《计算机网络》课程教学大纲.docx
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《计算机网络》课程教学大纲
《计算机网络》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：
16168003
课程名称：
计算机网络
英文名称：
ComputerNetwork
课程类别：
专业必修课
学时：
总学时48，其中实验课时8学时
学 分：
3
适用对象:
信息学院计算机专业，软件工程专业的本科学生
考核方式：
考试
先修课程：
计算机组成原理、操作系统
二、课程简介
计算机网络课程是面向计算机专业及其相关专业的大学本科学生开设的专业必修课。
计算机网络技术是计算机技术和通信技术密切结合并迅速发展的新技术，在信息社会中得到了极其广泛的应用。
计算机网络技术在整个计算机学科教育中占有重要的地位。
学习计算机网络技术知识，将为本专业后继课程的学习打下良好的基础。
计算机网络技术涉及数据通信、网络理论、各类网络标准协议及众多相关技术，为便于学生全面了解和掌握网络技术，本课程以下包括几个方面的内容：
计算机网络概论；网络体系结构与网络协议；计算机网络的物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层以及网络安全与网络管理技术等。
本课程是一门理论与实践性相结合的课程，在掌握网络原理的同时，还需要进行一定的实践操作训练。
Computernetworkcourseisacompulsorycourseforundergraduatestudentsmajoringincomputerandotherrelatedfields.Computernetwork,beinganewtechnologyborderingcomputertechnologyandcommunicationtechnology,isdevelopingrapidlyandwidelyappliedintheinformationsociety.Itoccupiesanimportantpositionintheoverallcomputerscienceeducation.Agoodcommandofitcanlayasolidfoundationinthefollowingcoursestudyofthismajor.Computernetworktechnologyinvolvesdatacommunication,networktheory,networkstandardagreementsandmanyotherrelatedtechnologies.Themajorcontentsofthiscourseinclude:
computernetworksurvey,networksystematicstructureandnetworkagreement,physiclayer,datachainlayer,networklayer,transmissionlayer,andapplicationlayerofcomputernetwork,networksecurityandnetworkmanagementtechnology,etc.Asthiscoursecombinestheoryandpractice,certainamountofpracticaldrillisrequiredbetweenlearningnetworkmechanism.
三、课程性质与教学目的
本课程是为我校计算机专业、信息专业和电子商务专业学生开设的一门理论和实践相结合的专业必修课，旨在培养学生能够掌握网络最基本的工作原理，学会处理网络问题最基本的方法，了解和熟悉网络发展的前沿技术和应用需求，使学生面对不断变化的技术，具有跟踪、学习的基础和能力，同时还要求学生能够掌握一定的计算机网络应用的技能，通过计算机网络的实验，获取系统级的分析、设计、管理和应用的能力。
为今后进一步学习计算机网络的相关知识和应用打下坚实的基础。
通过计算机网络技术的介绍，课程思政方面引入以下三点内容：
树立共享发展理念：
通过对网络资源共享的概念和基本要求的介绍，介绍网络资源共享对个人、企业、组织、国家的好处，教育学生要树立共享发展理念，学会与他人共享网络资源，以实现网络资源效用的最大化。
做文明守法的网民：
通过列举案例进行分析，教育学生要增强守法意识，进入网络空间要严格遵国家法律，做一个文明守法的网民。
增强网络安全防范意识：
通过举例案例来分析网络的安全威胁因素，教育学生要增强网络安全防范意识，切实保证个人、国家网络信息安全。
四、教学内容及要求
第一章计算机网络概论
（一）目的与要求
1.了解计算机网络的形成与发展过程
2.掌握计算机网络的定义与分类方法
3.掌握计算机网络的组成与结构的基本概念
4.掌握计算机网络的拓扑结构的定义、分类和特点
5.了解典型的计算机网络
6.了解网络计算研究与应用的发展
（二）教学内容
第一节计算机网络的形成与发展
1．主要内容：
1.计算机网络发展阶段的划分
2.计算机网络的形成
3.网络体系结构与协议标准化的研究
4.Internet的应用与高速网络技术发展
5.宽带网络与全光网络技术的研究与发展
2．基本概念和知识点
网络各发展阶段特征，高速，宽带网的认识。
3、问题与应用
计算机网络的发展趋势如何？
计算机网络的新技术除了教材上提到的以外，你还知道哪些？
第二节计算机网络定义与分类
1．主要内容：
1.计算机网络定义的基本内容
2.计算机网络的分类
2．基本概念和知识点
网络的定义和种类
3．问题与应用
你所接触到的网络有哪些类型？
第三节计算机网络的组成与结构
1.主要内容：
1.资源子网的概念
2.通信子网的概念
3.现代网络结构的特点
2.基本概念和知识点
1.区分按照功能划分不同子网的特点，
2.了解现代网络结构中通信子网和资源子网的变化和发展。
3.问题与应用
从网络发展来看，通信子网的构成有哪些变化？
第四节计算机网络的拓扑构型
1.主要内容：
1.计算机网络拓扑的定义
2.计算机网络拓扑的分类
2.基本概念和知识点
各种不同的网络拓扑结构的特征和种类。
3.问题与应用
1.你接触到了哪些网络的拓扑结构，这些不同的网络拓扑结构对网络性能会有什么样的影响？
2.谈谈你在进行网络连接的时候的经验和技巧。
第五节典型的计算机网络
1.主要内容：
ARPnet；NSFnet；Internet；Internet2.
2.基本概念和知识点
了解各典型计算机网络的功能特点和作用，包括其发展历程。
第六节网络计算研究与应用的发展
1.主要内容：
1.网络就算的基本概念
2.移动计算网络的研究与应用
3.多媒体网络的研究与应用
4.网络并行计算的研究与应用
5.存储区域网络的研究与应用；
2.基本概念和知识点
网络计算的概念和内涵，网络计算的应用领域
3.问题与应用
进一步了解网络的Qos,DiffServ,MPLS技术的原理与应用。
（三）课后练习
1.计算机网络的发展可以划分为几个阶段？
各阶段的特点是什么？
2.什么是公用数据网PDN？
为什么要发展公用数据网？
3.现代网络结构的特点是什么？
4.按照资源共享的观点定义的计算机网络应具备那几个主要特征？
（四）教学方法与手段
本章教学借助多媒体课件采用集中面授的方式进行。
通过对计算机网络发展的概述，介绍当前我国计算机网络技术发展的重大成就，激发学生爱国自豪感和自信心，鼓励学生学好计算机网络技术，不断进行技术创新，为我国计算机技术发展做出贡献。
第二章网络体系结构域网络协议
（一）要求：
1.掌握：
协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念
2.掌握：
网络体系结构的层次化研究方法
3.掌握：
OSI参考模型及各层的基本服务功能
4.掌握：
TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务功能及主要协议
5.了解:
OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较
6.了解：
网络协议标准组织，以及RFC文档与Internet协议标准的指定过程
（二）教学内容
第一节网络体系结构的基本概念
1.主要内容：
1.网络协议的概念
2.协议、层次、接口与体系结构的概念
3.网络体系机构的研究方法
2.基本概念和知识点
网路分层体系结构的方法和原则
3.问题与应用
理解网络体系结构的概念，会用体系结构的观点解释网络各层次的功能作用
第二节OSI参考模型
1.主要内容：
1.OSI参考模型的基本概念
2.OSI参考模型的结构
3.OSI参考模型各层的功能
4.OSI环境中的数据传输过程
5.面向连接服务与无连接服务
2.基本概念和知识点
OSI参考模型的分层体系结构和功能，网络服务的不同类型与特点。
3.问题与应用
为什么要进行网络体系结构的分层？
第三节TCP/IP参考模型
1.主要内容：
1.TCP/IP参考模型的发展
2.TCP/IP参考模型各层的功能；
2.基本概念和知识点
TCP/IP各层的功能与特点。
3.问题与应用
TCP/IP协议在网络中的作用是什么？
第四节OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较
1.主要内容：
1.对OSI参考模型的评价
2.对TCP/IP参考模型的评价；
2.基本概念和知识点
OSI与TCP/IP参考模型的异同点
3.问题与应用
能够正确评价TCP/IP与OSI模型在应用领域的地位。
第五节网络与Internet协议标准组织与管理机构
1.主要内容：
1.网络协议标准组织
2.RFC文档、Internet草案与Internert协议标准
3.Internet管理机构
2.基本概念和知识点
了解国际标准化组织与管理机构对于网络标准化建设的作用和贡献。
（三）思考与实践
1．计算机网络采用层次结构的模型有什么好处？
2．ISO在制订OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？
3．描述在OSI参考模型中数据传输的基本过程
4．试比较面向连接和无连接服务的异同点。
5．比较OSI和TCP/IP的异同点。
（四）教学方法与手段
本章教学借助多媒体课件采用集中面授的方式进行。
通过层次化的计算机网络模型，结合我国在该领域的研究和贡献，吸引同学科学探索计算机网络相关知识。
第三章物理层
（一）要求：
1.掌握：
物理层与物理层协议的基本概念
2.掌握：
数据通信的基本概念
3.了解：
传输介质类型与主要特性
4.了解：
无线与卫星通信技术的基本概念
5.掌握：
数据编码的类型和基本方法
6.了解：
基带传输的基本概念
7.掌握频带传输的基本概念
8.了解：
多路复用的分类与特点
9.掌握：
同步数字体系SDH的基本概念
（二）教学内容
第一节物理层与物理层协议的基本概念
1.主要内容：
1.物理层的基本概念
2.物理层基本服务功能
3.物理层向数据链路层提供服务
2.基本概念和知识点
物理层的基本服务功能和向数据链路层的服务
3.问题与应用
了解物理连接的建立、维护和释放；物理层连接的类型和方式。
第二节数据通信的基本概念
1.主要内容：
1.信息、数据与信号
2.数据传输类型与通信方式
3.传输介质的主要类型
2.基本概念和知识点
信号的概念数据通信的方式和技术。
3.问题与应用
能识别传输介质的种类和模拟信号与数字信号的波形特征，能够解释三种通信方式，深刻理解同步技术的概念和技术原理。
第三节数据编码技术
1.主要内容：
1.数据编码类型
2.模拟数据编码方法
3.数字数据编码方法
4.脉冲编码调制方法
2.基本概念和知识点
模拟数据和数字数据的编码方法，脉冲编码调制方法
3.问题与应用
会描述各种编码的波形表示，了解PCM的采样量化与编码原理。
第四节基带传输技术
1.主要内容：
1.基带传输的定义
2.通信信道带宽对基带传输的影响
3.数据传输速率的定义与信道速率的极限
2.基本概念和知识点
了解奈氏准则和香农定理
3.问题与应用
能分析信道速率和影响因素以及信道速率的计算。
第五节频带传输技术
1.主要内容：
1.电话交换网的结构
2.频带传输的定义
3.调制解调器的基本工作原理
2.基本概念和知识点
频带传输的定义和移频键控方式的调制解调器工作原理
3.问题与应用
调制解调器的速率与什么有关，量化噪声对于调制解调器的的速率影响如何？
第六节多路复用技术
1.主要内容：
1.多路复用技术的分类
2.频分多路复用
3.波分多路复用
4.时分多路复用
2.基本概念和知识点
多路复用技术的基本原理
3.问题与应用
多路复用技术在数据传输中的应用有哪些？
第七节广域网中的数据交换技术
1.主要内容：
1.线路交换方式
2.存储转发交换方式
3.数据报方式
4.虚电路方式
5.ATM交换方式
2.基本概念和知识点
各种不同的数据交换技术的特点和工作原理。
3.问题与应用
举例说明不同的数据交换方式在数据传输中的实际应用。
第八节同步数字体系SDH
1.主要内容:
1.SDJ发展的背景
2.SDH速率体系
3.SDH复用结构
4.SDH的主要技术特点
2.基本概念和知识点
SDH的概念和体系结构，SDH进行复用的技术标准和原理
3.问题与应用
谈谈SDH同步数字体系的发展趋势和应用前景。
（三）思考与实践
1.举例说明数据与信号之间的关系
2.通过数据线的认识，比较说明双绞线，同轴电缆和光缆三种常用传输介质的特点。
3.控制字符SYN的ASCII编码为0010110，画出SYN的FSK,NRZ,曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码4种编码方法的信号波形。
4.对于脉冲编码调制PCM来说，如果要队频率为600HZ的某种语音信号进行采样，传送PCM信号的信道带宽为3KHZ，那么采样频率f取什么值时，采样的样本就可以包含足够重构原语音信号的所有信息。
5.试说明调制解调器的基本工作原理。
6.多路复用技术主要类型和特点是什么
7.SDH作为一种全新的传输网体制，它具有哪几个主要的特点？
（四）教学方法与手段
本章教学借助多媒体课件采用集中面授的方式进行。
引入通信技术发展历史，以及华为、中兴等企业发展过程，激励同学科学报国、技术报国的意愿。
第四章数据链路层
（一）要求：
1.了解：
数据传输过程中差错产生的原因与性质
2.掌握：
误码率的定义与差错控制的方法
3.掌握：
数据链路层的基本概念
4.了解：
面向字符型数据链路层协议实例－BSC
5.掌握:
面向比特型数据链路层协议实例－HDLC
6.掌握：
Internet中的数据链路层协议
（二）教学内容：
第一节差错产生与差错控制方法
1.主要内容：
1.设计数据链路层的原因
2.差错产生的原因和差错类型
3.误码率的定义
4.检错码与纠错码
5.循环冗余编码的工作原理
6.差错控制机制
2.基本概念和知识点
设计数据链路层原因、目的和作用，数据传输中差错的产生检测和控制机制，CRC的工作原理和计算方法。
3.问题与应用
会利用CRC原理计算带有校验码的数据编码。
第二节数据链路层的基本概念
1.主要内容：
1.物理线路与数据链路
2.数据链路控制
3.数据链路层向网络层提供的服务
2.基本概念和知识点
数据链路层的6个主要功能要点，包括：
链路管理，帧同步，流量控制，差错控制，透明传输和寻址；向网络层提供的3类服务，包括：
面向连接确认服务、无连接确认服务和无连接不确认服务。
3.问题与应用
请你根据数据链路层的功能特点，分析和解释数据传输在数据链路层的工作原理。
第三节面向字符型数据链路层协议实例
1主要内容：
1.数据链路层协议的分类
2.面向字符型协议实例－BSC
2．基本概念和知识点
数据链路层面向字符型和面向比特型的基本种类，面向字符型协议的缺陷，BSC的报文格式及其执行过程。
第四节面向比特型数据链路层协议实例－HDLC
1．主要内容：
1.HDLC产生的背景
2.数据链路的配置方式和数据传送方式
3.HDLC的帧结构
4.数据链路层的工作过程
2.基本概念和知识点
数据链路层的非平衡配置方式和平衡配置方式；HDLC的帧结构和工作过程。
数据链路层与物理层的关系。
3.问题与应用
能够分析HDLC帧中各字段的意义，熟悉HDLC比特填充和删除的工作过程。
第五节Internet中的数据链路层
1.主要内容：
1.Internet数据链路层协议
2.SLIP协议
3.CSLIP协议
4.PPP协议
2.基本概念和知识点
SLIP协议和PPP协议在Internet数据链路层的作用，SLIP协议、CSLIP协议和PPP协议的帧格式及其数据控制原理。
3.问题与应用
请根据PPP的帧结构说明PPP协议的应用及其工作原理。
（三）思考与实践
1.在物理线路上传输比特流过程中造成传输差错的主要原因是什么？
差错的类型和特点有哪些？
2.检错码与纠错码的主要区别是什么，是否采在网络中应当尽量采用纠错码来保证数据的正确接收？
3.某一个数据通信系统采用CRC校验方式，并且生成多项式的二进制比特序列为11001，目的结点收到的二进制比特序列为110111001，情判断传输过程中是否出现了差错？
为什么？
4.数据链路层服务功能主要可以分为哪3类，试比较它们的区别。
5.根据你的理解说出当前网络4个最主要的应用领域。
6.面向比特数据链路层协议的有点主要有哪些？
7.在数据帧的传输过程中，为什么要采用0比特填充和删除，试说明它的工作原理。
8.试说明PPP协议的应用范围，帧结构方面的特点与有缺点的比较。
（四）教学方法与手段
本章教学借助多媒体课件采用集中面授的方式进行。
第五章介质访问控制子层
（一）要求：
1.了解：
局域网与城域网的主要技术特点
2.了解：
局域网拓扑结构的类型与特点
3.了解：
IEEE802参考模型与介质访问控制子层协议的基本概念
4.掌握：
Ethernet局域网的基本工作原理
5.掌握：
高速局域网、交换局域网、虚拟局域网的工作原理
6.了解：
无线局域网的基本工作原理
7.掌握：
网桥的基本工作原理
（二）教学内容：
第一节局域网与城域网的基本概念
1.主要内容：
1.决定局域网与城域网性能的三要素
2.局域网拓扑结构类型与特点
3.传输截至类型与介质访问控制方法
4.IEEE802参考模型
2.基本概念和知识点
网络拓扑，传输介质和介质访问控制对局域网的影响，总线型，环型，星型拓扑结构特点和CSMA/CD,令牌总线，令牌环方法的访问控制方法。
IEEE802模型基本内容。
3.问题与应用
能识别不同的网络拓扑结构及其各自在局域网中的功能特点。
第二节Ethernet局域网
1.主要内容：
1.Ethernet的发展
2.Ethernet帧结构与帧发送、接受流程分析
3.Ethernet实现方法
4.Ethernet物理地址
5.网络协议分析器及其应用
2.基本概念和知识点
以太网的发展历程及其意义，以太网的访问控制方法，CSMA/CD的工作过程原理分析，冲突的产生，检测和控制机制，以太网帧结构分析和数据接受流程分析，以太网卡的功能和结构，物理地址的概念，网络分析器的工作原理。
3.问题与应用
能应用CSMA/CD原理分析以太网的数据传输和控制机制。
第三节令牌总线
1.主要内容：
1.令牌总线的工作原理
2.令牌总线的环维护工作
3.令牌总线的主要特点
2.基本概念和知识点
IEEE802.4标准的内容，TokenBus的介质访问控制方法与相应的物理规范，TokenBus的结点中的环维护的工作过程的要点
3.问题与应用
分析令牌总线与总线连接的网络的区别。
第四节令牌环网与光纤分布数据接口
1.主要内容：
1.令牌环网的工作原理
2.IEEE802.5标准
3.光纤分布式数据接口
2.基本概念和知识点
IEEE802.5标准的内容，TokenRing的物理结构和基本工作过程。
FDDI的网络结构和作用，FDDI的技术特点和协议标准。
3.问题与应用
能描述令牌环的工作原理和它与令牌总线的区别。
进一步了解FDDI技术特征及其应用。
第五节高速局域网的工作原理
1.主要内容：
1.高速局域网的研究方法
2.快速以太网
3.千兆以太网
4.10Gb/s以太网
2.基本概念和知识点
高速局域网的解决方案，快速以太网的标准IEEE802.3u的内容，FastEthernet的协议结构，100BASE-T的3种传输介质标准。
千兆以太网的设计原理和组网方案，千兆以太网的协议结构，千兆以太网的4种传输介质的标准，10G以太网的特点和物理层协议内容。
3.问题与应用
请总结三种高速以太网的结构特点和应用。
第六节交换式局域网的工作原理
1.主要内容：
1.交换式局域网的基本结构
2.局域网交换机的工作原理
3.局域网交换机的技术特点
2.基本概念和知识点
交换式局域网的核心设备交换机的结构和工作过程；交换机的地址映射和帧转发方式，交换式以太网的组网方案和技术优势。
3.问题与应用
你曾经涉及的局域网是那种类型，其组网方法和工作原理是什么？
第七节虚拟局域网的工作原理
1.主要内容：
1.虚拟网络的概念
2.虚拟局域网的实现技术
2.基本概念和知识点
VLN的技术基础性能优势，VLN的物理结构与逻辑结构，VLN的组网方法和4种VLN成员的定义。
3.问题与应用
查看网络资源，学习VLN的组网和基本配置方法。
第八节无线局域网
1.主要内容：
1.无线局域网的应用
2.红外无线局域网
3.扩频无线局域网
4.无线局域网标准IEEE802.11
2.基本概念和知识点
无线局域网的4个应用领域，红外无限局域网的技术和特征；扩频无线局域网的跳频通信原理和直接序列扩频通信原理，IEEE802.11的层次模型结构和基本工作原理。
3.问题与应用
进一步了解无线局域网的应用及其技术发展前景
第九节局域网互联与网桥的基本工作原理
1.主要内容：
1.局域网互联的基本概念
2.网桥的基本工作原理
3.网桥的层次结构
4.网桥的路由选择策略
5.网桥与广播风暴
6.多端口网桥与第二层交换
2.基本概念和知识点
局域网互联的应用环境，网桥连接局域网的功能原理，网桥的基本特征，网桥的分类，网桥的协议结构和工作原理，网桥对于广播风暴的控制作用和应用原理。
网桥与交换机的工作原理的异同。
3.问题与应用
网桥的应用，网桥对数据的过虑转发功能的理解和分析。
（三）实践环节与思考与实践
1.局域网的拓扑结构主要分为哪3类，如何理解他们之间的关系。
2.介质访问控制方法的角度来看，局域网的分类有哪些，它们的主要特点是什么？
3.试说明IEEE802.2标准与802.3,802.4,802.5标准之间的关系
4.结合以太网的帧结构，分析CSMA/CD的发送与接收的工作原理。
5.试说明局域网交换机的基本工作原理
6.虚拟局域网在组网方式上可以分为哪集中基本类型，它们的特点是什么？
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