计算机科学与技术专业网络工程专业计算机网络课程

计算机科学与技术专业/网络工程专业《计算机网络》课程教学大纲1中山大学信息科学与技术学院计算机科学系中山大学信息科学与技术学院计算机科学系中山大学信息科学与技术学院计算机科学系中山大学信息科学与技术学院计算机科学系《《《《计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络》》》》课程教学大纲课程教学大纲课程教学大纲课程教学大纲课程名称：计算机网络类别：专业必修课授课对象：本科生总学时：72学时适用专业：计算机科学与技术/网络工程开课学期：三年级第一学期编写人员：张永民、审核人员：罗源明编写日期：2006年5月一、教学目的计算机网络是计算机科学系的一门重要课程，其主要的教学目标是要求学生掌握计算机网络的基本知识和基本技能，包括三个子目标：1、学习如何从基础开始建造计算机网络；2、了解计算机网络的基本概念和主要协议；3、掌握TCP/IP的工作原理；4、熟悉基本的网络编程，主要是套接字编程。二、教材选择1、教学内容概述本课程的教学内容至少应该包括物理层、数据链路层，网络层，传输层和应用层的基本功能和基本协议。物理层主要是物理介质，信号编码和通信原理。这些内容在通信系统原理中也有讲述，因此，可以简略讲解。数据链路层需要讲述HDLC和PPP协议，PPPoE可以选讲。局域网包括802.3，802.5，802.11。需要补充局域网的最新协议，例如，千兆以太网和802.11g。详细讲述透明网桥，生成树算法，交换机和VLAN。可以选讲源路由网桥。简要讲述B-ISDN,ATM协议格式和ATM层。选讲ATM的局域网仿真LANE。网络层的内容包括IP协议格式，IP地址，子网掩码，CIDR协议,ARP协议，ICMP协议,DHCP协议，RIP协议，OSPF协议和BGP协议。其中，ICMP协议,DHCP协议和BGP协议可以根据课时简略讲解。IPv6的协议格式。讲述分组交换，虚电路和数据报。简要讲述ATM协议的AAL层。传输层的内容包括UDP和TCP协议格式，TCP建立和释放连接，TCP滑动窗口算法，Nagle算法和Clark算法（解决傻瓜窗口症候），Jacobson和Karn算法（超时时间的计算），慢启动算法（拥塞控制）。可以选讲RPC协议，拥塞避免，令牌桶算法。数据传输（数据表示和数据压缩）和网络安全可以不讲或略讲。数据传输应该安排在多媒计算机科学与技术专业/网络工程专业《计算机网络》课程教学大纲2体技术中讲述。网络安全有专门课程讲述。应用层协议主要包括DNS,HTTP，SMTP，POP3，FTP协议。应用层协议只需要简单讲解原理，然后通过实验加深理解。2.教材分析下面列出的每本教材基本都包括了上述主要内容。L．L.Peterson的教材系统性较强，叙述简洁，但是其讲述方法不太适合学生自学。A．S．Tanenbaum的书讲述流畅，可读性强，更适合自学。W．Stallings的书讲述最细致。J．F．Kurose和B．A．Forouzan的书图文并茂,易于理解。D.S.Comer的书可作实验参考书。W．R．Stevens的书可以用于TCP/IP实际过程的理解。谢希仁的书描述十分详细，吴功宜的书简明扼要讲解清晰，都是很好的参考书。3.教材与参考书推荐■推荐教材L．L.PetersonB.S.Davie，计算机网络-系统方法(原书第3版)，机械工业出版社，2005A．S．Tanenbaum,计算机网络（原书第4版），2004■主要参考书W．Stallings，数据通信与计算机网络（原书第7版），2004J．F．Kurose,计算机网络-自顶向下方法和Internet特色（原书第3版），机械工业出版社，2005B．A．Forouzan，数据通信与网络（原书第3版），机械工业出版社，2005W．R．StevensTCP/IP详解（卷1-卷3），机械工业出版社，2000D.S.Comer,TCP/IP网络互连技术，卷1-卷3，清华大学出版社，1998谢希仁,计算机网络（第4版）,电子工业出版社,2003吴功宜,计算机网络,清华大学出版社,2003三、教学基本要求《计算机网络》是计算机科学的基础课程之一，其概念较多而协议也很抽象，教师在讲授本课程时应注意以下两点：1.多讲实例。可以结合日常生活中的例子进行讲解。给出一些协议中的问题让学生在课堂进行思考。2.通过实验加深理解。通过网络监视器，分析协议格式，以加深对协议的理解。四、相关课程1、先修课程通信系统原理。2、后续课程网络安全，无线通信与网络，网络系统结构，多媒体技术。其中，多媒体技术讲述了网络的一些应用层协议，XML和数据压缩等内容。计算机科学与技术专业/网络工程专业《计算机网络》课程教学大纲33、平行课程操作系统。这门课程主要是涉及网络编程的部分，即进程和线程的概念。五、教学内容与学时分配1111、、、、计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础（（（（11116666学时学时学时学时））））【基本知识点】计算机网络及其基本需求（连通性、共享性和提供公共服务）；网络体系结构：网络七层协议及其功能。TCP/IP体系结构。网络访问方式：点到点，多路访问。互连网络。三种寻址方式：单点播送，多点播送，广播多路复用技术：频分多路复用(FDM)，同步时分多路复用(STDM)，统计多路复用逻辑信道：用来连接两个应用进程。例如：请求/应答信道，消息流信道。传输方向：单工(Simplex),半双工(half-duplex),全双工(full-duplex)计算机网络分类(按地域)：SAN,LAN,MAN,WAN带宽，吞吐量，延迟【可选知识点】服务原语SAP,PCI,PDU,SDU【教学提示】本章为课程提供整体框架和基本概念，非常重要。【作业安排】每个概念都给出题目，大约需要20道题进行练习。2222、、、、物理层物理层物理层物理层(6(6(6(6学时学时学时学时))))【基本知识点】传输介质：（1）双绞线（UTP和STP,1~5类UTP）（2）同轴电缆（基带和宽带）（3）光纤（单模和多模）（4）无线介质（微波和红外线）；信号分解与合成；模拟信号调制方法：FSK,ASK,PSK,QAM数字信号编码方法：NRZ,NRZI,Manchester,DifferentialManchester,4B/5B【可选知识点】香农定理和奈奎斯特定理最后一公里链路：POTS上网，ISDN,ADSL，VSDL，CATV，宽带网【教学提示】采用实物演示将获得更好的教学效果。【作业安排】调制和编码方法需要画图练习，也可以采用MatLab模拟。香农定理和奈奎斯特定理需要计算题。3333、、、、数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层----基基基基础础础础((((8888学时学时学时学时))))【基本知识点】数据链路层的功能计算机科学与技术专业/网络工程专业《计算机网络》课程教学大纲4面向字符和面向比特成帧基本方法；HDLC和PPP协议的基本原理;SONET协议；差错检测的作用；停止-等待协议；滑动窗口协议（go-back-n,selectiveacknowledge,selectivereject）；【可选知识点】PPPoE（也可以在802.3之后讲）【教学提示】滑动窗口协议需要给出实际的算法，最好是程序。【作业安排】针对每个知识点布置题目。4444、、、、数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层----局域网局域网局域网局域网：：：：MACMACMACMAC和和和和LLCLLCLLCLLC层层层层（（（（10101010学时学时学时学时））））【基本知识点】IEEE802.3协议（10Mbps,100Mbps）；IEEE802.5协议；FDDI协议IEEE802.11协议（802.11a,802.11b）。【可选知识点】802.11g,1Gbps以太网【教学提示】除了FDDI协议，每个协议均需要详细讲解。【作业安排】针对每个知识点布置题目。IEEE802.3需要给出二进制指数退避算法的概率计算题。5555、、、、数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层----网桥网桥网桥网桥(6(6(6(6学时学时学时学时））））【基本知识点】透明网桥生成树算法第二层交换机和VLAN交换技术：数据报与虚电路；【可选知识点】源路由网桥(可选)【教学提示】透明网桥和生成树算法需要详细讲解。【作业安排】针对每个知识点布置题目。透明网桥需要在传送帧之后给出网桥转发表的内容。6666、、、、期中考试期中考试期中考试期中考试((((2222学时学时学时学时））））一般采用闭卷考试。主要测试计算机网络基本知识，物理层和数据链路层的内容。7777、、、、网络层网络层网络层网络层（（（（10101010学时学时学时学时））））【基本知识点】网络层的功能IP协议；IP地址；计算机科学与技术专业/网络工程专业《计算机网络》课程教学大纲5子网和子网掩码;CIDRARP协议,RARP协议,DHCP协议,ICMP协议路由选择协议：RIP,OSPF,BGPIPv6ATM协议：信元；ATM层和AAL层【可选知识点】B-ISDN，LANE（局域网仿真）【教学提示】RIP需讲解计算到无穷和水平分割,OSPF需要讲解分区和虚链路。BGP协议可以简讲。【作业安排】针对每个知识点布置题目。要求按照一个实际网络图利用上述算法给出路由器的路由表。8888、、、、传输层传输层传输层传输层（（（（10101010学时学时学时学时））））【基本知识点】传输层的功能UDP协议TCP协议TCP滑动窗口协议TCP协议状态图Nagle算法和Clark算法Jacobson算法和Karn算法拥塞控制和慢启动算法【可选知识点】RPC协议令牌桶算法RSVP协议【教学提示】RIP需讲解计算到无穷问题和水平分割算法,OSPF需要讲解分区和需链路。【作业安排】针对每个知识点布置题目。要求有滑动窗口的题目。9999、、、、应用层应用层应用层应用层（（（（4444学时学时学时学时））））【基本知识点】DNS协议HTTP协议FTP协议SMTP协议POP3协议【可选知识点】网络数据表示与传输网络安全和VPN【教学提示】简单讲解即可。【作业安排】针对每个知识点布置题目。11、期末考试与成绩评定期末考试采用闭卷考试，内容包括整个学期的教学内容，侧重网络层和传输层的内容。学生的总评成绩按照平时成绩（考勤，作业，实验、期中考试）和期末考试成绩进行综合评定。计算机科学与技术专业/网络工程专业《计算机网络》课程教学大纲6■学时分配说明1.上述学时分配以2学时为基本单位，不包括习题课。习题可以给出答案，并采用网络在线答疑或Email答疑解决同学对习题的疑问。因为网络内容非常丰富，可是非常紧张，应该强调网络的基本知识，让同学熟悉整体网络的构建的基本内容，而不是大而全的讲述。2.上述学时基本的课时安排，实际讲解时应该根据同学的课后反应及时进行调整。期末考试由学校统一另行安排时间。■课程实验课程实验课程实验课程实验：：：：((((VC++VC++VC++VC++))))1、协议分析：netmon的使用；2、套接字实验(DOS)：编制Echo程序；3、套接字实验(Windows):分别采用线程和Select语句编制聊天室程序；4、Windows网络命令运行结果解释：ipconfig,ping,tracert,route,arp；5、原始套接字实验：ping(路由，时间戳)，tracert；6、应用层协议实现：（1）用DNS协议进行域名解释（2）用HTTP协议下载网页和图像（3）用SMTP协议发送邮件（4）用POP3协议接收邮件（5）用FTP协议下载文件7、OSPF协议模拟软件数据流量观察（选做）。8、底层协议实现（选做）：采用NDIS协议截取和修改帧。六、参考文献本教学大纲是参照本系“数理逻辑”教学大纲的格式进行编制的。附:课程小组全部成员：罗源明，李国桢，农革，张永民，范昭赋，胡岩组长：张永民副组长：范昭赋