2022年《计算机网络》课程教学大纲..pdf

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1、计算机网络课程教学大纲（2001 年制订， 2003年修订）课程编号：英 文 名： Computer Networks 课程类别： 专业选修课前 置 课： 数据通信、计算机导论等后 置 课：学分： 2 学分课时： 36 课时主讲教师： 杨小宁等选定教材： 谢希仁 .计算机网络（第四版）.北京：电子工业出版社2003 年课程概述：计算机网络是计算机和数据通信结合的学科。是计算机科学、 信息科学专业的专业主干课程。本课程主要讲授网络通信和协议实现，以现阶段主流协议TCP/IP 为主线，对五个功能层进行详细地描述。内容涵盖网络概述、物理层、数据链路层、LAN 、WAN 、网络互连、运输层（传输层）

2、、应用层、计算机网络安全、Internet 的演进等。本课程所选择的教材接近国际著名教材，内容先进且实用，知识面涵盖较广。教学目的：通过学习计算机网络课程，同学应对计算机网络技术及因特网的基本原理和体系结构有较为全面的了解。掌握ISO/OSI的7 分层协议、传统的以太网技术和传统传输介质（10base2/10base5 ） 。掌握 TCP/IP 的 4 层的分层协议；掌握IPV4 和 IPV6 地址编址方法、MAC 地址、子网掩码、CIDR 的概念；掌握TCP/IP 协议簇中的重点协议、应用层C/S 软件结构、网络QoS；掌握网络中关键器材（交换机、路由器）的工作原理，熟悉LAN 的组建，能规

3、划小型网络，能排除一般故障。了解计算机网络发展的前沿技术，了解我国计算机网络发展的现状，了解综合布线技术，实验课旨在提高同学的动手能力。教学方法：教学以课堂授课为主，我校对原教材建议的70-90 学时的授课时间作较大的调整，计算机网络的教学课时为34 学时，教学内容必须精简。倡导学生根据自己的实际情况阅读本大纲列出的教学参考资料、自学本教材授课未涉及的内容。教学内容以TCP/IP 协议为主，讲授教材列为“最重要”的内容。网络实验课由计算机网络实用技术课程安排LAN 组网、 TCP/IP实验、 WAN 实验、路由器配置等实验项目，实验项目参照计算机网络实用技术网络实验教程。精品资料 - - -

4、欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 各章教学要求及教学要点：第一章概述课时分配： 2 课时教学要求：通过本章教学，学生应掌握计算机网络的基本构架、数据分组（基于标记）交换与网络转发储存；传输中的数据在交换结点中断续动态分配带宽的基本特点。了解Internet 的发展简史和网络标准组织，了解中国计算机网络的现状和发展简史。掌握计算机网络的定义、网络分类方式和主要性能指标；掌握网络的体系结构的概念、ISO/OSI 和 TCP/IP 的分层；掌握协议的三要素；

5、掌握面向连接服务和非面向连接服务的概念及应用层客户端/服务端的软件模式（ C/S 模式）。了解中国主要的计算机网络。教学内容：第一节计算机网络在信息时代的作用第二节计算机网络的发展过程一、分组交换的产生二、 Internet 时代三、关于 Internet 的标准化工作四、计算机网络在中国的发展第三节计算机网络的分类一、计算机网络的不同分类二、几种不同的分类方法第四节计算机网络的性能指标一、带宽二、时延三、带宽时延积和往返时延第五节计算机网络的体系结构一、计算机网络体系结构的形成二、划分层次的必要性三、具有 5 层协议的体系结构四、实体、协议、服务和服务访问点五、面向连接服务和无连接服务精品资

6、料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 六、 OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较第六节应用层 C/S 方式思考题：1.中国现阶段有哪些主要的网络？2.计算机网络由哪几部分组成？3.网络的协议和服务有何区别？有何关系？4.网络的体系结构为何要采用分层结构？5.试比较 ISO/OSI 的 7 层功能协议和TCP/IP 的“ 4+1”层功能协议的优劣。6.客户端和服务端的核心含义是什么？7.TCP/IP 的 5 层次分别是哪些？每层的主要任务

7、是什么？第二章物理层课时分配： 2 课时教学要求：通过本章的教学，学生应掌握数据传输的基本理论、信号的种类及相互转换、Shannon公式和 Nyquist 准则；掌握导向型和非导向型传输介质（UTP、光纤、同轴电缆、自由空间等传输介质） ；掌握基本的复用和分用技术、物理层标准。教学内容：第一节物理层的基本概念第二节数据通信的基础知识一、数据通信系统的模型二、有关信道的几个基本概念三、信道的最高码元传输速率四、信道的极限信息传输速率第三节物理层下的传输介质一、导向传输媒体二、非导向传输媒体第四节模拟传输与数字传输一、模拟传输系统二、 Modem 三、数字传输系统精品资料 - - - 欢迎下载 -

8、 - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 第五节信道复用技术一、频分复用、时分复用和统计时分复用二、波分复用三、码分复用第六节同步光纤网SONET 和同步数字系列第七节物理层标准举例（*不讲授）思考题：1.Shannon 公式有几个参数？各自表示什么意思？2.为何现阶段电话线Modem 的极限是56kbps? 3.什么是 Nyquist 准则？4.红外线通信的特点是什么？第三章数据链路层课时分配： 4 课时教学要求：通过本章教学， 要求学生掌握数据链路层的基本术语概念，掌

9、握停止等待协议和连续ARQ 协议、滑动窗口的概念、CRC 算法。了解面向比特的HDLC 和面向字节的PPP协议。教学内容：第一节数据链路层的基本概念第二节停止等待协议一、完全理想化的数据传输二、具有最简单流量控制的数据链路层协议三、实用的停止等待协议四、 CRC 原理五、停止等待协议的算法六、停止等待协议的定量分析第三节连续 ARQ 协议一、连续 ARQ 协议的工作原理二、连续 ARQ 协议的吞吐量三、滑动窗口的概念四、信道利用率精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 16 页 - -

10、 - - - - - - - - 第四节、选择重传ARQ 协议第五节HDLC 一、 HDLC 协议概述二、 HDLC 的帧结构第六节Internet 的点对点协议PPP 一、 PPP协议的工作原理二、 PPP协议的帧结构三、 PPP协议的工作状态思考题：1.满足 CRC 技术中的生成函数的基本条件是什么？2.数据可靠传输的含意是什么？3.网络中如何实现流量控制？4.HDLC 协议如何实现透明传输？5.数据链路层的功能是什么？第四章LAN 课时分配： 4 课时教学要求：通过本章教学，学生应重点掌握CSMA/CD 协议和 MAC 地址、能规划设计小型LAN 、会使用的网络器材（HUB 、中继器、网

11、桥、交换机）；了解传统的10BASE2 和 10BASE5 传输介质、非主流局域网token-ring 和 token-bus 技术；了解无线LAN 和高速 LAN 技术。教学内容：第一节LAN 的概述第二节传统的以太网一、以太网的工作原理二、传统以太网的连接方法三、以太网的信道的利用率第三节以太网的 MAC 子层一、 MAC 层的硬件地址二、两种不同的MAC 帧格式第四节LAN 的扩展精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 一、在物理

12、曾扩展LAN 二、在数据链路层扩展LAN 第五节VLAN 一、虚拟 LAN 的概念二、虚拟 LAN 使用的以太网帧格式第六节高速 LAN 一、 100Base-T 以太网二、 1000Base-T 以太网三、 10000Base-T 以太网第七节其它种类的高速LAN 一、 100VG-AnyLAN LAN 二、光纤分布式数据接口FDDI 三、高性能并行接口四、光纤通道第八节无线 LAN （选讲内容）一、无线 LAN 的组成二、 802.11 标准中的物理层三、 802.11 标准中的MAC 层思考题：1.网桥是否有网卡？2.网桥的转发表中的表项有哪些字段？为何如此设计？3.MAC 地址的空间有

13、多大？4.CSMA/CD 算法对所有的站点是否公平？5.FTTx 中的“ x”代表什么意思？第五章广域网课时分配： 4 课时教学要求：通过本章教学，要求学生掌握广域网的基本概念，对 WAN 提供的数据报和虚电路的服务质量有较为深刻的认识；知道路由器和节点交换机的区别，了解三种WAN 的技术实现（X.25.FR 、ATM ） 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 教学内容：第一节广域网的基本概念一、广域网的构成二、数据报与虚电路第二节

14、广域网的分组转发机制一、在结点交换机中查找路由表二、在路由表中使用默认路由第三节拥塞控制一、拥塞控制的意义二、拥塞控制的一般原理第四节X.25 网第五节帧中继一、帧中继的工作原理二、帧中继的帧格式三、帧中继的拥塞控制第六节异步传输模式ATM 一、 ATM 的基本概念二、 ATM 的协议参考模型和信元结构三、 ATM 的逻辑连接机制思考题：1.比较 VC 与数据报的传输特征。2.死锁是如何产生的？有什么措施防止死锁？3.增加部分资源就可以解决网络的拥塞的观点是否正确？为什么？4.ATM 信元首部为何有两种？有什么不同？5.网络拥塞的起因是什么？是否可以彻底解决？能否主动控制？第六章网络互连课时分

15、配： 4 课时教学要求：通过本章教学，学生应掌握网络互联的核心协议IP、IP 分组储存及转发的、路由器的路由选择协议；掌握IP 地址屏蔽异构网络技术的作用、ARP、RARP、有类别的IP 地址、精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - - CIDR 等概念； 掌握子网和超网的概念、路由选择协议的工作原理。 （RIP、OSPF）了解 IPV6技术。教学内容：第一节路由器在网际互连的作用一、路由器的构成二、交换结构三、互联网与Internet 第

16、二节IP 协议一、有类别的IP 地址二、 IP 地址与硬件地址三、地址解析协议ARP 与逆向地址解析协议四、 IP 数据报的格式五、 IP 层转发分组的流程第三节划分子网和构造超网一、划分子网二、使用子网掩码的分组转发过程三、无类别编址CIDR 第四节Internet 控制报文协议第五节Internet 路由选择协议一、有关路由选择协议的几个基本概念二、内部网关协议RIP 三、内部网关协议OSPF 四、外部网关协议BGP 第六节IP 多播和 Internet 组管理协议一、 IP 多播的基本概念二、 Internet 组管理协议IGMP 三、多播路由选择第七节虚拟专用网和网络地址转换一、虚拟专

17、用网VPN 二、网络地址转换NAT 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 第八节下一代网际协议IPV6 一、解决 IP 地址耗尽的措施二、 IPV6 的基本首部三、 IPV6 的扩展首部四、 IPV6 的地址空间五、 IPV4 过渡到 IPV6 六、 ICMPV6 思考题：1.路由 器的基本工作原理是什么？2.路由器的端口“影子拷贝”的作用是什么？3.VC 网络中的三个最重要的功能是什么？4.比较 RIP 和 OSPF 的优劣？为何要

18、这样设计路由器交换的内容和时机？5.为何要设计路由器的“自学习机制”？人工设定是否可行？6.广播信道中存在几种广播方式？第七章运输层（传输层）课时分配： 6 课时教学要求 : 运输层 (传输层 )是网络体系结构中关键层，本章学习面向连接的TCP 和非面向连接的UDP。重点掌握 TCP 的各种机制， 熟悉 TCP 面向连接可靠服务，分组的序号、 确认、 窗口、拥塞控制、与TCP 连接管理的概念。进程的端口的概念，熟知端口。TCP 和 UDP 报文段的首部结构各字段的含义，UDP 检验和算法。TCP 的重传机制。教学内容 : 第一节运输层协议概述第二节TCP/IP 体系中的运输层一、运输层中的两个

19、协议二、端口的概念第三节UDP 一、 UDP 概述二、 UDP 的首部格式第四节TCP 一、 TCP 概述精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 二、 TCP 报文段的首部三、 TCP 的数据编号与确认四、 TCP 的流量控制与拥塞控制五、 TCP 的重传机制六、采用随机早期丢弃(RED) 进行拥塞控制七、 TCP 的运输连接管理八、 TCP 的有限状态机思考题：1. 运输层的核心任务是什么？2. TCP 报文的首部结构有哪些字段组成？

20、其含意是什么？3. 网络拥塞的起因是什么？是否可以彻底解决？4. 数据传输时的流量控制实现有几种？性能如何？5. 若一个 TCP 连接，有有一部分分组丢失，如何保障其可靠性？6. MTU 的含意是什么？第八章应用层课时分配： 6 课时教学要求 : 通过本章的学习,同学应掌握服务器(软件进程的服务端)与客户机 (软件进程的请求端)的基本概念，掌握DNS、FTP、TELNET 、e-MAIL 、WWW 、BOOTP 和 DHCP 、SNMP 的基本工作原理。本章最重要的技术特征：client/server 工作模式。教学内容 : 第一节DNS 域名系统一、域名系统概述二、 Internet 的域名

21、结构三、使用 DNS 服务器进行域名解析第二节FTP 文件传输协议一、概述二、 FTP 的基本工作原理三、简单文件传输协议TFTP 第三节TELNET 远程终端（登录）协议精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 第四节电子邮件 (e-MAIL) 一、概述二、简单邮件传输协议SMTP 三、电子邮件的信息格式四、邮件读取协议POP3 和 IMAP 五、通用 Internet 邮件扩充MIME 第五节WWW 万维网一、概述二、统一资源定位符

22、URL 三、超文本传输协议HTTP 四、超文本标记语言HTML 五、 WWW 中的超链六、动态 WWW 文档与 CGI 技术七、活动 WWW 文档八、 WWW 上的信息检索系统第六节引导程序协议与动态主机配置协议（BOOTP、 DHCP）一、引导程序协议BOOTP 二、动态主机配置协议DHCP 第七节简单网络管理协议SNMP 一、简单网络的基本概念二、简单网络管理协议SNMP 概述三、管理信息库MIB 四、 SNMPV1 的五种协议数据单元五、管理信息结构六、 SNMPV2 和 SNMPV3 第八节应用进程跨越网络的通信一、系统调用和应用接口编程二、服务器的两种工作方式三、进程通过系统调用接口

23、进行通信的过程思考题：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 1.“带内”和“带外”的含意是什么？2.为什么 HTTP、FTP、STMP、POP3 都使用 TCP，而不使用UDP？3.DNS 使用 TCP 还是 UDP？其工作原理是什么？4.SMTP 如何支持多媒体传输？5.在 Internet 上，为什么没有应用既要求“无数据丢失”有要求“定时（限时）”的传输服务？第九章计算机网络安全课时分配： 4 课时教学要求 : 通过本章的学习

24、，同学应对计算机网络安全的重要性有初步的认识，了解来自多方面的攻击和破坏行为。知道该领域常规的防范措施。掌握对称和非对称加密算法的基本原理，掌握 DES 和 RSA 算法，知道恶意程序的分类，了解传统密码学的加密、解密手段。教学内容：第一节网络安全问题概述一、计算机网络面临的安全威胁二、计算机网络安全的内容三、一般数据加密模型第二节常规密钥密码体制一、替代密码与置换密码二、数据加密标准DES 第三节公开密钥密码体制一、公开密钥密码体制的特点二、 RSA 公开密钥密码体制三、数字签名第四节报文鉴别第五节密钥分配第六节电子邮件的加密一、 PGP 二、 PEM 第七节链路加密和端到端加密精品资料 -

25、 - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 一、链路加密二、端到端加密第八节因特网商务中的加密一、安全插口层SSL 二、安全电子交易第九节因特网的网络层安全协议族IPsec 第十节防火墙思考题：1.报文的机密性与完整性之间的区别是什么？2.公钥系统是否比传统加密方式更安全？3.主动入侵者与被动入侵者之间的区别是什么？4.公钥系统的算法既简单又安全的说法是否正确？5.链路加密和端到端加密有何不同？6.传统加密方式是否一定会被公钥系统所取代？7.如何攻击

26、RSA 算法？8.现阶段使用的数字鉴别技术有哪些？第十章因特网的演进课时分配： 0 教学要求 : 课堂不讲授， 建议学生自学， 应了解因特网现阶段的一些应用（IP phone, video congress） ；了解多媒体通信的特殊要求（数据量大、尽可能低时延、抖动小等）；了解RTP，RTCP、RTSP、H.323.QoS、RSVP、MPLS 、 RAN 和 HFC 技术。教学内容 : 第一节概述第二节因特网的多媒体体系结构一、实时运输协议RTP 二、实时运输控制协议RTCP 三、实时流式协议RTSP 第三节IP 电话一、 IP 电话概述精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - -

27、- - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 二、 H.323 三、会话发起协议SIP 四、 IP 电话的通话质量第四节改进“尽最大努力交付”的服务一、使因特网提供服务质量二、调度和管理机制三、综合服务IntServ 和资源预留协议RSVP 四、区分服务DiffServ 第五节多协议标记交换MPLS 一、 MPLS 的产生背景二、 MPLS 的工作原理第六节RAN 居民接入网一、 xDSL 技术二、光纤同轴混合网（HFC）三、 FFTx 技术四、以太网接入第七节关于“三网融合”思考题：1.分析中

28、国三网融合尚有哪些需要解决的问题？2.因特网多媒体体系结构有哪些组成部分？有哪些新协议？有何特点？3.实时数据和等时数据是否一样？为何讲因特网不是等时的？实时数据有哪些特点？4.为何说传递多媒体数据时对时延迟和抖动有较高的要求？精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 附录：参考书目1. 张公忠 .现代网络技术教程M. 北京：电子工业出版社,1998. 2. 张公忠等 .当代组网技术M. 北京：清华大学出版社,1999. 3. 史忠植

29、.高级计算机网络M. 北京：电子工业出版社,2001. 4. 张尧学 .计算机网络与Internet 教程 M. 北京：清华大学出版社,2002. 5. 李腊元等 .计算机网络技术M. 北京：国防工业出版社,1998. 6. 鲁士文 .计算机网络习题与解析M. 北京：清华大学出版社,2001. 7. Andrew S Tanenbaum. Computer NetworksM. 北京：清华大学出版社,1997. 8. William Stallings. Business Data CommunicationM.北京：清华大学出版社,1997. 9. Douglas E Comer. Comp

30、uter Network & InternetM.北京：清华大学出版社,1997. 10. Todd Meadors.计算机实用教程实验手册M. 北京：机械工业出版社,2002. 11. Alberto Leon Garcia. 通信网基本概念与主体结构M. 北京：清华大学出版社,2002. 12. 林闯 .计算机网络的服务质量QoSM. 北京：清华大学出版社,2003. 13. Douglas E Comer.用 TCP/IP 进行网际互联卷IM. 北京：电子工业出版社,2000. 14. William Stallings密码编码学与网络安全原理与实践M. 北京：电子工业出版社,2001.

31、 15. Richard Stevens .TCP/IP 详解卷IM. 北京：机械工业出版社,1999. 16. 胡凯 .网络计算新技术M. 北京：科学出版社,2002. 17. 林闯 .计算机网络和计算机系统的性能评价M. 北京：清华大学出版社,2003. 18. 冯登国 .网络安全与技术M. 北京：科学出版社,2003. 19. 周明天 .TCP/IP 网络原理与技术M. 北京：清华大学出版社,1998. 20. 徐恪 .高等计算机网络M. 北京：机械工业出版社,2004. 21. Uyless Black. 现代通信最新技术M. 北京：清华大学出版社,2000. 22. R Perlma

32、n .Bridges & RoutersM.北京：机械工业出版社,2000. 23. John Vacca.计算机网络布线手册M. 北京：人民邮电出版社,2002. 24. 胡道元 .计算机局域网M. 北京：清华大学出版社,2003. 25. 胡道元 .网络安全 M. 北京：清华大学出版社,2002. 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 执笔人: 杨小宁2003 年 7 月审定人: 程国达2003 年 8 月院（系、部）负责人: 韩忠愿2003 年 8 月精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - - -