《计算机网络工程》课程教学大纲.docx
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《计算机网络工程》课程教学大纲
一、课程基本情况
课程编号
学分
3
学时
51
开课学期
三年级春季学期
课程名称
计算机网络工程
ComputerNetworkEngineering
课程定位
这是本专业关于计算机网络的第二门课程，主要内容是使用TCP/IP技术实现网络互连。
就业后相当一部分学生会接触到园区网络的核心设备，《计算机网络工程》围绕园区网的设计问题展开知识单元，面向具有一定网络基础知识的学生，学习园区网的设计思路和主要设备的使用配置和管理方法。
通过网络实验室的网络设备学习各种园区网技术的配置和应用方法。
是一门实践性很强的课程，培养学生的动手、综合能力，而且网络实验室的设备和实际网络环境中的网络设备是相同的，因此对学生从事相关的工作和就业的帮助很大。
课程简介
教学内容以TCP/IP体系结构和Internet的网络技术为基础，以网络核心设备涉及的协议为中心，以网络实验室的网络设备为平台，学习各种园区网技术的配置和应用方法，侧重技术的运用。
内容包括：
网络规划与设计、控制园区网中的广播流量、管理交换网络中的冗余链路、广域网接入技术、IP子网间的路由选择、园区网安全设计、局域网域Internet互联等主题。
采用项目教学法，教学过程以几个虚拟的工程项目为线索，从项目需求中提炼知识点和需要的技术进行针对性的训练，最后用一个综合项目将各专项练习的内容结合起来完成一个较复杂网络的实现。
实验课课时超过理论课，分解的专项实验包括验证、设计和综合型实验。
期末有一个大型综合实验项目检验一个学期的学习效果。
教学要求
通过对本课程的学习，应掌握园区网的组网方法、使用的网络设备，网络设备涉及的各种协议的工作原理，具备解释网络配置方法和参数的能力。
提高运用网络原理中的各种策略综合解决实际问题的能力。
通过实验，实践网络环境中在各种网络设备上配置协议参数的操作方法，训练网络设备管理、调试技巧，提高分析网络故障的能力。
能够解决园区网络构建和使用中碰到的一些实际问题。
教学特色
本课程有以下特色：
（1）以实际项目为实践背景。
（2）以网络实验室的网络设备为实践平台。
（3）实训内容与相关环境的就业需求相关度极高。
课程类型
□数学与自然科学基础课□专业基础课□专业核心课
☑专业选修课□实践课
教学方式
（单选）
□讲授为主☑实验/实践为主□专题讨论为主
□案例教学为主□自学为主□其它（为主）
授课语言
（单选）
☑中文□中文＋英文（英文授课比例%）
□英文□其它外语
考核方式
（单选）
☑考试□考查□考试+考查
成绩评定标准
期末50%，平时50%
平时成绩包括考勤、实验，实验占平时成绩的80%，考勤占20%。
教材及
主要参考资料
教材：
《网络设备互联学习指南》高峡等科学出版社
主要参考资料：
锐捷网络设备的技术资料
《计算机网络》（第5版）（谢希仁电子工业出版社）
先修课程
计算机网络
适用专业
计算机科学与技术、信息管理与信息系统
二、教学内容
第1章．概述（8学时）
教学内容包括网络基础、DHCP和Telnet协议工作原理，局域网DHCP地址管理和telnet客户服务器的配置使用两个实验。
要点是巩固网络体系结构的关键概念，掌握DHCP和telnet的部署和操作方法。
要求掌握计算机网络的核心概念，理解网络数据传输的过程，理解TCP/IP体系结构的层次结构和主要协议及局域网标准。
学会部署DHCP协议管理局域网的地址自动配置环境，学会telnet的配置和使用，理解网络实验室的拓扑结构。
第2章．交换技术（4学时）
教学内容包括互联设备、以太网技术，交换原理、交换机的管理。
要点是交换机的工作原理和帧转发方式、冲突和广播域的概念。
要求掌握RCMS的访问方法，通过实验台提供的网络设备，对测试机进行各种结构的连接实验，掌握介质和设备的关系。
熟悉交换机的各种连接概念和方法，熟悉交换机的管理特性，配置交换机的IP地址，使网络管理员可以通过TELNET对交换机进行远程管理。
第3章虚拟局域网（VLAN）（6学时）
教学内容包括VLAN的基本概念、VLAN的类型、如何在交换机上配置VLAN、VLAN间通信的方法。
要点是VLAN的IEEE802.1Q标准，trunk等关键概念的理解。
要求掌握基于端口的VLAN划分方法和利用路由器和三层交换机实现VLAN通信的方法。
第4章．局域网中的冗余链路（8学时）
教学内容包括交换网络中的冗余链路概念和问题，生成树协议STP和快速生成树协议RSTP原理，配置STP、RSTP，以太网链路聚合。
要点是生成树的原理和配置。
要求掌握生成树协议配置和端口聚合的配置方法。
能够对冗余链路进行管理设计和管理。
第5章．IP协议及子网规划（2学时）
教学内容包括网络规划与设计，网络层次化结构设计，网络设备和网络实例，IP地址的分类，IP网络的子网划分，地址的分配与聚合设计。
要点是理解层次化网络的设备和技术如何应用。
要求，通过分析实际园区网，总结园区网的结构和技术。
理解使用网络设备和网络技术的使用环境、各种设备的关键技术。
第6章．路由技术（4学时）
第7章．RIP路由协议（4学时）路由信息协议RIP
第8章．OSPF路由协议（4学时）开放最短路优先协议OSPF
教学内容包括路由概念，静态和动态路由、路由器的基本配置方法，路由协议，，缺省路由和浮动路由。
要点是理解路由器的工作原理，路由协议的工作原理。
要求掌握静态路由RIP协议和OSPF协议的配置技术。
第9章．点对点协议（4学时）
教学内容包括广域网的概念，广域网接入技术分类，广域网设备，广域网中的数据链路层协议，点对点协议PPP。
要点是理解PPP原理和认证协议及方法。
要求掌握PPP的配置方法，掌握PAP和CHAP认证协议的配置方法。
第10章．常见网络故障分析及处理（2学时）
教学内容包括网络排错思路，物理层、数据链路层、网络层和传输层及高层故障分析与处理。
要点是理解分层处理排查的基本思路。
要求能够分析典型错误，在个单项实验中逐渐积累综合排错经验。
第11章．网络规划与设计（5学时）
教学内容包括网络层次化设计的基本概念，接入层、汇聚层和核心层的基本功能和设备。
要点是理解各层的功能划分和设备选择依据。
要求在综合实验中运用层次结构实现简单的园区网配置。
完成全网互联实验。
三、课程实验
为了帮助学生更好地理解网络工作原理，提高实际网络管理和应用的能力，安排28学时的实验课，共13次。
从4个项目中提炼出20个专项训练实验。
每次实验课都安排一个明确的训练专题，要求学生完成实验指导设计的内容，提交实验报告。
其中项目2-4的实验环境均需要网络实验室网络设备实验台支持。
管理、基础：
通过两个实验学习局域网内部的地址规划管理、配置方法和网络实验台配置的基础工具telnet。
弄清网络实验室和实验台网络设备的拓扑关系。
实验1局域网的地址管理，必须有一个具有相当站点数量的局域网环境，才能模拟DHCP（动态主机地址配置协议）协议的各种复杂情况。
实验2Telnet工具的使用和实验拓扑连接与验证，telnet工具是网络管理员管理网络的基本工具，熟练使用若干telnet的客户端工具（超级终端、命令行窗口）是对网管员的基本要求。
熟悉实验台网络设备连接方法和连接介质。
项目1：
园区网络结构与组网技术
分析实际园区网，总结园区网的结构和技术。
项目2：
多办公区之间的网络连接
专项实验：
实验1实验台的使用
学习RCMS的访问方法，通过实验台提供的网络设备，对测试机进行各种结构的连接实验，掌握介质和设备的关系。
实验2交换机基本配置
熟悉交换机的管理特性，配置交换机的IP地址，使网络管理员可以通过TELNET对交换机进行远程管理。
实验3路由器基本配置
熟悉路由器的管理特性，配置路由器的IP地址，使网络管理员可以通过TELNET对路由器进行远程管理。
实验4端口聚合
配置端口聚合，增加交换机之间的传输带宽，并实现链路冗余备份。
实验5交换机堆叠
扩展端口密度，方便管理，通过一台主交换机管理交换机堆叠组的设备。
实验6生成树配置
实验6-1生成树协议STP
配置STP协议，使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。
实验6-2快速生成树协议RSTP
配置RSTP协议，使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。
项目3：
部门间网络的安全隔离
专项实验：
实验1交换机端口隔离
通过划分端口VLAN实现本交换端口隔离。
实验2跨交换机实现VLAN
通过trunk实现同一VLAN里的计算机能跨交换机进行相互通信，而在不同VLAN里的计算机系统不能进行相互通信。
项目4：
全网络的互联互通
专项实验：
实验1VLAN/802.1Q－VLAN间通信
通过3层配置实现同一VLAN里的计算机系统能跨交换机进行相互通信，不同VLAN里的计算机系统也能进行相互通信。
实验2广域网实验
实验2-1广域网协议的封装
实验2-2PPPPAP认证
在链路协商时保证安全验证。
链路协商时用户名、密码以明文的方式传输。
实验2-3PPPCHAP认证
在链路协商时保证安全验证。
链路协商时密码以密文的方式传输，更安全。
实验3静态路由
配置实现静态路由方式支持的网络互连互通，从而实现信息的共享和传递。
实验4RIP路由协议
实验4-1RIPV1配置
配置实现RIPV1协议支持的网络互连互通，从而实现信息的共享和传递。
实验4-2RIPV2配置
配置实现RIPV2协议支持的网络互连互通，实现信息的共享和传递。
实验5OSPF单区域路由
配置实现OSPF协议支持的网络互连互通，实现信息的共享和传递。
综合——验收项目复杂网络综合实现（设计）
模拟学校网络拓扑结构下的综合设计和配置实现。
以上列表中的每一个实验都按照下面结构设计实验指导：
以PPPCHAP认证实验为例
【实验名称】PPPCHAP认证。
【实验目的】掌握PPPCHAP认证的过程及配置｡
【项目背景】你是公司的网络管理员，公司为了满足不断增长的业务需求，申请了专线接入，你的客户端路由器与ISP进行链路协商时要验证身份，配置路由器保证链路建立并考虑其安全性。
【技术原理】常见广域网专线技术有：
DDN专线、PSTN/ISDN专线、帧中继专线、X.25专线等。
数据链路层提供各种专线技术的协议，主要有PPP、HDLC、X.25、Frame-relay以及AM等。
PPP协议位于OSI七层模型的数据链路层，PPP协议按照功能划分为两个子层：
LCP、NCP。
LCP主要负责链路的协商、建立、回拨、认证、数据的压缩、多链路捆绑等功能。
NCP主要负责和上层的协议进行协商，为网络层协议提供服务。
PPP的认证功能是指在建立PPP链路的过程中进行密码的验证，验证通过建立连接，验证不通过拆除链路。
PPP协议支持两种认证方式：
PAP和CHAP。
CHAP（ChallengeHandshakeAuthenticationProtocol,挑战握手协议验证协议）是指验证双方通过三次握手完成验证过程，比PAP更安全。
由验证方主动发出挑战报文，由被验证方应答。
在整个验证过程中，线路上传送的信息都进行了加密处理。
【实现功能】在链路协商时保证安全验证。
链路协商时密码以密文的方式传输，更安全。
【实验拓扑】
【实验设备】RSR20（２台）。
【实验步骤】
使用V35电缆连接两台实验路由器，DTE端接Ra，DCE端接Rb.
步骤1.基本配置。
Ruije（config）#hostnameRa!
配置路由器主机名
Ra（config）#
Ruijie（config）#hostnameRb!
配置路由器主机名
Rb（config）#
Ra（config）#interfaceserial2/0
Ra（config-if-Serial-2/0）#ipaddress1.1.1.1255.255.255.0!
配置接口地址
Ra（config-if-Serial-2/0）#noshutdown!
启用该接口
Rb（config）#interfaceserial2/0
Rb（config-if-Serial-2/0）#ipaddress1.1.1.2255.255.255.0
Rb（config-if-Serial-2/0）#clockrate64000!
在DCE端配置时钟
Rb（config-if）#noshutdown
验证测试：
（以Ra为例）
Ra#shints2/0
%UPDOWN:
InterfaceSerial1,changedstatetoup1
Serial1isup,lineprotocolisup
HardwareisHDLC4530B
Internetaddressis1.1.1.1/24
MTU1500bytes,BW2048Kbit,DLY20000usec,rely255/255,load1/255
EncapsulationHDLC,loopbacknotset,keepaliveset（10sec）
Lastinputnever,outputnever,outputhangnever
Lastclearingof"showinterface"countersnever
Inputqueue:
0/75/0（size/max/drops）;Totaloutputdrops:
0
Queueingstrategy:
weightedfair
Outputqueue:
0/64/0（size/threshold/drops）
Conversations0/2（
32
%UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceSerial1,changedstatetoupactive/max
active）
ReservedConversations0/0（allocated/maxallocated）
5minuteinputrate0bits/sec,0packets/sec
5minuteoutputrate0bits/sec,0packets/sec
0packetsinput,0bytes,0nobuffer
Received0broadcasts
0inputerrors,0CRC,0frame,0overrun,0ignored,0abort
6packetsoutput,452bytes,0underruns
0outputerrors,0collisions,3interfaceresets
0outputbufferfailures,0outputbuffersswappedout
0carriertransitions
DCD=upDSR=upDTR=upRTS=upCTS=up
步骤2.配置PPPCHAP认证｡
Ra（config）#usernameRbpassword0star!
配置对方的主机名作用户名,密码
Ra（config）#interfaceserial2/0!
进入接口配置
Ra（config-if-Serial-2/0）#encapsulationppp!
接口下封装PPP
Ra（config-if-Serial-2/0）#pppauthenticationchap!
PPP启用CHAP方式验证
Rb（config）#usernameRapassword0star!
配置对方的主机名作用户名,密码
Rb（config）#interfaceserial2/0!
进入接口配置
Rb（config-if-Serial-2/0）#encapsulationppp!
接口下封装PPP
验证测试
Ra#debugpppauthentication!
观察CHAP验证过程
PPPSerial1:
SendCHAPchallengeid=2toremote
PPPSerial1:
CHAPresponseid=2receivedfromRb
PPPSerial1:
SendCHAPsuccessid=2toremote
PPPSerial1:
remotepassedCHAPauthentication
Rb#debugpppauthentication
PPPSerial1:
CHAPchallengefromRa
PPPSerial1:
PassedCHAPauthenticationwithremote..
观察不到输出信息，按下面操作实验：
Ra上：
Ra（config）#ints2/0
Ra（config-if）#shutdown
Ra（config-if）#
%LINKCHANGED:
Interfaceserial2/0,changedstatetoadministrativelydown
%LINEPROTOCOLCHANGE:
Interfaceserial2/0,c
Ra（config-if）#noshutdown
Ra（config-if）#
PPP:
ppp_clear_author（）,protocol=TYPE_LCP
%LINKCHANGED:
Interfaceserial2/0,changedstatetoup
PPP:
serial2/0SendCHAPchallengeid=2toremotehost
PPP:
serial2/0authenticationeventenqueue,messagetype=[RECV_CHAP_CHALLENGE]
PPP:
disposeauthenticationmessage[RECV_CHAP_CHALLENGE]
PPP:
serial2/0recvCHAPchallengefromRb
PPP:
serial2/0authenticationeventenqueue,messagetype=[RECV_CHAP_RESPONSE]
PPP:
disposeauthenticationmessage[RECV_CHAP_RESPONSE]
PPP:
serial2/0CHAPresponseid=2,receivedfromRb
PPP:
serial2/0SendCHAPsuccessid=2toremote
PPP:
serial2/0remoterouterpassedCHAPauthentication.
PPP:
serial2/0PassedCHAPauthenticationwithremote.
PPP:
serial2/0lcpauthenticationOK!
PPP:
ppp_clear_author（）,protocol=TYPE_IPCP
%LINEPROTOCOLCHANGE:
Interfaceserial2/0,changedstatetoUP
Rb上观察信息：
%LINKCHANGED:
Interfaceserial2/0,changedstatetodown
%LINEPROTOCOLCHANGE:
Interfaceserial2/0,changedstatetoDOWN
PPP:
ppp_clear_author（）,protocol=TYPE_LCP
%LINKCHANGED:
Interfaceserial2/0,changedstatetoup
PPP:
serial2/0SendCHAPchallengeid=1toremotehost
PPP:
serial2/0authenticationeventenqueue,messagetype=[RECV_CHAP_CHALLENGE]
PPP:
disposeauthenticationmessage[RECV_CHAP_CHALLENGE]
PPP:
serial2/0recvCHAPchallengefromRa
PPP:
serial2/0authenticationeventenqueue,messagetype=[RECV_CHAP_RESPONSE]
PPP:
disposeauthenticationmessage[RECV_CHAP_RESPONSE]
PPP:
serial2/0CHAPresponseid=1,receivedfromRa
PPP:
serial2/0SendCHAPsuccessid=1toremote
PPP:
serial2/0remoterouterpassedCHAPauthentication.
PPP:
serial2/0PassedCHAPauthenticationwithremote.
PPP:
serial2/0lcpauthenticationOK!
PPP:
ppp_clear_author（）,protocol=TYPE_IPCP
%LINEPROTOCOLCHANGE:
Interfaceserial2/0,changedstatetoUP
步骤3.测试PPPCHAP认证成功后链路可用
在Ra和Rb上，互相ping对方的IP地址，验证连通性。
【注意事项】
在DCE端要配置时钟；
Rb（config）#usernameRapassword0star!
username后面的参数是对方的主机名；
在接口下封装ppp；
debugpppauthentication在路由器物理层up，链路尚未建立的情况下打开才有信息输出，本实验的实质是链路层协商建立的安全性，该信息出现在链路协商的过程中。
在debug命令生效后，重新shutdown端口，再做noshutdown操作，引起重新建立链路的操作，观察验证过程。
注意：
Rb#debugpppauthentication命令在特权模式下使用，如果认证不成功，显示窗口内信息不停地滚动，停下来的方法是在特权模式下使用下面命令：
Rb#nodebugpppauthentication
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