《计算机网络I》教学大纲.docx

计算机网络I(Computer Networks I)课程代码：3141036学分：3学时：48 （其中：课程教学学时：36,实验学时：12）先修课程：计算机科学与技术专业导论、数据结构、程序设计基础适用专业：计算机科学技术教材：谢钧，谢希仁编著，计算机网络教程（第4版），人民邮电出版社， 2014开课学院：计算机与软件学院一、课程性质与课程目标（-）课程性质计算机网络是计算机科学与技术专业的一门理论性与实践性很强的专业必修课，也 是本专业的主干课程之一，它建立在计算机与技术专业导论、数据结构、程序设计基础等 先修课程知识的基础上。通过本课程的学习，使学生深入理解计算机网络基本工作原理，打 下牢固的网络理论与技术基础，为学生以后从事计算机网络的工作和研究奠定坚实的理论及 实践基础。计算机网络是一门应用性与实践性很强的课程，本课程既培养学生分析问题、解 决问题的能力，也培养学生具备一定的实践能力。本课程重视理论与实际的结合，通过实验 和后续的综合课程设计来提高学生分析问题、解决问题的能力。（二）课程目标计算机网络课程主要介绍计算机网络的基本原理、基本构成，重点介绍网络体系结 构、网络各层次的服务和协议、网络互联原理等。课程目标包括知识目标和能力目标，具体 如下：课程目标1:掌握计算机网络的概念和网络体系结构，深入理解网络的层次化概念，理 解服务、协议的概念和关系；掌握计算机网络各层次的服务和典型协议，理解重要协议的工 作原理，理解不同协议的联系。课程目标2：深入理解网络互联的原理与方法，理解网络互联设备和IP协议的工作原理。 课程目标3：能够根据用户具体需求，规划、设计计算机网络系统，使之能够满足具体的通 信需要，提供必要的网络服务，并对之进行有效分析和评价。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中的毕业要求指标点1.4. 2.2和4.K毕业要求指标点1.4：系统掌握计算机基础理论及专业知识，包括计算机硬件、软件及 系统等方面内容，具备理解计算机复杂工程问题的能力，能够运用所学知识进行计算机问题课堂教 学实验上机课程实 践小计第一章绪论44讲授、案例、演示、 讨论课程目标1第二章物理层66讲授、演示、自学、课程目标1第三章数据链路层426讲授、讨论、自学课程目标1、3第四章介质访问控制子层6410讲授、演示、自学课程目标1、3第五章网络层6410讲授、演示、自学课程目标1-3第六章传输层628讲授、讨论课程目标1、3第七章应用层44讲授、讨论课程目标1、3合计361248注：L课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、工程、案 例等教学方法）等。五 课程考核课程考核方式包括期末考试、作业、上机实验、出勤。考核形式考核要求考核权重备注平时作业课后完成1520个习题，主要考核学生对每节课知识点 的复习、理解和掌握度，计算全部作业的平均成绩再按 10%计入总成绩。10%根据平时作业得 分取平均值或结 合平时测试情况上机实验完成5个实验，主要训练学生应用所学知识构建实验系 统，并进行实验的能力，最后按10%计入课程总成绩。10%评分细那么见附录1出勤情况点名5次以上，最后按10%计入课程总成绩。10%期末考试试卷题型包括填空题、选择题、问答题、分析题和计算 题5大类，以卷面成绩的70%计入课程总成绩。其中考 核计算机网络原理及应用基础知识及应用能力的题占 90%；考核能针对个人或职业开展的需求，采用合适的 方法，自主学习，适应开展占比10%。70%期末考试采用闭*甘、斗卷是武。六、参考书目及学习资料1. Andrew s.tanenbaum;david j.wetherall（著），严伟，潘爱民（译），计算机网络（第五版），清华大学出版社，2012.03o2.计算机网络（第3版），吴功宜，清华大学出版社，2013年1月七、大纲说明1 .主要采用多媒体教学手段，主要知识点板书与多媒体相结合，多种教学手段综合运 用。2 .课后共需完成近20道习题作业，以评价学生对所学内容的理解和应用情况。建议利 用网络教学平台自学相关内容。附录1:实验考核方式及评分细那么本实验以考查为主，考核的内容包括实验过程的表现（其中包含分析与解决问题的能力）、 实验报告的质量等。分析与解决问题的能力采用提问和现场操作的方式进行。实验成绩中出 勤、预习占10%,实验过程表现占60%、实验报告及思考题占30%。成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细那么对应的毕业 要求指标点出勤、预 习10%出勤状况， 预习评价10能按时到勤，遵守实验规定，不损坏实验设备（占 5%）；能够预习，并理解实验原理及目的（占5%）。1.4实验过程 60%实验中的表现60按照预设方案操作实验设备、仪表，正确完成实 验（占25%）；实验结果的准确性（占20%）；利 用所学知识分析解决问题的能力（占15%）o各 个实验在总分中所占权重系数以课时数为标准。2.2实验报告 30%实验报告评价30主要考察学生对实验结果进行分析和实验数据 进行处理的能力。要求报告字迹工整、格式规范 （占10%）；数据准确（占10%）；并按要求完成 相应思考题（10%）。4.1求解。毕业要求指标点2.2：应用计算机领域专业知识，能够根据给出的实际工程案例，运用 图表等工程方法发现问题、提出问题及分析问题；毕业要求指标点4.1：能够针对计算机领域的问题，选择合适的仿真实验或者测试方案。毕业要求课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求1.4/毕业要求2.2毕业要求4.1二、课程内容及教学要求本课程教学内容包括：网络体系结构、物理层、数据链路层、局域网、网络层、传输层、 应用层的服务，讨论各层的典型协议的工作原理。本课程基本要求是：深入理解网络体系结构概念，理解并掌握网络各层常见协议的工作 原理，理解网络互联的基本原理；针对常见的信息网络基础设施需求，能规划、设计计算机 网络系统，使之满足通信和资源共享的需求，并能够提供常见的网络服务。第1章绪论(-)教学内容(1)计算机网络的形成与开展计算机网络定义与分类(3)计算机网络的组成与结构(4)计算机网络拓扑结构(5)分组交换技术的基本概念(6)网络体系结构与网络协议(二)教学要求(1) 了解计算机网络在信息时代中的作用;(2) 了解因特网的开展阶段； 了解计算机网络在我国的开展情况；(4)理解因特网的组成局部；(5)理解计算机网络的分类；(6)理解网络的性能指标；(7)掌握计算机网络的分层体系结构。(8)掌握OSI七层模型和TCP/IP参考模型(三)重点与难点.重点计算机网络分类的标准和结果；计算机网络性能指标；网络体系结构。1 .难点距离尺度与传输技术的联系；发送时延与带宽；网络体系结构概念；分层结构中各层的服务 及关系。第2章物理层(-)教学内容物理层与物理层协议的基本概念；数据通信的基本概念；频带传输技术；(4)基带传输技术；(5)多路复用技术；(6)同步光纤网与同步数字体系；接入技术。(二)教学要求(1) 了解各种常见有线传输介质和无线频谱；(2) 了解 SDH 和 SONET, RS-449 接 口标准(3)理解物理层的基本概念和任务；(4)理解数据通信的基础知识；(5)理解信道复用技术；(6)掌握常见的信号编码技术； 掌握信道的极限码元传输速率、信息传输速率。(三)重点与难点1 .重点物理层提供的服务、数据通信系统基本模型、信道复用、信号编码、香农公式和恩奎斯 特公式。2 .难点傅立叶分析与传输速率、QAM技术。第3章数据链路层(一)教学内容数据链路层的基本概念； 过失产生的原因与过失控制方法；帧管理方法； 数据链路层协议的演变与开展；(5) HDLC 协议;(6) PPP 协议。(二)教学要求 了解数据链层的三个基本问题；理解数据链路层的基本概念和服务；(3)理解点对点协议PPP工作原理；(4)理解HDLC协议工作原理；(5)掌握错误检测和纠正的基本原理；(6)掌握ARQ、连续ARQ、选择重传ARQ协议的工作原理。(三)重点与难点1 .重点数据链路层的服务、流量控制机制、错误控制机制2 .难点滑动窗口原理、连续ARQ、选择重传ARQ第4章介质访问控制子层(一)教学内容局域网技术的开展与演变；(2) Ethernet基本工作原理；交换式局域网与虚拟局域网技术；(4)高速Ethernet的研究与开展；局域网互联与网桥；(6)无线局域网。(二)教学要求理解局域网的基本概念和特性；(2)理解以太网的扩展技术；理解高速以太网；(4)掌握无线局域网的特殊问题； 掌握传统以太网的拓扑结构、工作原理；(6)掌握虚拟局域网；掌握以太网的MAC层；(8)掌握无线局域网MAC协议。(三)重点与难点3 .重点以太网MAC层、无线局域网MAC层。4 .难点CSMA/CA、早期退避机制。第5章网络层(一)教学内容(1)网络层基本概念；(2)网络互联与IP协议；5 3) IPv4协议的基本内容；6 4) IPv4 地址； 路由选择算法与分组交付；(6) Internet控制报文协议；(7) IP多播与IGMP协议；(8)地址解析协议；(9) IPv6 协议。(-)教学要求(1) 了解因特网组中的多播：多播地址、多播路由选择；(2) 了解虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT；(3) 了解 IPv6： IPv6 特点、IPv6 地址；(4)理解网络层的概念和服务；理解路由的概念和原理；(6)理解因特网控制报文协议ICMP；(7)掌握因特网的路由选择协议：内部路由协议RIP和。SPF、外部路由协议BGP；(8)掌握网际协议IP： IP分组、IP地址；(9)掌握ARP协议和RARP协议；(10)掌握子网划分和构造超网技术。(三)重点与难点(4) .重点IP协议、路由器的作用和工作原理、IP分组的分片(5) .难点路由协议。第6章传输层(一)教学内容(1)传输层与传输层协议；(2)用户数据报协议UDP； 传输控制协议TCP。(二)教学要求 理解运输层协议的基本概念；(2)理解用户数据报协议UDP： UDP报文、UDP校验;(3)掌握传输控制协议TCP： TCP段、TCP连接管理、TCP可靠传输、TCP流量控制和拥 塞控制。(三)重点与难点1 .重点运输层提供的服务、UDP、TCPo2 .难点TCP拥塞控制。第7章应用层(一)教学内容(1) Internet应用与应用层协议的分类；(2)域名系统； 远程登录服务与TELNET协议；(4)电子邮件服务与SMTP协议；(5) Web与基于Web的网络应用；(6)主机配置与动态主机配置协议；(7)文件传输协议。(二)教学要求(1)理解网络应用模型：客户/服务器模型、P2P模型；(2)掌握域名系统DNS：层次域名空间、域名服务器、域名解析过程；(3)掌握文件传输协议FTP： FTP协议的工作原理、控制连接与数据连接；(4)掌握电子邮件：电子邮件系统的组成结构、电子邮件格式与MIME、SMTP协议与POP3协议；(5)掌握万维网WWW： WWW的概念与组成结构、HTTP协议。(三)重点与难点1 .重点HTTP、电子邮件、DNS、FTPo2滩点DNS查询机制、WEB体系结构。三、本课程开设的实验工程实验1:常用网络设备实验编号实验工程名称学时类型要求支撑的课程目标1常用网络设备实验1验证性必做课程目标1、32常用网络命令实验1验证性必做课程目标1、33交换机配置实验2验证性必做课程目标1、34VLAN配置实验2验证性必做课程目标1、35静态路由实验2设计性必做课程目标1、2、36动态路由实验2设计性必做课程目标1、2、37TCP传输机制分析2综合性必做课程目标1、3实验目的及要求1）认识网络设备：网卡、集线器、交换机、双绞线及其附件等。1） 了解网络拓扑结构的概念。2） 了解网络的构成。4）掌握双绞线电缆的连接制作方法5）掌握简单的对等式局域网的应用。2 .实验主要内容1）观察、认识网络设备；2）制作双绞线和水晶头；3）连接组建简单的局域网；4）测试网络连通性。3 .重难点网络设备连接。实验2：常用网络命令实验.实验目的及要求1 ）掌握常用的网络命令；）熟悉常见命令格式和执行结果。2 .实验主要内容ipconfig查看本地网络配置；1） ping测试网络连通性；netstat查看网络连接信息；2） route查看路由信息；arp查看arp信息；3） tracert跟踪路由；nslookup域名查找。3 .重难点Ipconfig 命令、ping 命令。实验3：交换机配置实验.实验目的及要求1）掌握模拟器软件的使用。2）熟悉交换机基本配置环境和配置模式。1 .实验主要内容1）配置模式下，修改交换机名称、查看当前活动的交换机配置文件。2）查看交换机接口的统计和状态信息。3）查看系统硬件的配置情况、引导镜像等。4）配置主机名称和控制端密码。5）查看mac地址表。2 .重难点模拟器软件的操作。实验4. VLAN配置.实验目的及要求1）掌握交换机vlan的基本操作；2）熟悉多交换机环境下组网的步骤。3 .实验主要内容1）在模拟器中搭建好实验拓扑环境；2）交换机vlan端口的划分和配置；3）交换机端口trunk属性的配置。4 .重难点VLAN的建立；2）交换机端口的配置。实验5.静态路由实验.实验目的及要求1）掌握路由器静态路由配置的方法；2）熟练掌握静态路由协议的使用。1 .实验主要内容1）在模拟器中搭建好实验拓扑环境；2）配置每个路由器的端口参数；3）配置每个路由器的路由表。2 .重难点1）路由器的端口配置；2）静态路由表的配置。实验6.动态路由实验.实验目的及要求1）掌握动态路由协议的原理；2）掌握动态路由协议的基本配置。3 .实验主要内容1）用模拟器制作网络拓扑；2）配置每个路由器的端口参数；3）动态路由配置。4 .重难点路由器动态路由配置方法。实验7. TCP传输机制分析.实验目的及要求1）进一步深入理解TCP工作原理；2）掌握数据包捕获工具的操作；3）用数据包捕获工具分析TCP传输过程。5 .实验主要内容1）捕获并分析TCP三次握手中的报文段；2）捕获并分析TCP连接释放中的报文段；3）捕获并分析TCP报文段及该报文确实认段；4）捕获并分析TCP连接超时重传所发送的报文段。6 .重难点TCP三次握手报文段分析。注：本课程为专业课，授课对象为大三学生，实验类型主要包括验证性和设计性实验， 均需要提交实验报告，实验报告主要包括实验目的、要求和内容，数据的分析以及思考题的 回答。实验评价内容和评分细那么参见附录1。四、学时分配及教学方法S教学形式及学时分配主要教学方法I支撑的课程目标