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《计算机网络》教学大纲

  发布日期:2015-03-11  浏览量:222


前 言

《计算机网络》课程是信息与计算科学专业高等教育的专业选修课程。《计算机网络》是以信息与计算科学专业本科大三或大四学生为讲授对象,是集理论性与应用性为一体的学科。

设置本课程的目的是:全面系统的先容计算机网络的发展和原理体系结构,物理层、数据链路层、局域网、广域网、网络互连、运输层、应用层、计算机网络的安全和因特网的演进等内容。本课程的内容安排,以基础性和实用性为重点,力图在讲清计算机网络基本原理的前提下,进一步先容流行的网络产品和最新的网络技术。通过这些内容的学习,使学生掌握计算机网络的工作原理,理解计算机网络的一系列标准和协议,了解计算机网络的新技术,为计算机网络的应用打下扎实的基础。

学习本课程的要求是:学习者应注重把课程中的基本原理弄清楚,并且理论联系实际,多思考、多练习,认真完成实践部分的要求。

先修课程要求:高级语言程序设计

本课程计划90学时,4学分,其中教学54学时,实践36学时。

选用教材:谢希仁 编著 :《计算机网络》(第4版),电子工业出版社,2004年版

教学手段:计算机辅助教学和上机实践

考核方法:考查

 

 

教学进程安排表

周次

学时数

教学方法

备注

1

3

第一章 概述 计算机网络的发展过程和作用

教学

 

2

3

计算机网络的分类和主要性能指标

教学

 

3

3

计算机网络的体系结构

教学

 

4

3

第二章 物理层 数据通讯的基础常识,物理层的基本概念和传输媒体

教学

 

5

3

模拟和数字传输,调制解调器,信道复用技术

教学

 

6

3

第三章 数据链路层 基本概念和具有最简单流量控制的数据链路层协议及算法

教学

 

7

3

实用的停止等待协议和算法

教学

 

8

3

第四章 局域网 概述及以太网的工作原理

教学

 

9

3

以太网的MAC层,局域网的两种扩展方法

教学

 

10

3

虚拟局域网,无线局域网

教学

 

11

3

第五章 广域网 广域网的构成,数据报和虚电路

教学

 

12

3

广域网中的分组转发机制,拥塞控制

教学

 

13

3

第六章 网络互连 路由器的结构和作用,分类IP地址的编址方法和特点

教学

 

14

3

IP 地址与硬件地址,路由器转发分组的步骤,地址解析协议 ARPIP层分组转发算法

教学

 

15

3

子网的划分和无分类编址 CIDR,下一代的网际协议IPv6

教学

 

16

3

第七章 运输层 基本概念,用户数据报协议 UDP和传输控制协议TCP

教学

 

17

3

第八章 应用层 域名系统DNS,概述文件传送协议FTP、电子邮件和万维网的基本原理

教学

 

18

3

复习

教学

 

注:上表为理论课的教学进度表,实验课进度表见实验教学大纲。

 

 

 

第一章  概述

一、学习目的

本章着重先容计算机网络技术中最基本的一些概念和常识,其目的是通过学习使读者对计算机网络有一个基本的了解和认识。概述计划9学时。

二、课程内容

1.1  计算机网络的发展过程

了解因特网的发展和信息高速公路;了, 解因特网的基础结构大体经历的三个演进阶段。

掌握电路交换和分组交换的原理和特点,分组交换的优点和带来的问题;掌握结点交换机处理分组的过程;

1.2  计算机网络的分类和主要性能指标

了解计算机网络的几种不同的分类方法。

掌握带宽的定义、常用单位,以及数字信号流随时间的变化。

掌握数据经历的总时延,理解发送时延、传播时延和处理时延的概念和产生的地方。

理解时延带宽积和往返时延的概念。

1.3  计算机网络的体系结构

了解计算机网络划分层次的必要性;掌握计算机网络五层协议的体系结构。

理解实体、协议、服务和服务访问点的概念。

掌握面向连接服务与无连接服务的原理和特点。

理解在TCP/IP的应用层协议使用的是客户-服务器方式。

三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1.分组交换网的相关概念以及与电路交换的区别。

2.带宽和时延的概念。

3.五层协议的计算机网络体系结构。

4.面向连接与面向无连接的区别。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.简述分组交换和电路交换的要点,并比较它们的优缺点。

2.面向连接服务与面向无连接服务各自的特点是什么?

3.试述具有五层协议的网络体系结构的要点及各层的主要功能。

4.什么是计算机网络链路的带宽?带宽的单位是什么?

5.什么是数据的发送时延、传播时延、排队时延和往返时延?

6.假设信号在媒体上的传播速率为2.3×100000km/s。媒体长度l100m,试计算当数据率为1Mb/s10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

7.长度为100字节的应用层数据交给运输层传送,需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送,需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送,加上首部和尾部共18字节。试求数据的传输效率。若应用层数据长度为 1000字节,数据的传输效率是多少?

 

第二章  物理层

一、学习目的

本章着重先容物理层的基本概念,数据通讯的基础常识,掌握传输媒体,模拟传输与数字传输,调制解调器和信道复用技术。本章计划6学时。

二、课程内容

2.1   物理层的基本概念

掌握物理层的功能和数据通讯的基础常识。

2.2  物理层下面的传输媒体

掌握导向传输媒体;了解非导向传输媒体

了解模拟传输系统;掌握调制解调器的组成和作用;理解几种最基本的二元制调制方法。

2.3 信道复用技术

掌握频分复用、时分复用、统计时分复用和波分复用技术的原理;了解码分复用原理。

三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1.常用的传输媒体。

2.信道复用技术。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.物理层要解决哪些问题?物理层的主要特点是什么?

2.常用的传输媒体有哪几种?各有何特点?

3.调制解调器的作用是什么?

 

第三章  数据链路层

一、学习目的

本章着重先容数据链路层的基本概念,详细讨论停止等待协议(不需要数据链路层协议的数据传输,具有最简单流量控制的数据链路层协议,实用的停止等待协议,停止等待协议的算法)。通过学习掌握数据链路层的基本常识,更加详细的了解到网络协议的作用和设计。本章计划6学时。

二、课程内容

3.1 数据链路层的基本概念

理解链路(link)和数据链路(data link)的区别;了解数据链路层的主要功能。

3.2   停止等待协议

理解完全理想化的数据传输;掌握具有最简单流量控制的数据链路层协议及算法;掌握实用的停止等待协议及算法。理解超时计时器的作用,重复帧的问题,帧的编号问题,帧的发送序号和可靠传输;掌握停止等待协议的算法。

3.3 其他协议

理解连续 ARQ 协议和选择重传 ARQ 协议的工作原理;了解滑动窗口协议的原理和最佳帧长。

三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1.停止等待协议(不需要数据链路层协议的数据传输,具有最简单流量控制的数据链路层协议,实用的停止等待协议,停止等待协议的算法)。

2.滑动窗口协议。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别?“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在?

2.考察停止等待协议算法。在接收结点,当实行步骤(3)时,若将“否则转到(6)”该为“否则转到(2)”,将产生什么结果?

3.查资料了解因特网的点对点协议 PPP的工作原理。

 

第四章  局域网

一、学习目的

本章着重先容计算机局域网络技术。局域网技术是计算机网络中重要的技术之一,其不仅涉及到基础理论,而且是实用技术中最常用、最重要的技术部分。所以,学习好这部分内容是非常重要的。本章计划9学时。

二、课程内容

4.1  局域网概述

了解局域网的特点和主要优点。

4.2  传统以太网

掌握网卡的作用;掌握以太网的工作原理CSMA/CD 协议。

了解传统以太网的连接方法;掌握集线器的原理和作用。

 

4.3  以太网的 MAC

了解MAC 层的硬件地址以及局域网全球地址的管理。

了解DIX Ethernet V2 标准的MAC帧格式。

4.4  扩展的局域网

掌握在物理层和在数据链路层扩展局域网的原理、使用的器件和优缺点。

理解透明网桥和源路由网桥的原理。

掌握网桥处理收到的帧和建立转发表的算法。

掌握以太网交换机的特点。

4.5  虚拟局域网

理解虚拟局域网的原理。

4.6  无线局域网

了解无线局域网的原理和优缺点。


三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1.以太网的工作原理。

2.局域网的扩展方式。

3.集线器、网桥和交换机的区别。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.局域网的主要特点是什么?

2.以太网是怎样工作的?

3.以太网交换机有何特点?它和集线器有何区别?

4.网桥的转发表该如何构造?

 

第五章  广域网

一、学习目的

本章主要先容广域网的基本概念和广域网提供的两种服务——数据报和虚电路,着重讨论分组转发原理。广域网技术也是计算机网络中重要的技术之一,广域网技术同局域网技术一样不仅涉及到基础理论,而且是实用技术中最常用、最重要的技术部分。本章计划6学时。

二、课程内容

5.1  广域网的基本概念

掌握广域网的构成;掌握数据报和虚电路服务的原理和优缺点

5.2   广域网中的分组转发机制

理解广域网采用层次地址结构;掌握结点交换机转发分组的过程。    

5.3  拥塞控制

理解拥塞控制的意义;掌握拥塞控制的一般原理。


三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1.数据报服务和虚电路服务的工作原理。

2.拥塞控制的原因和处理。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.简述数据报服务和虚电路服务的工作原理,并从多反面比较二者的优缺点。

2.流量控制和拥塞控制有何异同之处?为什么说“只要任意增加一些资源就可以解决网络拥塞的问题”是不正确的?

 

第六章  网络互连

一、学习目的

本章着重先容目前应用最广泛的计算机互联网络技术,讨论多个网络通过路由器互连成为一个互连网的各种问题。本章计划9学时。

二、课程内容

6.1 路由器在网际互连中的作用

掌握路由器的构成和三种常用的交换方法。

6.2  因特网的网际协议 IP

了解IP 地址的编址方法经历的三个历史阶段。

掌握分类 IP 地址的编址方法和特点;掌握IP 地址与硬件地址的区别。

掌握路由器转发分组的步骤。

了解地址解析协议 ARP 逆地址解析协议 RARP

了解IP 数据报的格式。

理解路由器和结点交换机的区别。

掌握IP层分组转发算法。

6.3 划分子网和构造超网

理解划分子网的基本思路。

掌握子网掩码的作用和使用子网掩码分组转发过程。

理解无分类编址 CIDR和特点。

6.4  下一代的网际协议 IPv6 (IPng)

了解具有更大地址空间的新版本的 IP 协议 IPv6和从 IPv4 IPv6 过渡的策略。

三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1IP地址与物理地址的关系。

2.传统的分类IP地址和无分类编址。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.作为中间系统,转发器、网桥、路由器有何区别?

2.试说明IP地址和硬件地址的区别,为什么要使用这两种不同的地址?

 

第七章  运输层

一、学习目的

运输层是整个网络体系结构中的层次之一。本章讨论TCP/IP体系中的运输协议UDPTCP。本章计划3学时。

二、课程内容

7.1 运输层协议概述

了解运输层的主要功能;理解运输层和网络层的区别。

7.2 TCP/IP体系中的运输层

了解运输层的两个协议和端口的概念。

 

7.3 用户数据报协议 UDP和传输控制协议 TCP

掌握UDPTCP协议各自的功能和优点。

三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1TCP/IP体系中运输层的作用。

2.端口的作用。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.试说明运输层的作用。网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响?

 

第八章  应用层

一、学习目的

本章主要讨论各种应用进程通过什么样的应用层协议来使用网络所提供的这些通信服务。先容域名系统、文件传送协议、远程登陆协议和最常用的因特网电子邮件,重点先容万维网的工作原理及其主要协议。本章计划3学时。

二、课程内容

8.1  域名系统 DNS

掌握域名系统DNS的基本概念和因特网的域名结构;了解用域名服务器进行域名解析。

8.2 文件传送协议

掌握文件传送协议FTP的主要工作原理。

8.3 电子邮件

掌握电子邮件系统的主要组成构件;理解简单邮件传送协议SMTP和电子邮件的信息格式。

 

8.5 万维网WWW

了解万维网WWW的概述;掌握统一资源定位符URL;理解超文本传输协议HTTP和超文本标记语言HTML

三、重点、难点提示和教学手段

(一)重点、难点提示

1.万维网的工作原理及其主要协议。

2.域名系统。

3.电子邮件。

(二)教学手段:计算机辅助教学

四、思考与练习

1.文件传送协议FTP的主要工作过程是怎样的?主进程和从属进程各起什么作用?

2.试述电子邮件的最主要的组成部分。用户代理UA的作用是什么?没有UA行不行?

 

阅读书目和参考文献

1.谢希仁编著:《计算机网络》(第4版),电子工业出版社,2004年版

2黄叔武、杨一平编著:《计算机网络工程教程》,清华大学出版社

3.彭澎编著:《计算机网络教程》,机械工业出版社

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