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計算機網絡教學大綱
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中文名稱
計算機網絡
英文名稱
Computer Networks
課程編號
CSE020383
課程類別
專業基礎課程
適用專業
計算機科學與技術、軟件工程、物聯網工程、大數據科學與技術
開課時間
第三學期
總學時及學時分配
56
理論教學
40
實踐
16
總學分
3.5
預修課程
操作系統（COM03251C）
1
課程目標
本課程是專業基礎核心課程，使學生掌握計算機網絡的基礎理論、基本原理、基本技術和重要術語，掌握計算機網絡的體系結構和典型網絡協議，理解典型網絡設備的工作原理，了解典型網絡設備的組成和特點。
本課程理論和實踐相結合，使學生在掌握理論的基礎上，通過實踐操作對網絡設備、網絡軟件進行應用，掌握局域網技術，提高分析和解決網絡問題的能力，培養學生勤于思考和創新能力，提高學生的信息意識和信息素養，了解計算機軟件從業人員應當具備的職業道德守則，為進軍軟件行業做準備；理解並敬重工匠精神，在學習中努力發揚工匠精神；通過網絡應用發展前景，引發學生對未來的職業願景，激發學生對社會主義核心價值觀的認同感。
具體目標如下：
1、理解計算機網絡從無到有的進程，理解網絡中的問題以及解決問題的方法，培養學生發現問題解決問題的能力；
2、 理解網絡通信的基本原理，理解一個信息是如何從源穿越到目的的全過程；
3、 學習主要的交換設備的工作原理，掌握主要的交換設備的基本使用方法，並能利用路由器和交換機進行組網；
4、 理解各層報文的封裝格式，掌握重點字段的含義，並能通過分析報文，理解協議和簡單故障分析。
2
課程主要內容及學時分配
理論教學：
1、計算機網絡概論（支撐課程目標1、2，6學時）
【課程思政教學內容】
網絡體系結構求同存異的智慧，在處理個人與社會的關係時，如果能夠靈活運用求同存異的智慧，就能夠享受到更多的獲得感與幸福感。
2、數據通信基礎（支撐課程目標2，4學時）
3、直接連接的網絡（支撐目標課程 3，4，10學時）
4、網絡互聯（支撐課程目標 3，4，10學時）
教學要求：掌握異構網絡互聯、路由選擇和分組轉發技術。
教學內容：
【課程思政教學內容】
互助合作則互惠互利。為了實現通信，每個路由器都需要妥善維持與鄰居的關係，主動發布自己的已知信息，通過相互協作實現全網的通信。
5、端到端通信（支撐課程目標4，4學時）
教學要求：掌握多路復用/分解、套接字和TCP擁塞控制。
教學內容：
6、網絡應用協議（支撐課程目標4，4學時）
教學要求：掌握網絡應用協議的體系結構(客戶/服務器、P2P)，掌握典型網絡應用層協議，了解網絡應用發展前景，引發學生對未來的職業願景，激發學生對社會主義核心價值觀的認同感。
教學內容：
【課程思政教學內容】
每個協議的產生都是為了追求通信的卓越。青年學生也應該具備追求卓越的理念，只有持續堅持追求更高的目標，才能不斷進步、提高能力並完善自我。
7、計算機網絡發展新技術（支撐課程目標1，2學時）
教學要求：了解計算機網絡發展熱門的新技術，拓寬學生視野，延申學習的知識面。
教學內容：
實踐教學：
項目一：Windows環境常用網絡命令的測試和分析（支撐課程目標1、2、3，2學時）
教學要求：掌握Windows環境常用的網絡命令。
教學內容：
項目二：雙絞線製作與測試（支撐課程目標1、2，2學時）
教學要求：掌握製作雙絞線跳線的技能，能夠使用網絡測試儀測試雙絞線正確性。
教學內容：
項目三：交換機的基本配置（支撐課程目標3，2學時）
教學要求：掌握交換機的基本配置，掌握交換機的啟動過程。
教學內容：
項目四：虛擬局域網VLAN的配置（支撐課程目標3、4，2學時）
教學要求：掌握VLAN的創建，掌握把交換機接口劃分到特定VLAN，掌握配置交換機接口的Trunk。
教學內容：
項目五：利用三層交換機實現VLAN之間的路由（支撐課程目標3，2學時）
教學要求：理解三層交換的概念，掌握配置三層交換。
教學內容：
項目六：路由器基本配置及單臂路由的配置（支撐課程目標3、4，2學時）
教學要求：掌握路由器基本配置，掌握單臂路由實驗原理及配置操作。
教學內容：
項目七：TCP協議分析（支撐課程目標1、4，2學時）
教學要求：掌握TCP協議報文形式，掌握TCP連接建立和釋放過程，理解TCP重傳機制。
教學內容：
項目八：DNS服務器的配置（支撐目標1、4，2學時）
教學要求：掌握Windows Server 2008中DNS服務器的安裝和設置，掌握nslookup實用程序。
教學內容：
【課程思政教學內容】
如果不遵守約定的規則，即使再簡易的網絡結構也無法通信，將規則意識植入學生的腦海。
教學內容與課程目標實現矩陣
3
教學組織與方法
1、主要採用課堂教學為主，結合課下調研、課堂討論的形式展開教學。
2、課程的主要內容採用課堂集中授課；針對部分重點、複雜的知識點可布置課下預習，網絡行業的現狀、前沿的網絡技術在課堂引入之後布置課下收集資料，課堂討論的形式展開，並以課堂上小組展示成果的形式檢查學習討論的效果。
3、為了促進網絡理論教學與網絡實際相結合，按照「理論-協議-設備」順序安排教學內容，讓學生能夠把網絡技術應用在網絡設備上進行實踐，提高學生對網絡設備的實際操作能力
4
成績考核與評定
5
推薦教材和教學參考書目與文獻
推薦教材：《計算機網絡教程》，清華大學出版社2022年版。
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思維導圖（示例）
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實驗視頻（示例）
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配套參考教材
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《計算機網絡教程》
ISBN：9787302613350
作者：劉淑艷，魯小利，張玉英
定價：65元
內容簡介
本書利用計算機網絡體系結構的協議分層，採用自下而上的方法，按照從物理層到應用層的順序，全面系統地講解計算機網絡的基本原理和應用，內容包括計算機網絡概論、物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層、無線網絡和移動通信網絡以及計算機網絡發展新技術等，每章還給出了實驗內容和習題（包含一定量的歷屆考研真題）。
本書概念準確，結構清晰合理，內容通俗易懂，例題豐富,圖文並茂，突出實用性。本書教學資源豐富，可作為高等學校計算機科學相關專業「計算機網絡」課程的教材，對計算機網絡從業人員和考研人員也很有參考價值。本書封面貼有清華大學出版社防偽標籤，無標籤者不得銷售。
目錄
向上滑動閱覽
第1章計算機網絡概論/1
1.1計算機網絡基本概念1
1.1.1計算機網絡的定義1
1.1.2計算機網絡的組成1
1.1.3計算機網絡發展階段3
1.2計算機網絡的分類6
1.2.1根據網絡覆蓋範圍分類6
1.2.2根據網絡拓撲結構分類8
1.2.3根據網絡傳輸介質分類12
1.3計算機網絡的性能指標13
1.3.1速率13
1.3.2帶寬13
1.3.3吞吐量14
1.3.4時延14
1.3.5時延帶寬積15
1.3.6往返時間16
1.3.7利用率16
1.4計算機網絡體系結構與參考模型17
1.4.1通信協議與分層體系結構17
1.4.2OSI/RM參考模型20
1.4.3TCP/IP參考模型24
1.4.4OSI/RM與TCP/IP的比較26
1.4.5本書採用的模型26
1.4.6計算機網絡的標準化工作及相關組織27
1.5實驗： 網絡基本命令應用30
本章小結34
習題35
第2章物理層/37
2.1物理層的基本概念37
2.1.1物理層的功能37
2.1.2物理層協議及其特性38
2.1.3物理層接口實例38
2.2數據通信基礎知識39
2.2.1基本概念40
2.2.2數據通信中的主要技術指標41
2.2.3數據的傳輸44
2.3數據編碼技術50
2.3.1數字調製技術50
2.3.2數據的編碼52
2.4數據交換技術56
2.4.1電路交換57
2.4.2報文交換58
2.4.3分組交換59
2.5多路復用技術61
2.5.1頻分多路復用技術61
2.5.2時分多路復用技術61
2.5.3統計時分多路復用技術63
2.5.4波分多路復用技術64
2.6傳輸介質65
2.6.1有線傳輸介質66
2.6.2無線傳輸介質69
2.7寬帶接入技術71
2.7.1接入網的定義與概念71
2.7.2ADSL接入技術72
2.7.3HFC接入技術73
2.7.4以太網接入技術74
2.7.5光纖接入技術75
2.7.6寬帶無線接入技術76
2.8物理層設備77
2.8.1中繼器77
2.8.2集線器78
2.9實驗： 雙絞線製作與測試79
本章小結83
習題84
第3章數據鏈路層/88
3.1數據鏈路層的基本概念 89
3.1.1數據鏈路和幀89
3.1.2數據鏈路層基本問題89
3.2差錯控制技術92
3.2.1檢錯93
3.2.2糾錯95
3.3流量控制技術97
3.3.1流量控制與滑動窗口97
3.3.2停止—等待協議99
3.3.3回退N幀協議100
3.3.4選擇重傳協議101
3.4點到點信道的數據鏈路層101
3.4.1功能102
3.4.2PPP幀填充方式 102
3.4.3身份認證模式103
3.4.4PPP的工作過程104
3.5廣播信道的數據鏈路層105
3.5.1局域網概述105
3.5.2以太網106
3.5.3介質訪問控制108
3.5.4 以太網的信道利用率111
3.5.5 以太網幀格式112
3.5.6 網卡和 MAC地址113
3.6數據鏈路層設備116
3.6.1交換機116
3.6.2生成樹協議122
3.6.3共享式以太網123
3.6.4交換式以太網124
3.7高速以太網125
3.7.1快速以太網組網技術125
3.7.2千兆位以太網組網技術125
3.7.3萬兆位以太網組網技術126
3.7.4局域網組網技術的選擇127
3.8虛擬局域網127
3.8.1虛擬局域網的概念128
3.8.2IEEE 802.1Q VLAN標準129
3.8.3VLAN的劃分方式130
3.8.4不同VLAN間的通信131
3.9實驗： 交換機配置132
3.9.1交換機的基本配置132
3.9.2虛擬局域網的配置134
本章小結136
習題137
第4章網絡層/144
4.1網絡層概述144
4.1.1網絡層功能144
4.1.2網絡層提供的服務145
4.2網際協議147
4.2.1IP概述149
4.2.2IPv4數據報格式150
4.2.3IPv4地址劃分154
4.2.4地址解析協議ARP158
4.3劃分子網和無類別域間路由165
4.3.1劃分子網的方法165
4.3.2無類別域間路由173
4.3.3網絡地址轉換177
4.4路由選擇協議179
4.4.1分組交付和路由選擇的基本概念179
4.4.2路由選擇協議的基本概念188
4.4.3路由信息協議RIP 192
4.4.4開放最短路徑優先協議OSPF198
4.4.5邊界網關協議BGP 200
4.5網際控制報文協議203
4.5.1ICMP報文格式203
4.5.2ICMP報文的類型204
4.5.3ICMP的應用舉例205
4.6IP多播與IGMP協議208
4.6.1IP多播的基本概念208
4.6.2IP多播地址210
4.6.3IGMP協議的基本內容212
4.7IPv6212
4.7.1IPv6 數據報格式213
4.7.2IPv6的地址空間215
4.7.3從 IPv4過渡到IPv6216
4.8網絡層設備218
4.8.1路由器概述218
4.8.2路由器分類220
4.8.3路由器在網絡互連中的作用221
4.9實驗： 路由器配置223
4.9.1路由器的基本操作223
4.9.2單臂路由227
本章小結229
習題229
第5章傳輸層/236
5.1傳輸層概述236
5.1.1傳輸層功能及提供的服務236
5.1.2應用進程、端口號與套接字238
5.1.3傳輸層的多路復用與多路分解241
5.1.4無連接服務與面向連接服務241
5.2UDP242
5.2.1用戶數據報概述243
5.2.2UDP應用245
5.3TCP246
5.3.1TCP服務的主要特點246
5.3.2TCP報文格式247
5.3.3TCP連接管理249
5.3.4TCP可靠傳輸的實現252
5.3.5TCP流量控制和擁塞控制254
5.3.6TCP應用257
5.4實驗： TCP分析257
本章小結260
習題261
第6章應用層/263
6.1網絡應用模型263
6.1.1C/S模型263
6.1.2P2P模型264
6.2C/S模型應用舉例265
6.2.1域名解析應用265
6.2.2文件傳輸應用270
6.2.3萬維網和HTTP273
6.2.4電子郵件應用278
6.2.5遠程登錄應用283
6.2.6動態地址分配應用283
6.3P2P模型應用舉例285
6.3.1P2P文件分發285
6.3.2在P2P區域中搜索信息286
6.3.3案例學習： BitTorrent288
6.4實驗： DNS服務器配置290
本章小結297
習題298
第7章無線網絡和移動通信網絡/301
7.1無線網絡301
7.1.1無線個人局域網301
7.1.2無線局域網304
7.1.3無線城域網305
7.1.4無線廣域網308
7.2移動通信網絡308
7.2.1移動通信308
7.2.2移動通信系統309
7.2.31G311
7.2.42G312
7.2.53G和4G316
7.2.65G319
7.3實驗： 無線網絡配置321
本章小結323
習題324
第8章計算機網絡發展新技術/325
8.1物聯網325
8.1.1物聯網的發展歷程325
8.1.2物聯網的基本概念326
8.1.3物聯網的原理327
8.1.4物聯網的應用場景328
8.2雲計算329
8.2.1雲計算的發展歷程330
8.2.2雲計算的基本概念330
8.2.3雲計算的特點331
8.2.4雲計算的服務模式332
8.2.5雲計算的部署方式333
8.2.6雲計算的發展前景334
8.3邊緣計算335
8.3.1邊緣計算的研究背景335
8.3.2邊緣計算的基本概念335
8.3.3邊緣計算的特點336
8.3.4雲計算與邊緣計算協同發展337
8.4SDN/NFV技術337
8.4.1SDN的研究背景337
8.4.2SDN的基本概念338
8.4.3NFV的研究背景339
8.4.4NFV的基本概念339
8.4.5SDN和NFV的關係340
8.5QoS與QoE341
8.5.1QoS的基本概念341
8.5.2QoE的基本概念342
8.5.3QoS和QoE的關係343
本章小結344
習題344
參考文獻/346
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