《计算机网络与编程1》课程教学大纲

《计算机网络与编程1》教学大纲一、课程基本信息课程名称计算机网络与编程ComputerNetworkandProgramming课程编码SCC251621030开课院部理学院课程团队（未设置）学分3.0课内学时52讲授40实验0上机12实践0课外学时52适用专业信息与计算科学授课语言中文先修课程程序设计（C）课程简介（限选）《计算机网络与编程》是信息与计算科学专业的一门选修课，课程分为两个部分。第一部分为基础理论部分，通过该部分的学习，使学生掌握计算机网络的基本知识，了解计算机网络的各种类型、体系结构和协议，领会并掌握TCP/IP协议中的网络层协议（IP协议）和传输层协议（TCP和UDP协议）。第二部分为计算机网络编程，通过本部分的学习，学生能够编写网络通信程序，培养网络编程的基本能力。在教学中，采用讲授、自学、上机编程相结合的方法。"Computernetworkandprogramming"isanelectivecourseforinformationandcomputingsciencemajors.Thecourseisdividedintotwoparts.Thefirstpartisthebasictheorypart.Throughthestudyofthispart,studentscanmasterthebasicknowledgeofcomputernetworkandunderstandvarioustypes,architecturesandprotocolsofcomputernetwork,understandandmastertheNetworkLayerProtocol(IPprotocol)andTransportLayerProtocol(TCPandUDPprotocol)inTCP/IPprotocol.Thesecondpartiscomputernetworkprogramming.Throughthestudyofthispart,studentscanwritenetworkcommunicationprogramsandcultivatethebasicabilityofnetworkprogramming.Inteaching,themethodofcombiningteaching,self-studyandcomputerprogrammingisadopted.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：理解计算机网络的概念，掌握计算机网络的功能，了解计算机网络的分类，了解计算机网络的体系结构，了解网络安全与相关法律法规。是1.11.12M2目标2：掌握局域网技术，理解Internet基本概念，掌握网络分层模式和TCP/IP协议，掌握网络进程通信原理。是3.23M3目标3：利用WinPcap、socket等API进行网络协议编程，进一步加深和巩固对网络协议的理解。是5.35.34M4目标4：能保障课程正常秩序（政治层面、课堂保障层面，非学生能力层面）否三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章算机网络概述本章重点和难点：计算机网络的定义及其不同分类，计算机网络的拓扑结构。////21.11.1概述计算机网络的发展过程，计算机网络在我国的发展。M10.5讲授//31.21.2定义与分类计算机网络的定义，计算机网络的分类。M10.5讲授//41.31.3计算机网络的拓扑结构星型，总线型，环型，树型，网状型等拓扑结构。M10.5讲授//51.41.4网络应用讨论身边网络应用，网络的利弊，世界互联网大会，网络安全案例M10.5讲授2自学6第二章第二章网络体系结构本章重点难点：计算机网络协议的定义，OSI七层参考模型中各层的主要功能，网络协议分层次结构的好处，计算机网络的主要性能指标。////72.12.1网络体系结构概述计算机网络协议的定义，网络协议分层次结构的好处。M12讲授//82.22.2两种体系结构OSI七层参考模型，TCP/IP体系结构。M11讲授//92.32.3计算机网络的主要性能指标速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，利用率等。M11讲授2作业10第三章第三章物理层本章重点难点：物理层协议的主要作用及其任务，网络中信号常用的编码方式和调制方式。////113.13.1物理层概述物理层协议的主要作用及其任务，数据通信的基本概念，信道的最高码元传输速率。M21讲授//123.23.2传输媒介常用传输媒介及其特性。M21讲授2自学133.33.3信号编码及其传输几种最基本的调制方法，模拟信号数字传输，曼切斯特编码。M21讲授2作业143.43.4多路复用技术频分多路复用，时分多路复用，波分多路复用，码分多路复用。M21讲授//15第四章第四章数据链路层本章重点难点：数据链路层的主要任务及其功能，三个基本问题，HDLC帧结构和帧类型，PPP协议，CRC编码。////164.14.1使用点对点信道的数据链路层数据链路和帧，三个基本问题（封装成帧、透明传输和差错检测）。M22讲授//174.24.2面向比特的链路控制规程—HDLC概述，HDLC帧结构，HDLC帧类型，HDLC工作过程。M21讲授2自学184.34.3因特网的点对点协议PPP概述，PPP协议的帧结构，PPP协议的工作状态M21讲授2作业194.44.4上机CRC码生成与校验算法的实现。M32上机2完善上机作业20第五章第五章局域网本章重点难点：LLC子层的主要功能，MAC子层的主要功能，网卡的主要功能，CSMA/CD，以太网的MAC帧结构，网桥的工作原理。////215.15.1局域网体系结构，逻辑链路控制LLC子层，媒体接入控制MAC子层，网卡的主要功能。M20.5讲授//225.25.2CSMA/CDIEEE802系列标准，CSMA/CD，二进制指数退避算法。M21.5讲授2作业235.35.3以太网的MAC层MAC地址，以太网V2的MAC帧结构。M21///245.45.4LAN的扩展在物理层扩展LAN，集线器，在数据链路层扩展LAN，网桥。M20.5讲授//255.55.5高速以太网100BASE-T以太网，吉比特以太网，10吉比特以太网。M20.5讲授2自学265.65.6上机以太网MAC帧的封装与解封模拟。M32上机2完善上机作业27第六章第六章通信子网的网络层本章重点难点：通信子网的网络层的作用，虚电路和数据报两种服务并区别对比，Dijkstra最短路径算法。////286.16.1通信子网网络层的作用，网络层所提供的服务，科学家Dijkstra及最短路径算法。M21讲授2作业296.26.2路由与流量路由选择，流量控制，拥塞控制。M21讲授//30第七章第七章网络互连本章重点难点：IP地址的表示方法，ARP协议，IP数据报首部各字段的意义，IP地址和MAC地址在选路过程中的作用，子网掩码的意义和子网划分方法，分组转发过程，IP的无分类编址CIDR，ICMP的作用，VPN与NAT的原理。////317.17.1网际协议IP网络互连概述，Internet的互联网协议IP，IP地址，IP地址和MAC地址在选路过程中的作，IP地址与MAC地址的转换，ARP协议M21讲授2作业327.27.2IP数据报IP数据报格式，分组转发过程。M21讲授//337.37.3划分子网和子网掩码划分子网的意义和基本思路，子网掩码，使用子网掩码的分组转发过程。M22讲授2作业347.47.4无分类编址CIDRIP编址问题的演进，无分类编址CIDR，CIDR地址块，路由聚合，最长前缀匹配。M21讲授2作业357.57.5因特网控制报文协议ICMPICMP的作用，ICMP报文格式，ICMP报文分类。M21讲授//367.67.6因特网的路由选择协议内部网关协议，外部网关协议。M21讲授2自学377.77.7IP多播IP多播的基本概念，IP多播的特点，在局域网上进行硬件多播，多播协议。M21讲授2自学387.87.8虚拟专用网VPN与网络地址转换NATVPN，隧道技术，NAT，网络地址转换的过程。M21讲授//397.97.9IPV6解决IP地址耗尽的根本措施，IPV6协议格式，从IPV4向IPV6过渡。M21讲授2自学407.107.10上机使用Wireshark软件捕获网络ARP、IP、ICMP等分组并解析分组个字段含义；使用自定义的UDP聊天程序，学习如何正确使用IP地址实现单播、广播、软件环回测试等功能。M32上机2完善上机作业417.117.11上机使用WinPcapAPI发送ARP请求和响应分组，发送IP数据报。M32上机2完善上机作业42第八章第八章传输层本章重点难点：传输层的作用和服务，端口，UDP协议，TCP协议，TCP的主要机制。////438.18.1传输层协议概述作用和服务，TCP/IP体系中的传输层，端口。M21讲授//448.28.2用户数据报协议UDPUDP概述，UDP主要特点，UDP用户数据报的格式。M21讲授2作业458.38.3传输控制协议TCPTCP最主要的特点，TCP面向流的概念，TCP的连接，套接字，TCP可靠通信的具体实现，TCP报文段的首部格式，TCP的数据编号与确认，以字节为单位的滑动窗口。M22讲授2作业468.48.4TCP的流量控制与拥塞控制利用滑动窗口实现流量控制，慢开始和拥塞避免，快重传和快恢复。M21讲授//478.58.5TCP的运输连接管理运输连接管理的三个阶段，用三次握手建立TCP连接，TCP的连接释放。M21讲授2自学48第九章第九章Socket网络编程本章重点难点：利用Winsock编程。////499.19.1Winsock简介Winsock简介，使用Winsock开发典型的服务器/客户端程序。M31讲授//509.29.2典型应用TCP客户端/服务器程序，UDP通信程序，通过Internet传输文件，网络对时程序。M31讲授2自学519.39.3上机熟悉Winsock编程的基本过程，编写一个简单的Winsock应用程序。M32上机2完善上机作业52第十章第十章计算机嗅探技术本章重点难点：ICMP等协议在计算机嗅探技术的作用与使用。////5310.110.1计算机嗅探技术ICMP、IP、TCP、UDP等协议在计算机嗅探技术的使用。M31讲授//5410.210.2典型应用Ping，路由跟踪，网络嗅探。M31讲授2自学5510.310.3上机熟悉ICMP等协议在计算机嗅探技术的作用与使用，编写一个有Ping功能或路由跟踪功能或网络嗅探功能的程序。M32上机2完善上机作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。2.考核学生对计算机网络基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有作图、分析和计算题。20%2上机1.本课程有12个学时上机。2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3.考核学生对计算机网络基本协议知识的应用编程能力，能利用WinPcap收发数据包，能利用socket进行数据通信。20%3期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对计算机网络基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。40%4考勤随机点名、刷卡点名等5%5课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况5%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业30%A-按时提交作业，计算机网络的定义、功能、分类、拓扑结构、性能指标、网络协议定义、体系结构等基本知识点的理解无误。B-对上述知识点的理解与应用存在少量错误。C-对上述知识点的理解与应用存在一定量错误。D-或对上述知识点的理解与应用存在大量错误。2M1期末考试70%（见试卷评分标准）3M2平时作业30%A-按时提交作业，物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议等基本知识点的理解无误。B-对上述知识点的理解与应用存在少量错误。C-对上述知识点的理解与应用存在一定量错误。D-或对上述知识点的理解与应用存在大量错误。4M2期末考试70%（见试卷评分标准）5M3上机100%M-按时提交作业，利用WinPcap、socket等API进行网络协议编程正确无误。N-按时提交作业，利用WinPcap、socket等API进行网络协议编程存