计算机网络精编教程-原理与实践 教学大纲

－PAGE7－《计算机网络》课程教学大纲课程名称：计算机网络ComputerNetwork学分数：4.0学分学时数：64学时（理论课48学时+实践课16学时）一、课程目标本课程是计算机相关专业的一门重要基础课，系统讲授了计算机网络与数据通信技术理论知识、计算机网络体系结构及工作原理。主要内容包括：计算机网络基本原理和计算机网络体系结构，网络相关术语和协议(TCP/IP协议)、网络标准、OSI参考模型、局域网技术、物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的基本功能。计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合而形成的新的技术领域，是当今计算机界公认的主流技术之一，也是迅速发展并在信息社会中得到广泛应用的一门综合性学科。课程教学目标：通过课程学习，学生能够针对具体应用问题，分析各种组网方案在数据传输率、设备成本、可靠性、安全性等方面的利弊，选择恰当的设备和协议并进行与之对应的操作；能够结合具体应用案例，进行合理的IP地址规划，选择恰当的网络设备，使之针对具体应用能够有效联网传输和处理数据，并能够在此基础上正确部署相应策略，对网络性能及网络安全进行有效分析和评价。课程育人目标：通过计算机网络基础知识、基本原理和重要协议的学习，为计算机网络工程、计算机网络管理及网络软件的设计实现打下基础，理解科技发展对人类发展、世界发展的深远影响和作用。在学习的过程中将科技强国的思想传授给学生，以行业内先进的人物和事迹为学生树立榜样，鼓励学生努力学习；培养学生严谨踏实、一丝不苟、讲求实效的职业精神和爱岗敬业、精益求精的工匠精神。表1课程目标及其对毕业要求的支撑关系课程目标支撑毕业要求的二级指标点目标1：能够使用计算机网络中的数据通信、各层网络协议和网络互联的相关理论，进行简单网络的组网、规划和设计选型。1.2能针对计算机软、硬件系统具体问题建立数学模型并求解。目标2：能够使用工具抓取网络中的数据包进行协议分析；能够根据具体应用需求进行网络应用软件开发；能够对计算机网络及分布式软件系统进行开发、管理和使用。2.1能运用应用数学、自然科学和工程科学基本原理，识别和判断复杂软件工程问题的关键环节；。目标3：能够针对具体应用问题，在多种可选方案中，根据实际情况进行需求分析，分析各种组网方案在数据传输率、设备成本、可靠性、安全性等方面的利弊，选择恰当的设备和协议进行与之对应的操作方法。4.2能够根据软件工程问题对象特征,优选研究路线和开发环境，设计实验方案，并采用科学方法实现实验系统。目标4：能够结合具体应用案例，进行合理的IP地址规划，选择恰当的网络设备，使之针对具体应用能够有效联网传输和处理数据，能够在此基础上正确部署相应策略，并对网络性能及网络安全进行有效分析和评价。4.3能够正确采集、整理和分析实验数据，对实验结果进行解释和评价，并通过信息综合得到合理有效的结论。二、课程与其他课程的关系先修课程：高等数学（A）、C语言程序设计（B）后续课程：JavaWeb应用、Linux操作系统（G）、移动应用软件开发（B）、云计算技术基础三、教学内容、预期成果、教学方式及建议学时分配《计算机网络》课程主要以讲授、讨论、课程分析与综合设计为主，以课堂测验、课外作业为辅。课堂教学将充分利U+新工科、智慧树等网络辅助教学，调动学习积极性，提高教学效率。本课程目标、知识单元与学时分配见表2。表2课程教学目标、教学内容与学时分配章标题教学内容推荐学时学习预期成果教学方式对应的课程目标概述计算机网络简介计算机网络的性能指标计算机网络体系结构互联网的发展课程思政融入点：结合计算机网络的发展历程，介绍业内先进的代表人物和先进事迹，培养学生的爱国情怀和敬业精神。41.能够描述计算机网络的定义和功能，理解直连网络和网络互联的概念，了解互联网的边缘部分和核心部分。结合IT行业先进的人物和事迹，将科技强国的思想传授给学生，进行课程思政教育。2.能够理解网络的速率、带宽、时延、吞吐量及丢包率等主要性能指标的概念并熟练掌握其计算方法。3.能够描述计算机网络体系结构的分层思想，理解TCP/IP模型。讲授；分组讨论；案例教学目标1直连网络1.直连网络2.编码3.成帧4.差错检测5.广播式以太网6.交换机7.高速以太网课程思政融入点：能够理解网络协议所体现的和谐、包容、尊重规则的理念，这也是现代青年需要具备的品质。在社会生活中，只有遵守法律或约定俗成的社会规则的，才能获得充分的自由及广阔的天地来发挥自己的个性。12能够描述直连网络的概念，能够理解直连网络中主机发送和接收数据需要解决的问题。能够描述各种传输媒体的特点，掌握不归零编码、曼切斯特编码及差分曼切斯特编码技术。能够理解帧的概念，能够描述帧定界的方法，能够掌握PPP和HDLC协议。能够理解差错检测的概念和作用，能够掌握循环冗余校验方法。能够描述以太网的特点，能够理解冲突域和广播域的概念，能够掌握CSMA/CD协议及以太网硬件地址、以太网数据帧格式。能够理解交换机的工作原理，掌握使用交换机扩展以太网的方法。能够描述高速以太网的特点。讲授；分组讨论；案例教学；课堂测试目标1，目标2网络互连1.互连网络2.网际协议3.路由选择协议4.多协议标签交换5.IPv6课程思政融入点：通过分析理解路由协议，让学生体会到路由器遵守规则、相互协作可以实现网络中任意节点通信，帮助学生树立法治意识和合作共赢观念，培养学生遵纪守法的良好习惯和互帮互助的合作意识。14能够描述网络互连的基本概念以及路由器的组成结构。能够理解IPv4地址编制机制，能够描述IP数据报的格式以及IP层转发分组的流程。能够掌握DHCP协议、地址解析协议及网络地址转换的基本概念与方法。能够描述ICMP报文的种类并掌握ICMP报文的应用。能够理解路由选择协议的基本概念及作用，能够掌握内部网关协议RIP、外部网关协议OSPF及边界网关协议。能够描述MPLS的基本概念及基本操作。能够掌握IPv6分组格式及IPv6地址。讲授；分组讨论；案例教学；课堂测试目标2，目标3，目标4端到端的通信1.端到端的概念2.UDP3.TCP4.TCP与UDP的区别101.能够描述端到端通信的概念及过程，能够理解运输层的两个协议UDP和TCP，能够掌握端口的概念。能够掌握UDP的工作特点，能够描述UDP报文的格式。能够描述TCP报文首部，能够理解TCP可靠传输的实现，能够理解TCP流量控制及拥塞控制的实现机制。能够描述TCP与UDP的区别。讲授；分组讨论；案例教学；课堂测试目标1，目标3，目标4互联网应用层协议1.DNS2.Web与HTTP3.FTP4.TFTP5.Telnet6.电子邮件协议81.能够描述域名系统DNS及FTP工作原理，能够理解TFTP协议。能够理解Web的概念及HTTP协议。能够理解Telnet、SMTP、POP3、IMAP及MIME协议。讲授；分组讨论；案例教学；课堂测试目标2学时合计48—四、课内实践内容与要求通过实验教学使学生能够开展实验、测试结果、分析数据，并通过信息综合得到合理有效的结论，加深学生对于计算机网络基本原理和计算机网络体系结构的理解。本课程实验学时共16学时，设8个实验，具体见表3。表3课程目标、实践（实验）项目与学时分配序号实践（实验）项目实践（实验）内容学时学习预期成果对应的课程目标1直通双绞线制作与测试1．一般双绞线（直通线与交叉线）的制作；2．测试双绞线的导通性。2能够描述双绞线的特性与应用场合。2．能够制作双绞线，并能够将双绞线作为传输介质实现网络设备的连接。3．能够使用测线仪来测试双绞线的连通性。目标12Arp协议及以太网MAC帧分析绘制网络拓扑图；熟悉交换机的基本配置，包括交换机在各种模式下的切换及查看交换机端口信息；ARP协议分析；对以太网中的MAC帧抓包并进行分析。课程思政融入点：通过对GNS3的使用，让学生感受到计算机网络的实际应用，体会科技创新的力量，引导学生正确认识当前中国面临的严峻形势和挑战，培养使命担当意识。2掌握以太网MAC帧格式；掌握交换机的基本配置；掌握arp协议及工作过程。目标1，目标2，目标33Vlan的配置与管理1．绘制网络拓扑图（见实验指导书）；2．配置PC机的IP地址；3．配置两台交换机，创建VLAN10和VLAN20；4．验证相同VLAN的连通性。课程思政融入点：通过实验验证VLAN通过广播域隔离从而增强网络安全的特点，让学生明白网络安全涉及国家关键基础设施安全、数据安全、个人隐私等多方面，明白网络安全的重要性，具备良好的职业素养。2能够对交换机的进行基本配置；能够在交换机上进行基于端口的VLAN配置；能够根据网络应用需求，对网络进行VLAN划分和配置。目标3，目标44trunk中继协议分析及vlan间连通性配置管理实验拓扑结构同实验二；中继接口配置命令；SVI接口IP地址配置；三层交换机开启路由功能；测试VLAN间的连通性；分析中继协议802.1Q。2掌握三层交换机SVI接口的概念；掌握三层交换机路由功能掌握中继协议802.1q目标1，目标25RIP协议的配置与分析实验拓扑结构同实验二；为各设备和接口分配IP地址；配置PC的IP地址配置；在路由器上配置接口地址、时钟频率等基本信息；创建RIP路由进程routerip；测试网络连通性；调试RIP：debugiprip并分析结果；抓包分析RIP协议。2能够在路由器上配置单区域RIP；能够分析并调试RIP路由协议。目标2，目标36OSPF协议的配置与分析实验拓扑结构同实验二；配置PC的IP地址；在路由器上配置接口地址、时钟频率等基本信息；配置OSPF路由协议；查看OSPF路由状态showipospfroute；查看OSPF邻居的基本信息showipospfneighber；显示OSPF链路状态数据库的信息showipospfdatabase；抓包分析OSPF协议。2能够在路由器上配置单区域OSPF；能够分析并调试OSPF路由协议。目标2，目标37ICMP、UDP、TCP协议分析分析ICMP协议；分析UDP和TCP协议（三次握手建立连接、四次挥手释放连接）。2掌握在GNS3中抓包分析协议的方法；掌握网络协议分析软件的基本使用方法；掌握常用网络管理命令的使用方法。目标2，目标3，目标48应用层协议分析利用XAMPP中的FTP组件建立FTP服务器。应用层协议抓包及分析。课程思政融入点：强调并回顾网络的分层思想、每层要完成功能、层与层之间关系等知识点，融入工作中各司其职、团结协作等做人做事的道理。2能够使用常用WWW、FTP服务器软件的搭建服务；能够使用XAMPP、IIS提供WWW和FTP服务；能够使用FTP客户端工具（例如：leapftp等）；能够对数据包进行分析。目标2学时小计16基本要求（1）要求学生认真阅读实验指导书，预习与实验有关的理论知识，了解实验内容和方法。（2）先由指导教师对实验原理进行讲解，然后学生独立实验。（3）按照实验要求进行验证与设计，能分析解决实验过程中的各种问题。（4）独立完成实验，不抄袭别人的数据和结果。（5）每次实验后，每个学生均应按实验情况编写实验报告，并分析实验结果。要求过程清晰、运行结果截图清楚。五、考核方式与成绩评定办法本课程的总成绩由课堂测试、课程作业、课内实验及期末卷面考核四项构成。其中，课堂测试占10%，课程作业占总10%，课内实验占10%，期末卷面考核占70%。课程作业、实验等评分标准见附表。表4课程考核形式与课程目标的支撑关系序号课程目标考核形式及成绩占比课堂测试（%）课程作业（%）课内实验（%）卷面考核（%）小计（%）1目标1：能够使用计算机网络中的数据通信、各层网络协议和网络互联的相关理论，进行简单网络的组网、规划和设计选型。55535502目标2：能够使用工具抓取网络中的数据包进行协议分析；能够根据具体应用需求进行网络应用软件开发；能够对计算机网络及分布式软件系统进行开发、管理和使用。22214203目标3：能够针对具体应用问题，在多种可选方案中，根据实际情况进行需求分析，分析各种组网方案在数据传输率、设备成本、可靠性、安全性等方面的利弊，选择恰当的设备和协议进行与之对应的操作方法。22214204目标4：能够结合具体应用案例，进行合理的IP地址规划，选择恰当的网络设备，使之针对具体应用能够有效联网传输和处理数据，能够在此基础上正确部署相应策略，并对网络性能及网络安全进行有效分析和评价。111710合计10101070100六、教学说明1、第一次课补充介绍《计算机网络》课程的重要性，以及该课程在计算机相关专业中的地位，教材内容的组织，本课程要讲授的内容，参考学习教材，课堂纪律注意事项，课程考核方法等；并通过了解计算机网络的相关知识、背景文化和典型应用，理解科技发展对人类发展、世界发展的深远影响和作用，认识中国科技崛起背后的艰辛，树立科技强国的理念。2、课程的实验以TCP/IP的各个层次为主线分散在各个章节中，涉及物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等，有些内容比较难理解，需要演示讲解。3、结合智慧树及U+新工科等学习平台，安排学生进行课前预习、课后巩固以及在线测试，及时掌握学生的学习情况。七、建议教材与教学参考书1.建议教材：李志远、覃科、朱昌洪.计算机网络精编教程——原理与实践.电子工业出版社，20242.教学参考书：（1）谢希仁.计算机网络（第七版）.电子工业出版社，2013（2）[美国]AndrewS.Tanenbaum.计算机网络（第四版）.潘爱民.清华大学出版社，2011（3）李志远.计算机网络综合实验教程.电子工业出版社，2019（4）ToddLammle.CCNA学习指南（中文第六版）.电子工业出版社，2009执笔人：审核人：院（部）负责人：

附录1课程作业评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：能够使用计算机网络中的数据通信、各层网络协议和网络互联的相关理论，进行简单网络的组网、规划和设计选型。能够理解并掌握各种常用的网络协议；能够有效选取和使用网络协议解决实际应用问题。能够理解各种常用的网络协议；能够使用网络协议解决实际应用问题。能够理解各种常用的网络协议。不能理解各种常用的网络协议，不能使用网络协议解决实际应用问题。5目标2：能够使用工具抓取网络中的数据包进行协议分析；能够根据具体应用需求进行网络应用软件开发；能够对计算机网络及分布式软件系统进行开发、管理和使用。能够对网络协议进行抓包分析；能够根据具体应用对网络进行开发、管理和使用能够进行抓包分析；能够根据具体应用对网络进行管理和使用。能够进行抓包分析。不能进行抓包分析；不能根据具体应用对网络进行管理和使用。2目标3：能够针对具体应用问题，在多种可选方案中，根据实际情况进行需求分析，分析各种组网方案在数据传输率、设备成本、可靠性、安全性等方面的利弊，选择恰当的设备和协议进行与之对应的操作方法。能够根据实际情况，分析各种组网方案的性能利弊，选择恰当的设备和协议。能够根据实际情况，分析各种组网方案的性能利弊。能够分析各种组网方案的性能利弊。不能分析各种组网方案的性能利弊，不能选择恰当的设备和协议。2目标4：能够结合具体应用案例，进行合理的IP地址规划，选择恰当的网络设备，使之针对具体应用能够有效联网传输和处理数据，能够在此基础上正确部署相应策略，并对网络性能及网络安全进行有效分析和评价。能够进行合理的IP地址规划，选择恰当的网络设备，能够对网络性能进行有效分析和评价。能够进行的IP地址规划，选择网络设备，能够对网络性能进行分析和评价。能够进行的IP地址规划，选择网络设备。不能进行的IP地址规划，不能选择网络设备，不能对网络性能进行分析和评价。1[注]确认作业抄袭计0分。

附录2实验成绩评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：能够使用计算机网络中的数据通信、各层网络协议和网络互联的相关理论，进行简单网络的组网、规划和设计选型。实验过程及表现积极参与实验，提前完成规定的实验内容，演示正确，对指导教师提出的问题回答正确。积极参与实验，按时完成规定的实验内容，演示正确，对指导教师提出的问题回答正确。积极参与实验，完成规定的实验内容，演示基本正确，对指导教师提出的问题回答基本正确。未完成规定的实验内容或不主动参与实验，对指导教师提出的问题不能予以正确的回答。（未出勤实验计0分）3实验报告实验报告内容独立完成，格式规范，实验的理论、过程及结果清晰正确，认真合理地分析结果。实验报告内容独立完成，格式较为规范，理论、过程及结果正确不冗余，结果分析正常合理。实验报告内容独立完成，格式较为规范，理论、过程正确，对结果进行了分析和反思。实验报告敷衍了事，格式不规范，实验理论、过程有误，结果分析不合理。2目标2：能够使用工具抓取网络中的数据包进行协议分析；能够根据具体应用需求进行网络应用软件开发；能够对计算机网络及分布式软件系统进行开发、管理和使用。实验过程及表现积极参与实验，提前完成规定的实验内容，能够对抓取到的数据包进行正确分析，能够根据抓包结果对网络状况进行判定，能够对网络进行开发、管理和使用；对指导教师提出的问题回答正确。积极参与实验，按时完成规定的实验内容，能够对抓取到的数据包进行正确分析，能够对网络进行管理和使用；对指导教师提出的问题回答正确。积极参与实验，完成规定的实验内容，演示基本正确，对指导教师提出的问题回答基本正确。完成规定的实验内容或不主动参与实验，对指导教师提出的问题不能予以正确的回答。（未出勤实验计0分）1实验报告实验报告内容独立完成，格式规范，措辞专业，实验的理论、过程及结果清晰正确，认真合理地分析结果。实验报告内容独立完成，格式较为规范，措辞较专业，理论、过程及结果正确不冗余，结果分析正常合理。实验报告内容独立完成，格式较为规范，措辞较专业，理论、过程正确，对结果进行了分析和反思。实验报告敷衍了事，格式不规范，措辞不专业，实验理论、过程有误，结果分析不合理。1目标3：能够针对具体应用问题，在多种可选方案中，根据实际情况进行需求分析，分析各种组网方案在数据传输率、设备成本、可靠性、安全性