数据通信与计算机网络.docx

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数据通信与计算机网络

数据通信雨计算机网络

目录

计算机网络概论

一、学习目的与要求

本章主要学习网络的背景知识和基本概念。

本章作为课程的概述部分，对后继章节的内容有铺垫和引导作用，要对网络的理论知识有深入的了解和全面的认识，从而为后面的学习打好基础。

通过本章的学习，将会了解到网络的一些背景知识，这些知识将有助于网络技术的学习。

要求学生掌握简单的网络基本概念，熟悉网络理论知识，作为后面学习的基础。

二、课程内容

1.领会计算机网络的基本概念

2.了解计算机网络的基本功能

3.领会LAN、MAN和WAN的级别组成和定义

4.掌握常见的网络拓扑结构及特点

5.了解网络协议的层次结构及工作原理

6.领会OSI参考模型的基本结构

7.领会TCP/IP模型的基本组成

三、考核知识点与考核要求

1.计算机网络与Internet

识记：

计算机网络的产生与发展。

领会：

Internet，计算机网络的定义。

2.计算机网络的组成

识记：

计算机网络的软件和硬件组成。

领会：

通信子网和资源子网。

3.计算机网络功能

识记：

计算机网络的主要功能。

4.计算机网络的分类

识记：

按照覆盖范围的分类。

领会：

按照传输技术的分类。

5.计算机网络的拓扑结构

领会：

总线型、环型、星型、网状、混合拓扑。

应用：

各种拓扑结构的应用环境。

6.计算机网络体系结构简介

识记：

协议和体系结构的概念。

领会：

OSI/RM参考模型、TCP/IP参考模型。

7.计算机网络协议相关的标准化组织

识记：

网络协议标准化组织、Internet管理机构、RFC文档、Internet草案与Internet协议标准。

四、本章重点、难点

本章重点为网络的分类和拓扑结构，本章难点为OSI/RM及TCP/IP参考模型。

数据通信基础

一、学习目的与要求

本章主要学习通信系统的构成及与数据通信相关的一些基本概念，详细学习数据通信中涉及的各种技术。

通过本章的学习，要求对数据通信系统有一个初步的领会，对各类模拟和数字的通信技术有较为全面的认识。

尤其对编码技术、多路复用技术和差错控制技术要能够熟练掌握。

二、课程内容

1.掌握信息、数据、信号、模拟和数字的概念，数据传输的几种形式

2.领会数据通信系统的构成及其各部件的作用

3.掌握传输信号的几种编码形式及特点

4.掌握多路复用技术的分类及各自的特点和用途

5.掌握数据交换方式

6.掌握几种差错控制码，了解其应用场合。

三、考核知识点与考核要求

1.数据通信的基本概念

识记：

数据、信息与信号；数据通信系统。

领会：

基本的通信概念和术语。

2.数据通信的基本方式

识记：

并行传输和串行传输，单工、半双工和全双工传输。

领会：

同步传输和异步传输，基带传输与频带传输。

3.数据编码技术

应用：

数字数据用数字信号表示、数字数据用模拟信号表示、模拟数据用数字数据信号表示。

4.多路复用技术

领会：

频分多路复用技术、时分多路复用技术、波分多路复用技术。

5.数据交换方式

领会：

电路交换、报文交换、分组交换。

应用：

交换技术的比较。

6.差错检验和控制

识记：

差错类型。

领会：

差错控制的方式。

应用：

常用的检错纠错码。

四、本章重点、难点

本章重点为传输信号的编码形式、多路复用技术、数据交换方式、差错控制码。

本章难点为传输信号的编码形式、数据交换方式、差错控制码。

物理层

一、学习目的与要求

本章主要学习物理层有关的基本概念，物理层的功能，物理层下的传输介质及常用的模拟与数字传输技术，以及常用的物理层标准。

通过本章的学习，要求对物理层的概念和功能有初步的认识，对模拟及数字传输技术能够有较好的领会，熟悉常用的物理层标准。

二、课程内容

1.掌握物理层的级别概念及四个特性

2.掌握物理层标准的意义与功能

3.领会各种传输媒体的特性与应用技术

4.了解常用的物理层协议

5.了解ADSL的基本概念

三、考核知识点与考核要求

1.物理层概述

识记：

基本概念。

领会：

物理层协议。

2.传输介质

识记：

传输媒体的特性。

领会：

有线传输媒体、无线传输媒体。

3.物理层协议举例

领会：

EIARS-232接口、RS449接口标准。

4.ADSL技术

识记：

ADSL概述。

领会：

ADSL基本原理，下一代ADSL技术。

四、本章重点、难点

本章重点为物理层的无线和有线传输介质、RS232协议。

本章难点为无线传输介质。

数据链路层

一、学习目的与要求

本章主要学习数据链路层的基本理论和原理，并掌握经典的数据链路层协议工作原理及过程。

要求学生能够完成从理论到实践的学习过程，从基本的功能和方法出发，结合两个经典协议HDLC和PPP来完成本章知识的学习。

二、课程内容

1.掌握链路、数据链路的概念，数据链路层的功能

2.领会停止等待协议的工作原理与过程

3.掌握数据链路层进行差错控制的方法

4.领会数据链路层流量控制的意义与方法

5.了解面向比特数据链路层协议HDLC的帧结构与帧分类

6.掌握PPP链路协议的工作过程

三、考核知识点与考核要求

1.数据链路层概述

识记：

基本概念。

领会：

数据链路层目的、服务及功能。

2.停止等待协议

领会：

停止等待协议的原理

识记:

停止等的协议工作过程。

3.连续ARQ协议

领会：

连续ARQ的原理及工作过程。

4.流量控制

领会：

XON/XOFF方案、窗口机制。

5.面向比特的链路控制规程HDLC

识记：

HDLC概述。

领会：

HDLC帧结构。

6.Internet的链路层协议

识记：

PPP协议概述。

领会：

PPP工作过程。

应用：

PPP协议的应用实例：

PPPoE。

四、本章重点、难点

本章重点为数据链路层的功能、ARQ的工作原理、差错控制的方法、PPP的工作过程和应用。

本章难点为差错控制的方法和PPP协议。

局域网体系结构

一、学习目的与要求

本章主要学习局域网的体系结构、协议标准及拓扑结构、CSMA/CD总线网的媒体访问控制方法、高速局域网技术，以及无线局域网。

通过本章的学习，要求对有线和无线局域网的基本概念有清晰的认识，能够深入局域网的工作原理，结合实际的局域网环境进行技术分析。

二、课程内容

1.领会计算机局域网的基本概念和体系结构

2.了解常用的局域网标准：

IEEE802.3的特点

3.领会载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的工作过程

4.了解高速局域网和千兆位以太网的基本情况

5.了解无线局域网基本知识

三、考核知识点与考核要求

1.局域网概述

识记：

局域网基本概念、局域网地位、局域网特点。

领会：

局域网的应用

2.局域网的组成

领会：

服务器、工作站、网络适配器。

3.传统以太网

识记：

以太网基本概念和发展情况，CSMA/CD介质访问控制协议。

领会：

MAC地址，帧结构。

4.交换式局域网

识记：

交换式局域网概述，局域网交换机工作原理。

领会：

局域网交换机的帧转发方式。

5.快速以太网与千兆以太网技术

领会：

快速以太网、千兆位以太网、万兆以太网。

应用：

交换式局域网。

6.无线局域网

识记：

无线局域网概念，基本特性。

领会：

无线局域网的工作原理、无线局域网的协议标准。

四、本章重点、难点

本章重点为局域网体系结构、IEEE802.3、载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的工作过程，难点是CSMA/CD的工作过程。

网络层

一、学习目的与要求

本章主要学习网络层的基本功能及路由技术。

通过本章学习，要求能够对路由选择机制有一个全面的认识，对重点的路由选择算法能够深入掌握其工作原理。

另外对不同层次的拥塞控制能够有一个整体的把握和对比。

二、课程内容

1.了解广域网的概念及网络层的基本功能

2.掌握广域网提供的两种类型的服务：

数据报和虚电路

3.掌握路由选择机制、路由选择算法

4.领会拥塞控制原理及拥塞控制策略

三、考核知识点与考核要求

1.网络层所涉及的有关问题

识记：

广域网的概念。

领会：

网络层提供的服务：

数据报和虚电路服务。

2.路由选择机制

识记：

节点交换机中的路由表、路由选择的一般原理、静态路由、动态路由、距离矢量路由算法、链路状态路由算法。

3.拥塞控制

识记：

拥塞控制的概念。

领会：

拥塞控制的基本原理。

应用：

拥塞预防策略。

四、本章重点、难点

本章重点为数据报和虚电路、路由选择机制、路由选择算法、拥塞控制原理。

本章难点为路由选择机制和路由选择算法。

Internet网际层

一、学习目的与要求

本章主要学习Internet网际层的相关知识，属于该课程中的核心部分，需要深入学习，全面掌握各个知识点。

通过本章的学习，要求对网际层中的主要协议IP协议的工作原理有深入的了解，对其数据报结构、应用有全面的认识。

另外需要了解下一代IP协议，结合实际，知道其在当前网络环境中的意义。

二、课程内容

1.领会Internet网际层的功能以及在TCP/IP体系结构中的位置

2.掌握IP地址的分类

3.掌握IP地址的申请、分配管理与子网划分，子网掩码的运用

4.掌握IP数据报的格式与工作原理及作用

5.掌握IP地址与MAC地址的转换——地址解析协议ARP协议

6.领会NAT技术及其工作原理

7.领会ICMP的工作原理和作用

8.掌握Internet路由选择协议

三、考核知识点与考核要求

1.概述

识记：

IP层基本概念。

2.IP地址

识记：

IP地址及其转换。

领会：

IP地址的分配与管理。

3.IP数据报

识记：

IP数据报的格式。

领会：

IP数据报各个字段的意义。

4.地址解析协议

识记：

ARP工作原理、ARP报文格式。

应用：

ARP数据包分析。

5.NAT

识记：

NAT基本概念。

领会：

NAT工作原理及工作过程。

6.Internet控制报文协议

识记：

ICMP的作用。

领会：

ICMP的报文格式和意义。

7.Internet路由选择协议

领会：

路由信息协议RIP、开放最短路优先协议OSPF、边界网关协议BGP的基本概念、功能、应用的网络环境。

应用：

RIP和OSPF的应用区别。

四、本章重点、难点

本章重点为IP地址的分类、IP数据报的格式与工作原理、Internet路由选择协议。

本章难点为IP地址的分类和Internet路由选择协议

下一代网际协议IPV6

一、学习目的与要求

本章主要学习下一代网际协议IPv6的技术。

通过本章的学习，要求领会IPv6的产生原因、IPv6的地址与IPv6首部格式等。

通过本章的学习，学生必须重点掌握和理解从IPv4向IPv6发展的必然性，了解IPv6的新特性，掌握IPv6地址的基本结构、报文结构及与IPv4的报文差异，从而对IPv6在当前网络环境中的应用情况有较好的把握。

二、课程内容

1.领会从IPv4向IPv6发展的必然性

2.领会IPv6的新特性

3.掌握IPv6的分类及其结构4.掌握IPv6基本报头格式

5.掌握IPv6扩展报头及应用

三、考核知识点与考核要求

1.IPv6概述

识记：

IPv4地址及相关技术的局限性，IP地址技术发展的趋势必然性。

领会：

IPv6引入的的新变化和发展动力。

2.IPv6地址

识记：

IPv6地址格式；IPv6地址分类。

领会：

无状态的DHCP地址分配概念。

3.IPv6基本格式

识记：

IPv6数据报格式，基本首部的内容。

应用：

IPv6数据报实例。

4.IPv6扩展首部

识记：

IPv6中各个扩展首部字段基本情况。

领会：

IPv6中各个扩展首部字段的意义。

四、本章重点、难点

本章重点是IPv6数据报的格式，基本首部的内容。

本章的难点是IPv6数据报中的扩展首部。

传输层

一、学习目的与要求

本章主要学习有关传输层的一些概念和基础知识。

通过本章的学习，要求领会TCP协议在整个网络体系结构中的关键作用，并且了解传输层位于网络层与应用层之间，其主要功能是负责应用程序之间的通信，主要有连接端口管理、流量控制、错误处理、数据重发等工作。

二、课程内容

1.领会有关端口和插口的概念、作用和使用方法

2.领会传输层的作用和意义3.掌握关于TCP协议的基础知识

4.了解UDP协议的基础知识

三、考核知识点与考核要求

1.传输层提供的服务

识记：

传输层概述、端口。

领会：

传输层提供给高层的服务、TCP/IP协议中的传输层。

2.传输控制协议TCP

识记：

TCP的报文格式。

领会：

TCP的编号与确认，TCP的流量控制机制、TCP的差错控制、TCP的重发机制。

应用：

TCP的传输链接管理。

3.用户数据报协议UDP

识记：

UDP数据报的格式。

领会：

UDP的工作原理。

四、本章重点、难点

本章重点是端口的概念、TCP协议。

本章的难点是TCP中的流量控制和连接控制。

应用层协议

一、学习目的与要求

本章主要学习计算机网络的最高层：

即应用层的有关概念及工作原理。

通过本章的学习，要求领会应用层是如何为各种应用进程提供服务的。

二、课程内容

1.掌握应用层的基本概念，领会应用层的功能与作用

2.掌握域名系统的组成与工作原理

3.掌握电子邮件的基本组成及工作原理

4.掌握文件传输系统的工作原理与使用方法

5.了解远程终端系统的基本概念

6.领会并掌握万维网的工作原理

7.领会动态主机配置协议DHCP的原理和应用

三、考核知识点与考核要求

1.应用层协议概述

识记：

应用层的作用及意义。

2.域名系统DNS

识记：

域名概念。

领会：

域名系统的工作过程。

3.文件传输协议FTP

识记：

FTP概述。

领会：

FTP工作原理。

应用：

FTP的应用。

4.简单邮件传输协议SMTP

识记：

邮件系统基本概念。

领会：

电子邮件的工作原理、SMTP。

5.Telnet

识记：

Telnet基本概念。

6.万维网WWW

识记：

万维网概述。

领会：

HTTP、、HTML。

应用：

浏览器、动态网页技术。

7.动态主机配置协议DHCP

识记：

DHCP基本概念。

领会：

DHCP工作原理。

四、本章重点、难点

本章重点是DNS、FTP、WWW、电子邮件，难点是FTP和WWW的工作过程及协议原理。

网络安全

一、学习目的与要求

本章主要学习与网络安全相关的背景知识和网络中各类安全隐患的防范措施。

通过本章学习，能够了解网络攻击的一般步骤，熟悉常见的网络攻击技术，需要学习者对网络安全的基本概念和防范技术有初步认识。

二、课程内容

1.了解网络安全隐患

2.掌握网络攻击的一般步骤

3.掌握常见的几种网络攻击技术

4.领会常用的网络安全措施

三、考核知识点与考核要求

1.概述

识记：

网络安全的基本概念及安全防范措施

领会：

因特网中安全安全隐患的主要体现。

2.网络攻击的一般步骤

识记：

网络攻击的四个基本步骤：

准备工作、实施攻击、开辟后门、清除痕迹。

领会：

实施攻击的过程。

3.常见的攻击技术

领会：

扫描技、扫描技术、拒绝服务攻击的基本原理。

应用：

扫描技术sniffer、分布式拒绝攻击的应用

4.数据加密

识记：

加密与解密。

领会：

加密算法类型。

5.数据完整性验证

识记：

数据完整性验证概念。

6.数字签名

识记：

数字签名的基本概念及工作过程。

7.防火墙技术

识记：

防火墙基本概述。

领会：

防火墙的类型、结构。

8.入侵检测系统

识记：

入侵检测系统基本概念。

领会：

入侵检测系统的类型，入侵检测系统的构成。

四、本章重点、难点

本章重点是加密技术基本知识和网络攻击步骤，难点是入侵检测系统。

第一章计算机网络概论

考核知识点与考核要求

1.计算机网络与Internet

识记：

计算机网络的产生与发展。

产生于20世纪60年代电话网是全世界覆盖最广的通信网络电路交换。

最初采用的模式为“终端----通信线路----计算机”通信系统，此通信线路除和计算机连接的线路外还需要电话网络连接（又称拨号连接）

发展于1972年第一个协议应用程序电子邮件处理系统

包交换技术又称分组交换技术，替代电路交换通信技术。

领会：

Internet，计算机网络的定义。

利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来；以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的系统就是计算机网络。

计算机网络就是internet。

Web四大关键部件：

超文本标签语言（HTML）、超文本传输协议（HTTP）、

Web服务器和浏览器。

2.计算机网络的组成

识记：

计算机网络的软件和硬件组成。

计算机网络硬件组成：

服务器、主机或终端系统设备、通信链路

计算机网络软件组成：

网络操作系统、网络协议软件

领会：

通信子网和资源子网。

3.计算机网络功能

识记：

计算机网络的主要功能。

主要功能：

资源共享、数据通信、分布式处理、负载均衡、提高系统的可靠性和可用性

4.计算机网络的分类

识记：

按照覆盖范围的分类。

分为：

局域网、城域网、广域网

领会：

按照传输技术的分类。

分为：

广播式网络、点---点式网络

5.计算机网络的拓扑结构

领会：

总线型、环型、星型、网状、混合拓扑。

应用：

各种拓扑结构的应用环境。

总线型拓扑：

网络中的所有节点都直接连接到同一条传输介质上。

这条传输介质称为总线。

总线型网络的“广播式”传输是依赖于数据信号沿着总线向两端传播的特性来实现的。

典型的总线型网络是以太网。

总线型网络通常使用粗或细同轴电缆，采用以太网10Base2或10Base5体系结构。

优点：

电缆长度短、布线容易；工作可靠性高；增加或减少节点方便。

缺点：

系统范围受限、传输距离近。

因采用共享分布式控制策略，故障检测比较困难，隔离排除故障苦难。

环型拓扑：

在环型拓扑结构中，各个节点通过中继器连入网络，中继器之间通过点到点链路连接，使之构成一个闭合的环型网络。

环型通过数据帧遍历各个节点实现“广播式”传输。

因多个节点要共享一个环路，需要采用某种分布式访问控制策略来控制各个节点对环路的访问，一般采用基于令牌控制访问方法。

每个节点都有收发控制的访问逻辑，有一定的规则来控制节点对网络的访问。

因此，环型网络节点的结构比较复杂。

环型网络的优缺点：

优点：

所需介质长度较短和总线型网络结构相似；链路单向。

可用光纤作为传输介质；点----点链路，同一环上的不同链路可用不同的传输介质；传输中的信息最大延迟固定；每个节点只与其他两个节点由物理链路直接互连，传输控制机制较为简单，实时性强；与总线型相似，安装比较简便；物理环状要求的电缆数比总线型拓扑多，比星型拓扑少。

缺点：

一个节点出现故障可能会终止全网运行，可靠性较差。

为克服可靠性差的问题，有的网络采用具有自愈功能的双环结构，一旦一个节点不工作，则自动切换到另一个环路工作。

此时网络需对全网进行拓扑和访问控制机制的调整，因此较为复杂。

如果环路不发生断裂，它就是可靠的拓扑。

如果网络上的某处电缆发生断裂，整个网络就会瘫痪。

星型拓扑：

在星型结构的网络中，可以采用集中式访问控制和分布式访问控制两种控制策略对网络节点实施网络访问控制。

星型拓扑通常采用的电缆是非屏蔽双绞线（UTP）。

在集中式访问策略的星型网络中，中间节点既是网络交换设备，又是网络控制器，由它控制各个节点的网络访问。

典型的网络系统是基于电路交换的电话交换网络和基于分组交换的100VG—AnyLAN网络。

在基于分布式访问控制策略的星型网络中，中间节点主要是网络交换设备，采用存储---转发机制的网络节点提供传输路径和转发服务。

中间节点还可以根据需要将一个节点发送来的数据转发给其他所有的节点，从而实现“广播式”传输。

目前，大多数基于分组交换的局域网都采用这种结构，已成为网络主流技术。

与总线型和环型拓扑相比，星型拓扑具有两大优点：

容错性高于其他两种，一台计算机存在断开连接或电缆断裂，其它不受影响。

星型网络为重新配置提供了方便。

在网络中添加或移出计算机像拔插电缆一样简单。

缺点：

与总线型和环型网络相比，星型网络的电缆消耗量较大，同时需要一个中心节点（集线器或交换机）。

网状拓扑：

是一种在局域网不太常见的拓扑形式，在网状网络中，每台计算机都与网络中的其他计算机直接相连。

这些冗余的连接使网状网络成为所有拓扑中最具有容错性的一个。

如果从源端计算机到目的计算机之间有一条路径失效，信号还可以通过另一条路径到达。

这种优点被安装网状网络所需要的大量电缆的高成本和包含多台计算机的网络复杂性所抵消。

网状网络只用于对可靠性要求非常严格的场合。

混合拓扑：

指一个网络中结合了两种或两种以上标准拓扑形式的拓扑。

混合拓扑比较灵活，适用于现实中的多种环境。

广域网中通常采用混合拓扑结构。

6.计算机网络体系结构简介

识记：

协议和体系结构的概念。

协议：

计算机的最基本的功能就是资源共享、信息交换。

人们常把国际互联网叫做信息高速公路，要想在上面实现资源共享、信息交换，必须遵循一些事先制定好的规则标准，这就是协议。

计算机网络协议的定义：

协议定义了计算机网络中两个或多个通信实体之间交换信息的格式和顺序，以及信息传输过程中所应产生的各项行为的规则约定。

协议三要素：

语法：

数据与控制信息的格式、数据编码等。

语义：

控制信息的内容，需要做出的动作及响应。

时序：

事件先后顺序和速度匹配。

体系结构：

网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。

计算机网络中采用层次结构，优点：

1.各层之间相互独立2.灵活性好3.各层都可以用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层4.易于实现和维护5.有利于促进标准化。

领会：

OSI/RM参考模型、TCP/IP参考模型。

OSI/RM参考模型：

OSI参考模型本身并不是网络体系结构。

OSI模型将网络的功能分成了七部分，称之为七层：

应用层（ApplicationLayer）、表示层（PresentationLayer）、会话层（SessionLayer）、传输层（TransportLayer）、网络层（NetworkLayer）、数据链路层（DataLinkLayer）、物理层（PhysicalLayer）。

OSI参考模型的特性：

它是一种异构系统互连的体系结构，提供了互连系统通信规则的标准框架。

它定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述。

不同系统上相同层实体称为对等层实体，对等层实体之间的通信由该层协议来管理。

同一系统上相邻层之间接口定义了原语操作和低层向高层提供的服务。

定义了面向连接和无连接的数据交换服务。

直接的数据传送仅在最低层实现。

每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其它层。