遇到的困難。但還是不夠靈活，仍然有大量地址空間不能被充分利用，大量C類地址塊由于容納主機(jī)數(shù)太小而無法充分被利用。提出構(gòu)成超網(wǎng)方法：將多個C類地址塊合起來形成一個更大的地址塊分配給某個組織的網(wǎng)絡(luò)。解決辦法(1993年)：32位IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號的長度可以占任意比例－－網(wǎng)絡(luò)前綴。無分類編址方式：無分類域間路由選擇CIDR(ClasslessInter-DomainRouting)無分類的兩級編址的記法是：IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)前綴>,<主機(jī)號>}(4-3)CIDR把網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成“CIDR地址塊”，每塊中的地址個數(shù)是2的乘方。將“CIDR地址塊”分配給一個組織，該組織還可以將該地址塊劃分為多個更小的地址塊（前綴更長）分配給組織內(nèi)的小單位。用不定長的網(wǎng)絡(luò)前綴來替代原來分類IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號，路由器按目的地址塊進(jìn)行選路和轉(zhuǎn)發(fā)。子網(wǎng)掩碼在劃分子網(wǎng)和無分類編址方式中，從一個IP數(shù)據(jù)報的首部并無法判斷目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)前綴/網(wǎng)絡(luò)號。使用子網(wǎng)掩碼(subnetmask)可以找出IP地址中的網(wǎng)絡(luò)部分(網(wǎng)絡(luò)前綴)。CIDR雖然不使用子網(wǎng)了，但仍然使用“掩碼”或“子網(wǎng)掩碼”這一名詞。用32位的子網(wǎng)掩碼來表示網(wǎng)絡(luò)前綴的長度CIDR還使用“斜線記法”，它又稱為CIDR記法，即在IP地址面加上一個斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的位數(shù)。CIDR地址塊CIDR地址塊劃分舉例IP地址的編址方法分類IP地址。這是最基本的編址方法，在1981年就通過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。子網(wǎng)劃分。這是對最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)[RFC950]在1985年通過。無分類編址。即構(gòu)成超網(wǎng)，這是比較新的無分類編址方法。1993年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。作業(yè)與思考題：1.比較虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。2.4-10預(yù)習(xí)4.2.5節(jié)，回答：1.什么情況下IP報文會被分片？2.為什么路由器有多個IP地址？參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書圖示講解強(qiáng)調(diào)這兩種服務(wù)都是分組交換此處板書以圖示說明虛電路的分配過程以圖示說明轉(zhuǎn)發(fā)表的作用和虛電路號的改變強(qiáng)調(diào)該轉(zhuǎn)發(fā)表與數(shù)據(jù)報分組交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)表有何不同。以圖示說明虛電路的建立過程此處板書此處板書此處板書通過圖例說明虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的概念此處板書講解各網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的區(qū)別和工作層次此處板書通過圖例說明三種體系結(jié)構(gòu)的聯(lián)系和區(qū)別此處板書此處板書通過提問啟發(fā)學(xué)生思考如何設(shè)計IP地址的結(jié)構(gòu)從而理解分類IP地址此處板書僅簡單介紹重點(diǎn)是分析特點(diǎn)和缺點(diǎn)此處板書僅簡單介紹重點(diǎn)是分析特點(diǎn)和缺點(diǎn)此處板書為什么要提出無分類編址通過黑板練習(xí)來說明CIDR地址塊的計算第9講

內(nèi)容備注講課題目：IP協(xié)議（續(xù)）目的要求：理解ARP協(xié)議的工作原理和作用范圍，理解IP報文的轉(zhuǎn)發(fā)過程和IP報文的格式。重點(diǎn)難點(diǎn)：IP報文的轉(zhuǎn)發(fā)過程和IP報文分片方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹4.2互連網(wǎng)協(xié)議IP（續(xù)）4.2.2IP地址及編址方式(續(xù))課堂練習(xí)：IP地址的分配4.2.3IP地址與硬件地址IP地址與硬件地址關(guān)系IP數(shù)據(jù)報通過不同類型的網(wǎng)絡(luò)4.2.4地址解析協(xié)議ARP（續(xù)）1.ARP的工作過程每一個主機(jī)都設(shè)有一個ARP高速緩存(ARPcache)，緩存已知的IP地址到硬件地址的映射。當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個主機(jī)B發(fā)送IP數(shù)據(jù)報時，就先在其ARP高速緩存中查看有無主機(jī)B的IP地址。如有，就可查出其對應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫入MAC幀，然后通過局域網(wǎng)將該MAC幀發(fā)往此硬件地址。否則，執(zhí)行ARP。2.應(yīng)當(dāng)注意的問題ARP是解決同一個局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。如果所要找的主機(jī)和源主機(jī)不在同一個局域網(wǎng)上，那么就要通過ARP找到一個位于本局域網(wǎng)上的某個路由器的硬件地址，然后把分組發(fā)送給這個路由器，讓這個路由器把分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個網(wǎng)絡(luò)。剩下的工作就由下一個網(wǎng)絡(luò)來做。課堂討論題作業(yè)與思考題：1.考慮圖中的網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)開始時所有計算機(jī)的ARP表為空，交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)表也為空，不考慮其他通信的進(jìn)程?，F(xiàn)在計算機(jī)D上一個程序發(fā)送一個IP報文給C，問計算機(jī)A,F和H的網(wǎng)卡分別能檢測到哪些分組（什么報文，IP地址和MAC地址和內(nèi)容）？而計算機(jī)A,F和H的協(xié)議軟件能接收到哪些分組？接著，計算機(jī)C上的一個程序發(fā)送一個IP報文給D，問計算機(jī)A,F和H的網(wǎng)卡分別能檢測到哪些分組？而計算機(jī)A,F和H的協(xié)議軟件能接收到哪些分組？2.4-22預(yù)習(xí)作業(yè)：1.預(yù)習(xí)4.3節(jié)，回答：劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)解決什么問題？子網(wǎng)掩碼是干什么的？參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：此處板書此處板書通過課堂練習(xí)讓學(xué)生掌握計算方法，并及時糾正錯誤板書通過圖示說明IP報文和數(shù)據(jù)鏈路層幀的關(guān)系板書通過提問引出ARP協(xié)議，使學(xué)生理解為何需要ARP協(xié)議通過圖例講解關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)ARP的作用范圍通過圖例說明路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP報文的過程啟發(fā)學(xué)生自己去設(shè)計一個簡單的路由選擇協(xié)議第10講

內(nèi)容備注講課題目：劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)目的要求：劃分子網(wǎng)、構(gòu)造超網(wǎng)和無分類IP編址的概念，掌握IP地址的分配。重點(diǎn)難點(diǎn)：IP地址的分配方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹4.2.5IP數(shù)據(jù)報的格式1.首部長度2.總長度3.區(qū)分服務(wù)4.生存時間提問：以太網(wǎng)交換機(jī)是如何解決環(huán)路問題的？5.協(xié)議提問：與以太網(wǎng)幀中的哪個字段有相似的功能？6.首部校驗和7.源地址和目的地址8.IP報文的分片(1)為什么要分片(2)如何分片和重新組裝4.2.6IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

1.路由表和IP報文轉(zhuǎn)發(fā)2.默認(rèn)路由3.分組轉(zhuǎn)發(fā)算法(1)從數(shù)據(jù)報的首部提取目的主機(jī)的IP地址D,得出目的網(wǎng)絡(luò)地址為N。(2)若網(wǎng)絡(luò)N與此路由器直接相連，則把數(shù)據(jù)報直接交付目的主機(jī)D；否則是間接交付，執(zhí)行(3)。(3)若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6)報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。4.路由聚合路由聚合舉例5.最長前綴匹配使用CIDR時，路由表中的每個項目由“網(wǎng)絡(luò)前綴”和“下一跳地址”組成。在查找路由表時可能會得到不止一個匹配結(jié)果。應(yīng)當(dāng)從匹配結(jié)果中選擇具有最長網(wǎng)絡(luò)前綴的路由：最長前綴匹配(longest-prefixmatching)。網(wǎng)絡(luò)前綴越長，其地址塊就越小，因而路由就越具體(morespecific)。最長前綴匹配又稱為最長匹配或最佳匹配。6.CIDR最主要的特點(diǎn)CIDR消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間。CIDR使用各種長度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”(network-prefix)來代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號。CIDR雖然形式上是二級編址，但實際上可實現(xiàn)多級編址，大的地址塊還可以劃分為更小的地址塊進(jìn)行分配。等級結(jié)構(gòu)的CIDR地址塊分配便于實現(xiàn)路由聚合。作業(yè)與思考題：1.4-202.4-29參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：板書板書主要讓學(xué)生理解為何要提出劃分子網(wǎng)通過板書畫圖說明讓學(xué)生上黑板進(jìn)行計算板書板書板書讓學(xué)生歸納出IP分組轉(zhuǎn)發(fā)的過程板書通過實例講解讓學(xué)生來填寫路由表板書啟發(fā)學(xué)生思考為什么會存在多個匹配結(jié)果，為何要最長前綴匹配總結(jié)第11講

內(nèi)容備注講課題目：ICMP和路由選擇目的要求：理解ICMP的作用、掌握常用ICMP功能、理解路由選擇協(xié)議的基本工作原理。重點(diǎn)難點(diǎn)：路由選擇協(xié)議方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹4.4網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP由于IP不提供可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，在網(wǎng)際層使用網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)允許主機(jī)或路由器報告差錯情況和提供有關(guān)異常情況的報告。4.3.1ICMP報文的種類ICMP報文的種類有兩種，即ICMP差錯報告報文和ICMP詢問報文。1.ICMP差錯報告報文(1)終點(diǎn)不可達(dá)包括協(xié)議不可達(dá)、主機(jī)不可達(dá)、端口不可達(dá)、不能分片等(2)源點(diǎn)抑制(Sourcequench)網(wǎng)絡(luò)層擁塞控制，實際中很少使用(3)時間超時包括TTL為0和分片超時(4)參數(shù)問題(5)改變路由（重定向）(Redirect)舉例說明重定向的作用。2.ICMP詢問報文(1)回送請求和回答報文(2)時間戳請求和回答報文4.4.2ICMP的應(yīng)用舉例1.PING程序PING用來測試兩個主機(jī)之間的連通性。PING使用了ICMP回送請求與回送回答報文。PING是應(yīng)用層直接使用網(wǎng)絡(luò)層ICMP的例子，它沒有通過運(yùn)輸層的TCP或UDP。PING程序執(zhí)行實例。2.Tracerout(Tracert)Tracerout程序基本原理和工作流程。(1)源向目的地發(fā)送一系列UDP段第一個TTL=1第二個TTL=2,等不可達(dá)的端口號(2)當(dāng)?shù)趎個數(shù)據(jù)報到達(dá)第n個路由器:路由器丟棄數(shù)據(jù)報并向源發(fā)送一個ICMP差錯報文(超時報文)報文包含該路由器的IP地址源根據(jù)收到的ICMP報文計算RTTTraceroute執(zhí)行上述過程3次(3)停止規(guī)則UDP段最終到達(dá)目的主機(jī)目的地返回ICMP“終點(diǎn)不可達(dá)”分組(由于無進(jìn)程接收該分組)當(dāng)源得到該ICMP,停止4.5因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議1.引入問題2.靜態(tài)路由選擇和動態(tài)路由選擇靜態(tài)路由選擇——即非自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是簡單和路由器開銷較小，但不能及時適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，只能用于簡單的小型網(wǎng)絡(luò)。動態(tài)路由選擇——對于復(fù)雜多變的大型網(wǎng)絡(luò)必須采用動態(tài)路由選擇。動態(tài)路由選路能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的不斷變化，但實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，路由器的開銷也比較大。4.5.1有關(guān)路由選擇協(xié)議的幾個基本概念1.理想的路由算法算法必須是正確的和完整的。算法在計算上應(yīng)簡單。算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，這就是說，要有自適應(yīng)性。算法應(yīng)具有穩(wěn)定性。算法應(yīng)是公平的。算法應(yīng)是最佳的。2.動態(tài)路由選擇的基本方法路由器之間要互相不斷交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜖顟B(tài)信息，然后根據(jù)這些信息求出到所有目的地的最佳路由路由選擇協(xié)議要解決的5個問題Best，什么是最佳路由？Who，和誰進(jìn)行交換信息？What，交換什么信息？When，何時進(jìn)行交換信息？How，如何計算和更新路由表？課堂討論4.5.2路由選擇協(xié)議實例：RIP1.RIP協(xié)議中的最佳路由一條好的路由是經(jīng)過路由器少的路由。RIP中“距離”的定義：從一個路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1。從一個路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加1。RIP協(xié)議中的“距離”也稱為“跳數(shù)”，因為每經(jīng)過一個路由器，跳數(shù)就加1。2.RIP協(xié)議的基本工作原理RIP協(xié)議的基本思想：RIP協(xié)議的基本工作原理：(1)僅和相鄰路由器交換信息。(2)交換的信息是本路由器當(dāng)前知道的到所有目的地的距離（最短距離），即自己的路由表（含距離）。(3)按固定的時間間隔交換路由信息，例如，每隔30秒。當(dāng)路由表變化時也及時向相鄰路由器通告路由信息。(4)每個路由器根據(jù)收到的路由信息更新自己的路由表。路由器更新路由表實例：3.“壞消息傳播得慢”問題“壞消息傳播得慢”問題實例：[提問]：這種情況會導(dǎo)致什么后果？出現(xiàn)該問題的原因是什么？如何解決該問題？水平分割：如果R2到某網(wǎng)絡(luò)的下一站為R1，則R2不向R1通告它到該網(wǎng)絡(luò)的距離。[提問]：水平分割能徹底解決該問題嗎？水平分割不能徹底解決該問題的實例：4.RIP2協(xié)議的報文格式5.RIP協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)(1)RIP協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)就是實現(xiàn)簡單，開銷較小。(2)RIP存在的一個問題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，要經(jīng)過比較長的時間才能將此信息傳送到所有的路由器。(3)RIP限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，它能使用的最大距離為15（16表示不可達(dá)）。(4)路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，因而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開銷也就增加，收斂慢。作業(yè)與思考題：1.4-262.4-30(廣域網(wǎng)WAN是點(diǎn)到點(diǎn)鏈路)參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：板書介紹ICMP的基本概念和作用板書圖例說明ICMP報文的基本格式。強(qiáng)調(diào)ICMP報文是封裝在IP報文中傳輸?shù)呐e例說明板書畫圖，通過圖例來說明ICMP重定向報文的用途。板書板書板書通過例子和演示來說明PING程序的用途。板書通過板書畫圖和實例來說明Tracerout程序是如何利用ICMP報文和IP報文的TTL字段實現(xiàn)Tracert程序的。板書圖例講解通過靜態(tài)路由引出動態(tài)路由以及動態(tài)路由要解決的問題。板書板書關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)任何一種算法都不可能是理想的，但都需要考慮這些問題，可能各有側(cè)重板書啟發(fā)學(xué)生理解為什么需要解決這些問題。課前根據(jù)學(xué)生提交的討論課件，選擇3個典型案例，各10分鐘，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題板書板書針對路由選擇協(xié)議要解決的5個問題講解RIP協(xié)議是如何考慮的。板書通過圖例啟發(fā)學(xué)生思考并自己提出RIP協(xié)議的基本思路并引出RIP協(xié)議的基本工作原理本次課的重點(diǎn)通過實例講解RIP協(xié)議中路由器更新路由表的算法板書通過實例引出“壞消息傳播得慢”問題通過提問引出“水平分割”該問題留給有余力的學(xué)生課后繼續(xù)思考第12講

內(nèi)容備注講課題目：OSPF和路由器目的要求：理解ICMP的作用、掌握常用ICMP功能、理解路由選擇協(xié)議的基本工作原理。重點(diǎn)難點(diǎn)：路由選擇協(xié)議方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:內(nèi)容回顧與本次課內(nèi)容介紹4.5.3內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

1.OSPF協(xié)議的基本特點(diǎn)是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。(1)向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使用的方法是洪泛法（廣播）。(2)發(fā)送的信息就是與相鄰路由器間的所有鏈路的狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息。“鏈路狀態(tài)”就是說明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”(metric)。(3)只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。2.鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫由于各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，因此所有的路由器最終都能建立一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫實際上就是全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的（這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的同步）。3.層次OSPF4.OSPF的五種分組類型類型1，問候(Hello)分組。類型2，數(shù)據(jù)庫描述(DatabaseDescription)分組。類型3，鏈路狀態(tài)請求(LinkStateRequest)分組。類型4，鏈路狀態(tài)更新(LinkStateUpdate)分組，用洪泛法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。類型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(LinkStateAcknowledgment)分組。5.OSPF的特點(diǎn)OSPF對不同的鏈路可根據(jù)IP分組的不同服務(wù)類型TOS而設(shè)置成不同的代價。因此，OSPF對于不同類型的業(yè)務(wù)可計算出不同的路由。如果到同一個目的網(wǎng)絡(luò)有多條相同代價的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。支持可變長度的子網(wǎng)劃分和無分類編址CIDR。OSPF支持域內(nèi)層次路由，因此當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時，OSPF協(xié)議要比距離向量協(xié)議RIP好得多。OSPF沒有“壞消息傳播得慢”的問題，據(jù)統(tǒng)計，其響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化的時間小于100ms。由于OSPF每個路由器獲得的是全局信息并獨(dú)立計算路由，不易因故障或攻擊導(dǎo)致整個路由錯誤，因此比RIP更加具有健壯性。4.5.41.分層次的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。如果讓所有的路由器知道所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣到達(dá)，則這種路由表將非常大，處理起來也太花時間。而所有這些路由器之間交換路由信息所需的帶寬就會使因特網(wǎng)的通信鏈路飽和。許多單位不愿意外界了解自己單位網(wǎng)絡(luò)的布局細(xì)節(jié)和本部門所采用的路由選擇協(xié)議（這屬于本部門內(nèi)部的事情），但同時還希望連接到因特網(wǎng)上。分層路由和自治系統(tǒng)（圖例）內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)：具體的協(xié)議有多種，如RIP、OSPF外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(ExternalGatewayProtocol)：目前使用的協(xié)議就是BGP-42．BGP使用的環(huán)境不同因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得自治系統(tǒng)之間路由選擇非常困難。對于自治系統(tǒng)之間的路由選擇，要尋找最佳路由是很不現(xiàn)實的。當(dāng)一條路徑通過幾個不同AS時，要想對這樣的路徑計算出有意義的代價是不太可能的。比較合理的做法是在AS之間交換“可達(dá)性”信息。自治系統(tǒng)之間的路由選擇必須考慮有關(guān)策略。因此，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP只能是力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且比較好的路由（不能兜圈子），而并非要尋找一條最佳路由。3．BGP發(fā)言人和自治系統(tǒng)AS（1）BGP交換路由信息一個BGP發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的BGP發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立TCP連接，然后在此連接上交換BGP報文以建立BGP會話(session)，利用BGP會話交換路由信息。使用TCP連接能提供可靠的服務(wù)，也簡化了路由選擇協(xié)議。使用TCP連接交換路由信息的兩個BGP發(fā)言人，彼此成為對方的鄰站或?qū)Φ日?。BGP發(fā)言人向鄰站通告到所有已知網(wǎng)絡(luò)的最短路徑（包含經(jīng)過的所有AS號）（2）BGP發(fā)言人交換路徑向量（圖例）[提問]BGP有“壞消息傳播得慢”的問題嗎？（3）AS的連通圖舉例（圖例）BGP所交換的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的信息就是要到達(dá)某個網(wǎng)絡(luò)所要經(jīng)過的一系列AS。各BGP發(fā)言人根據(jù)收到的路由信息中找出到達(dá)各網(wǎng)絡(luò)的較好路由（經(jīng)過AS最少且無環(huán)路的路徑），這些路由構(gòu)成了一個樹狀拓?fù)洹GP協(xié)議的特點(diǎn)BGP協(xié)議交換路由信息的結(jié)點(diǎn)數(shù)量級是自治系統(tǒng)數(shù)的量級，這要比這些自治系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)少很多。每一個自治系統(tǒng)中BGP發(fā)言人（或邊界路由器）的數(shù)目是很少的。這樣就使得自治系統(tǒng)之間的路由選擇不致過分復(fù)雜。4．BGP協(xié)議的特點(diǎn)BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就應(yīng)當(dāng)包括目的網(wǎng)絡(luò)前綴、下一跳路由器，以及到達(dá)該目的網(wǎng)絡(luò)所要經(jīng)過的各個自治系統(tǒng)序列。在BGP剛剛運(yùn)行時，BGP的鄰站是交換整個的BGP路由表。但以后只需要在發(fā)生變化時更新有變化的部分。這樣做對節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬和減少路由器的處理開銷方面都有好處。是一個路徑向量算法（類似距離向量算法），但沒有“壞消息傳播得慢的問題”4.5.5路由器的結(jié)構(gòu)路由器的結(jié)構(gòu)圖1.輸入端口數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢螅瑢⒎纸M送到網(wǎng)絡(luò)層的隊列中排隊等待處理。這會產(chǎn)生一定的時延。交換結(jié)構(gòu)通過存儲器通過總線通過互連網(wǎng)絡(luò)3.輸出端口當(dāng)交換結(jié)構(gòu)傳送過來的分組先進(jìn)行緩存。數(shù)據(jù)鏈路層處理模塊將分組加上鏈路層的首部和尾部，交給物理層后發(fā)送到外部線路。作業(yè)：1.4-412.4-42預(yù)習(xí)作業(yè)1.預(yù)習(xí)4.5.4回答：BGP為什么不存在“壞消息傳播得慢”的問題（路由環(huán)路問題）？參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：板書板書針對路由選擇協(xié)議要解決的5個問題講解OSPF協(xié)議是如何考慮的。板書板書通過圖例講解邊界路由器、主干路由器、內(nèi)部路由器和區(qū)域邊界路由器的作用板書理解各報文的作用即可板書通過與RIP比較講解板書首先是要強(qiáng)調(diào)為什么要進(jìn)行分層路由圖例講解通過圖例講解IGP和EGP的關(guān)系為什么BGP不精確求解“最佳”路由關(guān)鍵是要理解BGP發(fā)言人的作用，BGP路由通告中的內(nèi)容通過提問啟發(fā)學(xué)生思考BGP與RIP的本質(zhì)區(qū)別理解路徑向量算法板書結(jié)合圖例講解路由器的組成及其各部分的關(guān)系關(guān)鍵強(qiáng)調(diào)是查找路由表是在輸入隊列中完成的三種交換結(jié)構(gòu)的比較關(guān)鍵是理解排隊時延的產(chǎn)生原因第13講

內(nèi)容備注講課題目：多播、VPN和IPv6目的要求：理解多播的概念、理解VPN和IP隧道技術(shù)、了解IPv6的特點(diǎn)。重點(diǎn)難點(diǎn)：IP隧道技術(shù)方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:4.6IP多播1.IP多播的一些特點(diǎn)(1)多播使用組地址——IP使用D類地址支持多播。多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。(2)任何主機(jī)可以發(fā)送多播分組給一個多播組。(3)動態(tài)的組成員，能夠支持任意多的組成員，主機(jī)能隨時加入或離開組。(4)在局域網(wǎng)上利用硬件多播功能。2.在局域網(wǎng)上進(jìn)行硬件多播D類IP地址與以太網(wǎng)多播地址的映射關(guān)系3.IGMP和多播路由選擇協(xié)議為了使路由器知道多播組成員的信息，需要利用網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)。IGMP的作用范圍連接在局域網(wǎng)上的多播路由器還必須和因特網(wǎng)上的其他多播路由器協(xié)同工作，以便把多播數(shù)據(jù)報用最小代價傳送給所有的組成員。這就需要使用多播路由選擇協(xié)議。4.7VPN和NAT

4.7.1虛擬專用網(wǎng)VPN全球地址——全球唯一的IP地址，必須向因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)申請。本地地址——僅在機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用的IP地址，可以由本機(jī)構(gòu)自行分配，而不需要向因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)申請。在因特網(wǎng)中的所有路由器對目的地址是專用地址的數(shù)據(jù)報一律不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。10.0.0用專線實現(xiàn)專用網(wǎng)（圖例）用隧道技術(shù)實現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)（圖例）遠(yuǎn)程接入VPN（圖例）4.8下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6IPv6仍支持無連接的傳送所引進(jìn)的主要變化如下：更大的地址空間。IPv6將地址從IPv4的32位增大到了128位。擴(kuò)展的地址層次結(jié)構(gòu)。靈活的首部格式。改進(jìn)的選項。允許協(xié)議繼續(xù)擴(kuò)充。支持即插即用（即自動配置）支持資源的預(yù)分配。1．IPv6首部2.IPv6編址128位IPv6數(shù)據(jù)報的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一：(1)單播(unicast)單播就是傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)通信。(2)多播(multicast)多播是一點(diǎn)對多點(diǎn)的通信。(3)任播(anycast)這是IPv6增加的一種類型。任播的目的站是一組計算機(jī)，但數(shù)據(jù)報在交付時只交付其中的一個，通常是距離最近的一個。4.8.4從IPv4向IPv6過渡用雙協(xié)議棧使用隧道技術(shù)從IPv4到IPv6過渡作業(yè)1.5-082.5-11課堂討論題兩臺計算機(jī)通過一條雙向不可靠（可能出現(xiàn)比特差錯、分組丟失）信道連接，請設(shè)計一個方法實現(xiàn)發(fā)送方到接收方的單向可靠數(shù)據(jù)通信（無差錯、無丟失、不失序、不重復(fù)）。先解決以上基本問題，再考慮若發(fā)送方和接收方之間的往返傳播時延很大，你的方法效率如何？如何改進(jìn)？參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：板書通過圖例說明IP多播的用途和重要性簡單介紹IP多播的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)理解IGMP和多播選路的各自的作用通過圖例講解IGMP的作用和作用范圍通過圖例說明多播路由選擇協(xié)議的作用板書板書通過例子說明為何需要虛擬專用網(wǎng)，虛擬專用網(wǎng)實現(xiàn)中的隧道技術(shù)和協(xié)議封裝通過圖例講解，關(guān)鍵是讓學(xué)生理解IP隧道技術(shù)的原理板書讓學(xué)生了解IPv6的引入的變化強(qiáng)調(diào)IPv6首部的簡潔性強(qiáng)調(diào)地址空間的大小讓學(xué)生了解雙棧和隧道的區(qū)別第14講

內(nèi)容備注講課題目：運(yùn)輸層概述目的要求：理解運(yùn)輸層的作用、理解運(yùn)輸層復(fù)用與分用、理解端口號。重點(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)輸層復(fù)用與分用方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:§5運(yùn)輸層5.1運(yùn)輸層協(xié)議概述5.1.1進(jìn)程之間的通信運(yùn)輸層為相互通信的應(yīng)用進(jìn)程提供了邏輯通信兩個主機(jī)進(jìn)行通信實際上就是兩個主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信。應(yīng)用進(jìn)程之間的通信又稱為端到端的通信。運(yùn)輸層的一個很重要的功能就是復(fù)用和分用。應(yīng)用層不同進(jìn)程的報文通過不同的端口向下交到運(yùn)輸層，再往下就共用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)?！斑\(yùn)輸層提供應(yīng)用進(jìn)程間的邏輯通信”?！斑壿嬐ㄐ拧钡囊馑际牵哼\(yùn)輸層之間的通信好像是沿水平方向傳送數(shù)據(jù)。但事實上這兩個運(yùn)輸層之間并沒有一條水平方向的物理連接。5.1.2運(yùn)輸層的兩個主要協(xié)議1.TCP/IP的運(yùn)輸層有兩個不同的協(xié)議：(1)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)TCP傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是TCP報文段(2)傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol) UDP傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是UDP報文2.TCP與UDP的區(qū)別UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對方的運(yùn)輸層在收到UDP報文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然UDP不提供可靠交付，但在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式。TCP則提供面向連接的服務(wù)。TCP不提供廣播或多播服務(wù)。由于TCP要提供可靠的、面向連接的運(yùn)輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多的處理機(jī)資源。5.1.3運(yùn)輸層的端口端口號(protocolportnumber)在運(yùn)輸層使用協(xié)議端口號(protocolportnumber)，或通常簡稱為端口(port)，來幫助標(biāo)識目的或源應(yīng)用進(jìn)程。端口號可以看作是應(yīng)用進(jìn)程的運(yùn)輸層地址。在協(xié)議棧層間的抽象的協(xié)議端口是軟件端口。路由器或交換機(jī)上的端口是硬件端口。硬件端口是不同硬件設(shè)備進(jìn)行交互的接口，而軟件端口是應(yīng)用層的各種協(xié)議進(jìn)程與運(yùn)輸實體進(jìn)行層間交互的一種地址。端口用一個16位端口號進(jìn)行標(biāo)志。端口號只具有本地意義，即端口號只是為了標(biāo)志本計算機(jī)應(yīng)用層中的各進(jìn)程。在因特網(wǎng)中不同計算機(jī)的相同端口號是沒有聯(lián)系的。三類端口：(1)熟知端口，數(shù)值一般為0~1023。(2)登記端口號，數(shù)值為1024~49151，為沒有熟知端口號的應(yīng)用程序使用的。使用這個范圍的端口號必須在因特網(wǎng)號碼管理局登記，以防止重復(fù)。(3)客戶端口號或短暫端口號，數(shù)值為49152~65535，留給客戶進(jìn)程選擇暫時使用。當(dāng)服務(wù)器進(jìn)程收到客戶進(jìn)程的報文時，就知道了客戶進(jìn)程所使用的動態(tài)端口號。通信結(jié)束后，這個端口號可供其他客戶進(jìn)程以后使用。5.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

5.2.1UDP概述UDP只在IP的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點(diǎn)的功能，即端口的功能和差錯檢測的功能。雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的優(yōu)點(diǎn)。UDP的主要特點(diǎn)(1)UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接。(2)UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，同時也不使用擁塞控制。(3)UDP是面向報文的。UDP沒有擁塞控制，很適合多媒體通信的要求。(4)UDP支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。(5)UDP的首部開銷小，只有8個字節(jié)。5.2.2UDP的首部格式5.3傳輸控制協(xié)議TCP概述

5.3.1TCP最主要的特點(diǎn)TCP是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議。每一條TCP連接只能有兩個端點(diǎn)(endpoint)，每一條TCP連接只能是點(diǎn)對點(diǎn)的（一對一）。TCP提供可靠交付的服務(wù)。TCP提供全雙工通信。面向字節(jié)流。TCP面向流的概念應(yīng)當(dāng)注意TCP連接是一條虛連接而不是一條真正的物理連接。TCP對應(yīng)用進(jìn)程一次把多長的報文發(fā)送到TCP的緩存中是不關(guān)心的。TCP根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況決定一次發(fā)送多少個字節(jié)（一個報文段）UDP發(fā)送的報文長度是應(yīng)用進(jìn)程給出的。TCP可把太長的數(shù)據(jù)塊劃分短一些再傳送。TCP也可等待積累有足夠多的字節(jié)后再構(gòu)成報文段發(fā)送出去。5.3.2TCP的連接TCP把連接作為最基本的抽象。每一條TCP連接有兩個端點(diǎn)。TCP連接的端點(diǎn)不是主機(jī)，不是主機(jī)的IP地址，不是應(yīng)用進(jìn)程，也不是運(yùn)輸層的協(xié)議端口。TCP連接的端點(diǎn)叫做套接字(socket)或插口。端口號拼接到(contatenatedwith)IP地址即構(gòu)成了套接字。套接字(socket)套接字socket=(IP地址:端口號)每一條TCP連接唯一地被通信兩端的兩個端點(diǎn)（即兩個套接字）所確定。即：TCP連接::={socket1,socket2}={(IP1:port1),(IP2:port2)}補(bǔ)充：網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT

(NetworkAddressTranslation)1.概念網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT方法于1994年提出。需要在專用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安裝NAT軟件。裝有NAT軟件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一個有效的外部全球地址IPG。所有使用本地地址的主機(jī)在和外界通信時都要在NAT路由器上將其本地地址轉(zhuǎn)換成IPG才能和因特網(wǎng)連接。2.NAT:網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換例子3.使用端口號的NAT4.NAT的特點(diǎn)對所有本地網(wǎng)絡(luò)主機(jī)只用少數(shù)幾個對外IP地址（節(jié)省IP地址）能夠改變本地網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備地址，而不必通知外部本地網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不顯式地可尋址、由外部所見(增強(qiáng)安全性)通信必須由內(nèi)部發(fā)起，專網(wǎng)主機(jī)不能充當(dāng)因特網(wǎng)服務(wù)器作業(yè)1.5-082.5-11課堂討論題兩臺計算機(jī)通過一條雙向不可靠（可能出現(xiàn)比特差錯、分組丟失）信道連接，請設(shè)計一個方法實現(xiàn)發(fā)送方到接收方的單向可靠數(shù)據(jù)通信（無差錯、無丟失、不失序、不重復(fù)）。先解決以上基本問題，再考慮若發(fā)送方和接收方之間的往返傳播時延很大，你的方法效率如何？如何改進(jìn)？參考資料：1．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—自頂向下方法與Internet特色》（第4版），（美）JamesF.KuroseKeithW.Ross著/陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社。2．《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版），（美）特南鮑姆著/潘愛民譯，清華大學(xué)出版社；本次課教學(xué)體會：板書板書根據(jù)圖例講解運(yùn)輸層的作用和進(jìn)程間的通信強(qiáng)調(diào)“邏輯通信”的概念板書突出UDP和TCP的區(qū)別板書理解端口就是運(yùn)輸層地址的概念讓學(xué)生理解為什么需要端口號板書板書UDP與IP的不同強(qiáng)調(diào)為何需要UDP板書圖例講解關(guān)鍵是端口號和校驗和板書板書關(guān)鍵是讓學(xué)生理解連接的概念通過圖例講解字節(jié)流的概念板書與UDP比較講解面向連接和無連接復(fù)用的區(qū)別板書關(guān)鍵是講清楚為什么需要NATNAT解決什么問題圖示講解通過例子講解NAT的基本工作原理圖示講解通過例子講解使用端口號的NAT要使學(xué)生理解為何要使用端口號要突出講解NAT的跨層特性和某些對應(yīng)用的影響通過課堂討論題讓學(xué)生自己設(shè)計一個簡單的可靠傳輸協(xié)議，有助于理解下次課內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識第15講

內(nèi)容備注講課題目：TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸目的要求：掌握TCP可靠傳輸原理、流量控制和超時時間的計算。重點(diǎn)難點(diǎn)：可靠傳輸原理和流量控制方法步驟：課堂講解與實例介紹器材保障：電腦、投影時間地點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容與時間安排:回顧與引入連續(xù)ARQ\GBN協(xié)議與累積確認(rèn)5.6TCP可靠傳輸?shù)膶崿F(xiàn)1.TCP可靠傳輸機(jī)制TCP連接的每一端都必須設(shè)有兩個窗口一個發(fā)送窗口和一個接收窗口。TCP的可靠傳輸機(jī)制用字節(jié)的序號進(jìn)行控制。TCP所有的確認(rèn)都是基于序號而不是基于報文段。TCP兩端的四個窗口經(jīng)常處于動態(tài)變化之中。TCP連接的往返時間RTT也不是固定不變的。需要使用特定的算法估算較為合理的重傳時間。TCP面向流的概念2.TCP報文首部字段中可靠傳輸相關(guān)字段3.舉例4.TCP與GBN的區(qū)別接收窗口大小不為1，發(fā)送窗口和接收窗口大小動態(tài)變化。TCP標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定對不按序到達(dá)的數(shù)據(jù)應(yīng)如何處理。通常是先臨時存放在接收窗口中，等到字節(jié)流中所缺少的字節(jié)收到后，再按序交付上層的應(yīng)用進(jìn)程。TCP要求接收方必須有累積確認(rèn)的功能。發(fā)生超時，TCP發(fā)送方僅對超時的分組重傳。5.TCP的發(fā)送窗口與接收窗口6.發(fā)送緩存7.接收緩存5.7TCP的流量控制5.7.1利用滑動窗口實現(xiàn)流量控制一般說來，我們總是希望數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶煲恍?。但如果發(fā)送方把數(shù)據(jù)發(fā)送得過快，接收方就可能來不及接收，這就會造成數(shù)據(jù)的丟失。流量控制(flowcontrol)就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。利用滑動窗口機(jī)制可以很方便地在TCP連接上實現(xiàn)流量控制。5.6.3選擇確認(rèn)SACK（不要求）

(SelectiveACK)累積確認(rèn)的缺點(diǎn)是無法對已正確到達(dá)接收方但失序的數(shù)據(jù)，可能會因超時導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)的無效重傳。一些TCP實現(xiàn)采用選擇確認(rèn)接收方收到序號在接收窗口內(nèi)的失序字節(jié)時，在TCP首部SACK選項中準(zhǔn)確告訴發(fā)送方收到了哪些失序的數(shù)據(jù)塊，使發(fā)送方不要再重復(fù)發(fā)送這些已收到的數(shù)據(jù)。5.6.2超時重傳時間的選擇重傳機(jī)制是TCP中最重要和最復(fù)雜的問題之一。1.往返時延的方差很大由于TCP的下層是一個互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，IP數(shù)據(jù)報所選擇的路由變化很大。因而運(yùn)輸層的往返時間的方差也很大。2.加權(quán)平均往返時間新的RTTS(1)(舊的RTTS)(新的RTT樣本)