《计算机网络B》课程教学大纲

计算机网络BComputerNetworksB【课程编号】RZ260092【课程类别】专业任选课【学分数】1.5【学时数】30=理论18+上机10+研究2【先修课程】微机原理与接口技术B、数据结构B【适用专业】物理学一、教学目的、任务本课程是物理专业的一门专业任选课程。

本课程的主要任务是讲授计算机网络的基础知识和主流技术，包括计算机网络的组成、体系结构及协议、局域网标准及主流局域网技术、广域网、网络互连技术、网络应用等。

通过本课程的理论学习和实践训练，使学生理解计算机网络的体系结构和网络协议，掌握组建局域网的基本技术，培养学生初步具备局域网组网及网络应用能力。二、课程教学的基本要求本课程的重点是网络体系结构与网络协议、数据通信技术、局域网基础及应用、网络互连及应用，因此在教学中应重点注意这些内容。同时由于本课程是一门应用课程，在教学过程中应做到理论联系实际，在讲授这些基本概念和原理的同时，还必须结合实际应用，指导学生完成一些相关的实验。三、教学内容和学时分配（0.5+0.5+2+2+3+8+2+2=20）本课程的理论教学时数为18学时，研究课2学时（穿插安排在理论教学中），实验为10学时，共计40学时。第1章计算机网络概论0.5学时（课堂讲授0.5学时）主要内容：本章简单介绍了计算机网络的定义、分类与拓扑结构等基本知识与基本概念。教学要求：1.掌握计算机网络的定义与分类方法；掌握计算机网络的组成与结构的基本概念；掌握计算机网络拓扑结构的定义、分类与特点。第2章网络体系结构与网络协议0.5学时（课堂讲授0.5学时）主要内容：本章从层次、服务与协议的基本概念出发，对OSI/RM、TCP/IP，以及网络协议标准化与制定的国际标准组织进行了介绍。教学要求：掌握OSI/RM各层的基本服务功能；掌握TCP/IP的层次划分、各层的基本服务功能和主要协议。第3章物理层2学时（课堂讲授2学时）主要内容：本章介绍数据通信的基本概念、主要传输介质、数据编码技术、数据传输技术、多路复用技术、数据交换技术，并对物理层的基本概念和典型的物理层协议进行了讨论。教学要求：了解传输介质的类型及主要特征；了解无线与卫星通信技术、基带传输的基本概念；了解多路复用的分类与特点；掌握物理层与物理层协议、数据通信、频带传输、同步数字体系SDH的基本概念；掌握数据编码的类型和基本方法。第4章数据链路层2学时（课堂讲授2学时）主要内容：本章从差错产生的原因与控制方法入手，研究数据链路层的基本概念和服务功能，以及典型的数据链路层协议。教学要求：了解面向字符型数据链路层协议实例—BSC；掌握误码率的定义与差错控制方法；掌握数据链路层的基本概念；掌握面向比特型数据链路层协议实例—HDLC；第5章介质访问控制子层3学时（课堂讲授3学时）主要内容：本章在介绍介质访问控制子层关键技术与标准的基础上，对共享介质局域网、交换与高速局域网的工作原理与组网方法，以及城域网、无线局域网的工作原理进行了系统的讨论。教学要求：了解局域网拓扑结构的类型与特点；了解IEEE802参考模型与介质访问控制子层协议的基本概念；掌握Ethernet局域网、高速局域网、交换局域网、虚拟局域网的基本工作原理。第6章网络层8学时（课堂讲授8学时）主要内容：本章在讨论物理层与数据链路层的基础上，系统地介绍了网络层的基本概念、网络层向传输层提供的服务功能、路由选择算法、流量控制算法、Internet中的网络层协议，以及网络互联概念、方法，互联设备的设计方法。教学要求：了解网络层与网络互联的基本概念及Internet控制报文协议；掌握IP地址及子网编址的基本方法；掌握IP分组的交互与路由选择、Internet路由选择协议、路由器与第三层交换的概念；掌握地址解析的基本概念与方法。第7章传输层2学时（课堂讲授2学时）主要内容：本章从分布式进程通信的基本概念出发，讨论传输层的基本功能，传输层向应用层提供的服务，以及实现这些服务的传输层协议TCP与UDP的基本内容。教学要求：了解传输层的基本功能与概念；掌握TCP和UDP的基本内容。第8章应用层2学时（课堂讲授2学时）主要内容：本章以Internet应用层协议为主线，讨论域名系统DNS、文件传送协议FTP、电子邮件E-mail、WWW服务等应用层服务的工作原理与协议，并以一种典型协议为例，对应用层协议做较为深入地剖析。教学要求：了解TCP/IP协议簇与应用层协议之间的关系；掌握域名系统、文件传输FTP、电子邮件E-mail、WWW服务的工作原理。（一）实践教学10学时（实验10学时）实验一局域网组网。2学时（基础性实验）主要内容：本实验有2个内容：用2台PC机经交叉网线互连。小型局域网组网：每组所需设备为1台交换机，四台PC机，如下组成一个LAN。PC1PC1PC2PC3PC4交换机图1教学要求：实验时，要用ping命令互相测试网络的连通性，并互相共享和拷贝文件。（事先应暂停PC机的软件防火墙，以免影响PING结果）。最后让学生根据实验情况，写出其对IP地址、子网掩码对网络连通性影响，及双绞直通线、交叉线在网络连接中的应用原理等实验报告。实验二NAT（地址转换）2学时（基础性实验）主要内容：NATSwitch校园网PC3PC1PC2图2如下图2那样搭建网络，假定Switch和PC3是原来机房内的交换机和电脑，是能连通校园网并上NATSwitch校园网PC3PC1PC2图2教学要求：实验时，每组1个NAT路由器加上PC1和PC2。在NAT未配置（缺省）前，相当于一个无路由功能的2层交换机。将PC1-2的IP地址配置成与PC3不同网段，使得PC1-2互相能PING通，但却不能PING通PC3，也上不了校园网。然后再配置好NAT，使得PC1-2能PING通PC3，也能上校园网。但这时PC3却PING不通PC1和PC2。请解析这是什么原因？此时若在PC3用抓包软件看PC1和PC2PING来的包，看截获的数据包中它们的源IP地址与PC1和PC2真正使用的IP地址是否相同？请你站在NAT的角度考虑，如何区分截获的数据包：哪个是来自PC1的？哪个是来自PC2的？最后让学生根据实验情况，写出对上述问题的答案和实验报告。实验三跨交换机实现VLAN2学时（综合性实验）主要内容：按《网络设备互连实验指南》P15的步骤和要求，做“跨交换机实现VLAN”实验。教学要求：要求学生通过实验，理解VLAN的工作原理,掌握在交换机上划分基于端口的VLAN的方法，写出实验报告。实验四实现VLAN路由2学时（综合性实验）主要内容：按《网络设备互连实验指南》P23的步骤和要求，做“单臂路由实现VLAN路由”。主要内容：要求学生通过实验，掌握如何在路由器中划分子接口,配置协议，实现VLAN间的路由,并写出实验报告。实验五3层交换+VLAN2学时（综合性实验）主要内容：按《网络设备互连实验指南》P30的步骤和要求，做“用3层交换机实现VLAN路由”。教学要求：要求学生通过实验，掌握VLAN和3层交换机的工作原理及配置方法，写出实验报告。注：上述实验中用到的《网络设备互连实验指南》，是由高峡编著、科学出版社出版。其中有较详细的实验原理和步骤的介绍，所用的硬件设备我们亦有配备。（三）研究教学内容及时数（穿插安排在理论教学中）（2学时）1、研究内容：给出几组不同的IP地址和不同长度的子网掩码，请通过计算和上机验证来了解子网掩码对网络连通性的影响。具体内容如下：用2台机（PC1、PC2）做实验（多于两台时，IP地址的第4个字节依次增加即可）。步骤1：第一台机的IP=；第二台机的IP=；（mask均为。）上述网络参数设置完后，确认2台机能互相ping通,才做下面实验。步骤2：将IP地址和mask分别改为如下5组的值，记下不同的IP和mask情况下，互相ping的结果。（1）IP1=mask1=PC1IP2=mask2=PC2（2）IP1=mask1=PC1IP2=mask2=PC2（3）IP1=mask1=PC1IP2=mask2=（4）IP1=mask1=PC1IP2=mask2=（5）IP1=mask1=PC1IP2=mask2=PC2将上述ping不通的IP地址和子网掩码转换成2进制数后，IP地址和子网掩码作“与”操作，从“与”操作结果来试来分析子网掩码的作用。看看不同的子网掩码及对应网络号和主机号的变化对网络连通性的影响，并給出你的结论。2、总结报告：结合研究内容和试验结果，写出总结报告。四、教学重点、难点及教学方法本课程的教学重点在第3-第7章，其中数据编码技术、基带传输技术、循环冗余编码工作原理、Ethernet局域网、交换式局域网和虚拟局域网的工作原理、子网规划与地址空间的划分、IP分组交付和路由选择、地址解析协议、IP协议、ICMP协议及UDP和TCP协议等，应该让学生掌握得比较透彻。课文中的地址解析协议、IP分组交付和路由选择、小型网络的构建和子网划分等是教学的难点。在课程的对应内容中，应安排较多