《网络协议与编程技术》课程教学大纲.docx
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《网络协议与编程技术》课程教学大纲
《网络协议与编程技术》课程教学大纲
一、课程基本信息
开课单位
课程类别
专业核心课
课程名称
网络协议与编程技术/NetworkProtocolandProgrammingTechnology
课程编码
开课对象
网络工程
开课学期
学时/学分
总学时54（其中理论课学时36,实验课学时18）/学分3
先修课程
计算机网络、数据结构、操作系统
课程简介：
本课程是网络工程专业本科生开设的专业核心课之一，它从网络协议的工作原理及实现方法、典型网络应用程序编程技术的基本概念、基本原理和基本方法等知识介绍入手，使学生系统地学习并掌握TCP/IP协议族中各协议的结构、原理、功能和应用，掌握典型网络应用程序的设计思想和开发步骤，从而使学生具有运用网络协议，从事网络程序设计的基本能力，进而为以后更好应用计算机网络，开发网络应用系统打下坚实的基础。
二、课程教学目标
本课程旨在培养网络工程专业学生的网络程序设计能力，使学生在掌握网络协议和网络编程基础知识的基础上，进一步提高学生使用计算机的能力。
通过本课程的学习，使学生系统地掌握TCP/IP协议的结构和工作过程，深入地理解并掌握协议的报文格式、工作机制和工作原理，掌握网络应用程序的基本框架、工作模型、编程接口和套接口等网络程序设计的基本知识，使学生具备网络编程的基本技能和进行网络应用程序开发的基本能力，为以后更好应用计算机网络、开发计算机网络应用系统打下坚实的基础。
三、教学学时分配
《网络协议与编程技术》课程理论教学学时分配表
章次
教学主要内容
学时
分配
教学方法或手段
第一章
Internet与TCP/IP协议
2
多媒体演示
第二章
IP协议
4
多媒体演示
第三章
传输层协议UDP和TCP
4
多媒体演示
第四章
TCP/IP应用层常用协议
4
多媒体演示
第五章
网络编程基础与套接字简介
8
多媒体演示
第六章
数据链路层网络编程
4
多媒体演示
第七章
TCP/IP网络程序框架与实例
10
多媒体演示
合计
36
《网络协议与编程技术》课程实验内容设置与教学要求一览表
序号
实验项目名称
实验内容
教学要求
学时
分配
实验
类别
实验
类型
每组
人数
教学方式
评价方式
1
基本网络命令的使用与网络协议分析
1.学习ping、ipconfig、netstat、route、traceroute、host等命令使用；
2.掌握Sniffer或Wireshark的使用方法和基本特点，抓取并分析ARP、ICMP、IP数据包。
1.熟悉网络协议的工作原理和格式命令；
2.熟悉以太网帧的格式、了解ARP、ICMP、IP数据包格式。
2
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
2-3
基于winpcap的网络数据包获取技术
1.编制控制台型的程序，用winpcap捕获数据包，在屏幕打印每个数据包的时间、源地址、目标地址、数据包长度，发送网络流量；
2.数据包获取驱动程序API（.dll）的使用；
3.数据包捕获函数库（.lib）的使用。
1.熟悉winpcap相关处理函数的应用，掌握winpcap捕获数据包程序的编写；
2.熟悉winpcap相关处理函数的应用，掌握winpcap流量发送程序的编写；
3.数据包获取驱动程序API的使用；
4.数据包捕获函数库（.lib）的使用。
4
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
4
TCP流式网络通信
1.编制控制台型的程序，用socket实现TCP流式通信，分别编写客户端和服务器，服务器实现监听；
2.客户端发起通信，实现信息传送，服务端接收后在屏幕显示接收内容，并同时对此做出回复，客户端收到回复后，也在屏幕显示回复内容。
1.TCP客户端/服务器的socket通信方式；
2.编制控制台型的程序，用socket实现TCP流式通信，分别编写客户端和服务器，服务器实现监听；
3.客户端发起通信，实现一句话的传送，服务端和客户端接收到内容后在屏幕显示，并同时对此做出回复。
2
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
5
多线程网络服务实现
1.学习多线程编程，并用多线程实现并发的TCP服务器；
2.要求TCP服务器以守护进程的模式运行，当有连接到来时，服务器创建线程去处理和客户端的通信。
1.熟悉TCP服务器与多个客户端进行通信的多线程处理机制和方法；
2.熟悉守护进程的编写方法。
2
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
6
Winsock数据报通信程序设计
广播通信的实现
1.理解广播通信，掌握Winsock网络编程的方法；
2.掌握Winsock实现广播通信的一般步骤；
3.掌握Winsock通信中如何设置套接字的广播属性。
2
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
7
Winsock数据报通信程序设计
IP多播通信的实现
1.理解多播通信，掌握Winsock网络编程的方法。
2.掌握Winsock实现多播通信的一般步骤；
3.掌握Winsock通信中如何设置加入或离开一个多播组。
2
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
8
Winsock会话通信程序设计
设计一个Winsock会话通信程序：
服务器端程序进行侦听，并进入等待连接状态。
客户端尝试与服务器端连接。
连接一旦建立，服务器和客户端之间就可以进行通信。
1.学习如何利用会话套接字实现可靠的面向连接的通信过程；
2.熟练掌握几个Winsock基本函数的使用：
1Winsock基本函数：
socket（）、bind（）、listen（）、accept（）、connect（）、
shutdown（）、closesocket（）
②Winsock数据传输函数：
send（）、recv（）
2
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
9
Winsock会话通信程序设计
设计一个FTP小程序：
服务器端程序进行侦听，并进入等待连接状态。
客户端尝试和服务器端建立连接。
连接一旦建立，就可以在服务器端和客户段之间进行文件传输。
客户端提示输入待传输的文件名，该文件名可以带路径，服务器端收到文件后，将其写到相应位置。
1.学习如何利用会话套接字实现可靠的面向连接的通信过程；
2.熟练掌握几个Winsock基本函数的使用。
2
基础类
验证型
1
老
师
演
示
、
上
机
验
证
四、教学内容和教学要求
第一章Internet与TCP/IP协议（2学时）
（一）教学要求
通过本章内容的学习，了解Internet与TCP/IP协议的起源、网络标准化组织与机构、标准化过程和RFC文档，理解网络协议、网络体系结构的概念，掌握OSI参考模型、TCP/IP网络模型、TCP/IP协议的通信模型等。
（二）教学重点与难点
教学重点：
TCP/IP网络模型、TCP/IP协议的通信模型。
教学难点：
数据的封装与传递过程
（三）教学内容
第一节OSI参考模型和TCP/IP网络模型
1．OSI参考模型
2．TCP/IP网络模型
第二节TCP/IP协议的体系结构
1．网络体系结构的概念
2．TCP/IP协议的四个层次
3．TCP/IP协议中的OS边界和地址边界
第三节TCP/IP协议的工作过程
1．TCP/IP协议的通信模型
2．数据的封装与传递过程
本章习题要点：
1．OSI参考模型各层作用和工作原理；
2．TCP/IP协议的通信模型的工作原理；
3．数据通信时数据的封装与传递的过程。
第二章IP协议（4学时）
（一）教学要求
通过本章内容的学习，了解网络互联方式、IP协议的地位与IP互联网的特点，理解IP互联网原理和路由的概念，IP地址的结构、格式、分类、子网与子网掩码，掌握IP数据报格式、选项、各字段的功能、分片与重组，ICMP报文的封装与格式，地址解析协议与反向地址解析协议的工作原理及格式，常用的路由选择算法、路由表的建立与刷新及路由选择协议等。
（二）教学重点与难点
教学重点：
IP数据报格式、各字段的功能、分片与重组，ICMP报文的封装与格式。
教学难点：
路由选择协议的工作原理，路由表的建立与刷新方法。
（三）教学内容
第一节IP协议如何进行网络互联
1．网络互联方式
2．IP互联网原理
3．IP协议的地位与IP互联网的特点
第二节IP地址
1．IP地址的结构
2．IP地址的表示格式
3．IP地址的分类
4．一些有特殊用途的IP地址
5．子网与子网掩码
第三节IP数据报格式
1．IP数据报各字段的功能
2．IP数据报分片与重组
3．IP数据报选项
第四节Internet控制报文协议
1．ICMP报文的封装与格式
2．ICMP差错报文
3．ICMP控制报文
4．ICMP控制与应答报文
第五节地址解析
1．ARP协议
2．RARP协议
第六节IP数据报的路由选择
1．路由协议
2．路由选择算法
3．路由表的建立与刷新
4．路由选择协议
本章习题要点：
1．IP数据报格式、各字段的功能、分片与重组，ICMP报文的封装与格式；
2．路由选择算法的工作原理，路由表的建立与刷新方法；
3．Internet控制报文协议工作原理、封装与格式。
第三章传输层协议UDP和TCP（4学时）
（一）教学要求
通过本章内容的学习，理解端到端通信和端口号的概念，掌握UDP协议的工作原理、数据报的封装及格式，TCP连接的建立与关闭、流量控制和拥塞控制机制、超时重发机制及报文格式等。
（二）教学重点与难点
教学重点：
TCP协议和UDP协议的工作原理、数据报的封装及格式。
教学难点：
TCP连接的建立与关闭、流量控制和拥塞控制机制。
（三）教学内容
第一节端到端通信和端口号
1．端到端通信
2．传输层端口的概念
第二节用户数据报协议UDP
1．UDP数据报的封装及其格式
2．UDP校验和的计算方法
3．UDP协议的特点
第三节传输控制协议TCP
1．TCP报文段格式
2．TCP连接的建立与关闭
3．TCP的流量控制机制和拥塞控制机制
4．TCP的超时重发机制
第四节TCP与UDP的比较
本章习题要点：
1．端到端通信和端口号的概念；
2．TCP协议和UDP协议的工作原理、数据报的封装及格式；
3．TCP连接的建立与关闭、流量控制和拥塞控制机制、超时重发机制及报文格式等。
第四章TCP/IP应用层常用协议（4学时）
（一）教学要求
通过本章内容的学习，了解FTP协议支持的文件类型和文件结构，理解E-mail的工作原理，掌握FTP的工作原理、SMTP协议原理、POP3协议原理、电子邮件报文的格式、多用途因特网邮件扩展MIME协议的原理。
（二）教学重点与难点
教学重点：
FTP的工作原理。
教学难点：
SMTP协议原理及POP3协议原理。
（三）教学内容
第一节文件传输协议FTP
1．FTP简介
2．FTP支持的文件类型和文件结构
3．FTP的工作原理
4．FTP命令和应答
5．FTP工作实例
第二节电子邮件的工作原理及其协议
1．TCP/IP协议下的E-mail的工作原理
2．SMTP协议原理与工作实例
3．POP3协议原理与工作实例
4．电子邮件报文的格式与实例
5．多用途因特网邮件扩展MIME
本章习题要点：
1．FTP命令和应答；
2．FTP的工作原理；
3．SMTP协议原理；
4．POP3协议原理；
5．电子邮件报文的格式。
第五章网络编程基础与套接字简介（8学时）
（一）教学要求
通过本章内容的学习，了解什么网络应用程序，理解套接口的概念，掌握TCP/IP应用程序模型的工作原理，套接口的分类、套接口编程原理、Winsock套接口错误的处理机制及WinsockAPI中套接口与连接的建立、数据传输、连接与套接口的关闭等基本函数用法。
（二）教学重点与难点
教学重点：
TCP/IP应用程序模型的工作原理，WinsockAPI中套接口与连接的建立、数据传输、连接与套接口的关闭等基本函数用法。
教学难点：
套接口编程原理，Winsock套接口错误的处理机制。
（三）教学内容
第一节网络应用程序的概念
1．什么是网络应用程序
2．网络应用程序的标识问题
3．客户/服务器模型
第二节TCP/IP应用程序工作模型与网络编程接口
1．TCP/IP应用程序工作模型
2．WindowsSockets简介
3．WindowsSockets规范的目标及几个相关概念
第三节套接口的概念及其编程原理
1．套接口（Socket）
2．套接口（Socket）的分类
3．套接口编程原理
4．Winsock套接口编程时对错误的处理机制
5．网络字节顺序
第四节WinsockAPI基本函数――套接口与连接的建立
第五节WinsockAPI基本函数――数据传输
第六节WinsockAPI基本函数――连接与套接口的关闭
本章习题要点：
1．客户/服务器模型及TCP/IP应用程序工作模型；
2．套接口的分类及编程原理；
3．WinsockAPI基本函数的用法。
第六章数据链路层网络编程（4学时）
（一）教学要求
通过本章内容的学习，掌握WinPcap接口函数，WinPcap捕获数据包程序的编写，WinPcap流量发送程序的编写等。
（二）教学重点与难点
教学重点：
基于WinPcap数据的数据包捕获和发生。
教学难点：
WinPcap数据的数据包捕获。
（三）教学内容
第一节数据链路层编程概述
第二节WinPcap编程及接口函数简介
1．WinPcap编程简介
2．WinPcap接口函数简介
第三节WinPcap捕获数据包程序的编写
第四节WinPcap流量发送程序的编写
第五节基于WinPcap的Packet32程序设计
本章习题要点：
1．WinPcap接口函数的用法；
2．WinPcap捕获数据包程序的编写；
3．WinPcap流量发送程序的编写。
第七章TCP/IP网络程序框架与实例（10学时）
（一）教学要求
通过本章内容的学习，掌握面向连接的客户/服务器程序工作流程、无连接的客户/服务器程序工作流程，掌握基于TCP的客户/服务器通信程序、基于UDP的客户/服务器通信程序的开发过程等。
（二）教学重点与难点
教学重点：
面向连接的和面向无连接的客户/服务器程序工作流程，TCP协议和UDP协议的数据输出过程，基于TCP和UDP的接口编程。
教学难点：
广播和多播。
（三）教学内容
第一节网络应用程序的基本工作流程
1．面向连接的客户/服务器程序工作流程
2．无连接的客户/服务器程序工作流程
第二节基于TCP的客户/服务器通信程序实例
1．实例程序说明
2．服务器端程序
3．客户端程序
第三节基于UDP的客户/服务器通信程序实例
1．实例程序说明
2．服务器端程序
3．客户端程序
本章习题要点：
1．面向连接的和面向无连接的客户/服务器程序工作流程；
2．基于TCP和UDP的接口编程；
3．服务器端程序和客户端程序。
五、教学方法或手段
本课程在教学中注重理论联系实际，突出学生的主体地位，帮助学生构建科学的知识体系，强调培养学生分析解决问题能力，提高学生综合素质。
根据本课程的性质和特点，该课程注重教学方法多样化和教学手段现代化。
在教学方法上，注重因地制宜，因材施教，全面实施基于问题、基于任务的教学方法改革，采用课堂讲授、小组讨论、网上交流、集体答疑等多种手段并举的方法，加强学生对重点和难点问题的理解和掌握，增强学生编程综合能力。
六、考核方式及评价要求
本课程考核采取过程性考核与结果性考核相结合方式，评价学生综合运用知识的能力。
过程性考核内容主要包括出勤率、课堂回答问题情况、实验完成情况和平时的随机测试等组成，结果性考核主要包括期末考试情况。
各项分数比例为：
总评成绩=平时学习表现（20%）+实验与课程设计（30%）+期末考试成绩（50%）。
本课程以考察学生掌握网络协议的基本概念，TCP/IP协议族各协议的结构、工作原理、功能和应用，运用网络编程的原理进行基本网络程序开发的能力为目的，考核主要内容包括：
⑴学生对网络协议中基本概念的掌握程度；
⑵学生对TCP/IP协议族各协议的结构、工作原理、功能和应用的掌握程度；
⑶学生对简单网络应用系统开发的掌握程度。
七、教材及教学主要参考书
推荐教材：
《TCP/IP网络编程》，任泰明主编，西安电子科技大学出版社，2014年1月第2版。
参考书目：
《TCP/IP协议及网络编程技术》，罗军舟主编，清华大学出版社，2004年10月第1版。
《TCP/IP协议与网络编程》，任泰明主编，西安电子科技大学出版社，2004年4月第1版。
《TCP/IP详解卷1：
协议》，W.RichardStevens主编，机械工业出版社，2000年8月第1版。
《TCP/IP详解卷2：
实现》，W.RichardStevens主编，机械工业出版社，2000年8月第1版。
《TCP/IP协议分析与应用》，杨延双主编，机械工业出版社，2008年5月第1版。
《Java网络编程精解》，孙卫琴主编，电子工业出版社，2008年4月第1版。
八、说明
为响应学校实现校企联合培养应用型人才的要求，本课程大纲编制过程中邀请了合肥清默网络技术有限公司的于康技术总监参与，并严格落实企业人员参与讲授部分理论课和实验课，其中理论课部分：
TCP/IP网络程序框架与实例（共10学时）；实验课部分：
基于winpcap的网络数据包获取技术，多线程网络服务实现，IP多播通信的实现（共8学时）等教学内容建议有企业人员来讲授。
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