《计算机网络》课程教学大纲

《计算机网络》教学大纲课程名称：计算机网络英文名称：ComputerNetwork课程编号：F062092141学分：2.5总学时/课内实践学时：40/8课程性质：选修课程开课单位：信息与电气工程学院适应对象：信息与计算科学专业一、课程简介计算机网络是信息与计算科学专业的一门专业必修核心课程，是计算机系统能力培养和对解决计算机领域复杂工程问题能力培养的重要基础课程。通过本课程的学习，学生能够具备面向计算机通信、网络与信息处理的系统思维能力，在掌握计算机网络基本组成原理、运行机制与应用技术的基础上，能够进行复杂网络活动抽象、分析，并能够综合运用所学知识解决计算机网络领域的实际工程问题，为以后从事计算机网络领域的科研或大型工程项目的开发与运维打下坚实的基础。课程过程中将通过导向式教学、案例教学等教学方法和教学手段构建课程思政体系，达到专业课程思政“立德树人”的目标，实现了“专业传授与价值引领”同行同向的目的。ComputernetworkingisacompulsorycorecourseintheInformationandComputationalSciencemajor,whichisanimportantfoundationalcourseforcultivatingcomputersystemskillsandtheabilitytosolvecomplexengineeringproblemsinthecomputerfield.Throughthestudyofthiscourse,studentswillbeabletodevelopsystematicthinkingskillsforcomputercommunication,networking,andinformationprocessing.Basedonmasteringthebasicprinciples,operatingmechanisms,andapplicationtechnologiesofcomputernetworks,theywillbeabletoabstractandanalyzecomplexnetworkactivities,andcomprehensivelyapplytheirknowledgetosolvepracticalengineeringproblemsinthefieldofcomputernetworks.Thiswilllayasolidfoundationforfuturescientificresearchorthedevelopmentandoperationoflarge-scaleengineeringprojectsinthefieldofcomputernetworks.Duringthecourse,acourseideologicalandpoliticaleducationsystemwillbeconstructedthroughguidedteaching,case-basedteaching,andotherteachingmethods,achievingthegoalof"cultivatingstudents'moralcharacter"inprofessionalcourseideologicalandpoliticaleducation,andrealizingthegoalof"professionalteachingandvalueguidance"inthesamedirection.二、课程目标1．以我国推进大数据和计算机网络技术的快速发展的过程和重大事件为实例，结合辩证分析方法，培养与强化学生技术报国、技术强国的责任感、使命感和家国情怀，培养学生明辨是非和理性思考的辩证思维能力，提升学生持续发奋学习与探索的内驱力。2．具有扎实的数学与自然科学知识和工程基础，系统掌握计算机网络的基本理论、基础知识、组成原理和运行机制，并综合运用所学知识解决计算机领域的复杂工程问题。3．能够针对计算机网络领域的复杂工程问题，应用计算机软硬件系统和通信系统的基本原理和方法，设计满足特定需求的计算机网络系统，并能够在设计中体现创新意识，考虑健康、安全、法律、文化以及环境等多维度协同发展因素。1.TakingtherapiddevelopmentprocessandmajoreventsofbigdataandcomputernetworktechnologyinChinaasexamples,combinedwithdialecticalanalysismethods,cultivateandstrengthenstudents'senseofresponsibility,mission,andpatriotismforservingthecountryandbuildingastrongtechnologicalnationthroughtechnology,cultivatestudents'dialecticalthinkingabilitytodistinguishrightfromwrongandthinkrationally,andenhancetheirinternaldriveforcontinuouslearningandexploration.2.Haveasolidfoundationinmathematicsandnaturalsciences,aswellasengineeringknowledge.Systematicallygraspthebasictheories,fundamentalknowledge,compositionprinciples,andoperatingmechanismsofcomputernetworks,andcomprehensivelyapplythelearnedknowledgetosolvecomplexengineeringproblemsinthefieldofcomputerscience.3.Abletoaddresscomplexengineeringproblemsinthefieldofcomputernetworks,applythebasicprinciplesandmethodsofcomputersoftwareandhardwaresystemsandcommunicationsystems,designcomputernetworksystemsthatmeetspecificneeds,andreflectinnovativethinkinginthedesign,consideringmulti-dimensionalcollaborativedevelopmentfactorssuchashealth,safety,law,culture,andenvironment.三、课程目标与毕业要求对应关系本课程的课程目标对信息与计算科学专业毕业要求指标点的支撑情况如表1所示：表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：1-1具有扎实的数学基础，掌握信息科学、计算科学和计算机科学的基本理论和基本知识。2毕业要求2：2-3能熟练使用计算机（包括常用计算机语言、工具及一些专业软件），具有基本的算法分析和设计能力以及较强的编程能力。2-4能运用所学数学和计算机知识解决某些科研或生产中的实际问题。3毕业要求3：3-1思想道德素质。具有正确的人生观、价值观和道德观，爱国、诚信、友善、守法，具有高度的社会责任感；具有良好的心理素质和积极的人生态度。1四、课程教学安排课程共有5项教学内容，具体安排如下。表2：课程教学安排表序号教学内容思政元素课堂教学学时实验/实践教学学时学时小计1概述爱国教育442物理层爱国教育223数据链路层884网络层辩证分析方法885运输层爱国教育886应用层辩证分析方法227WireShark数据包抓取实验228以太网交换机组网实验339路由器组网实验33合计32840教学安排1.概述教学要求：了解计算机网络的发展；理解计算机网络定义、功能、分类；掌握网络体系结构与协议等基本内容。教学内容：1.1计算机网络在信息时代的作用；1.2互联网概述；1.3互联网的组成；1.4计算机网络在我国的发展；1.5计算机网络的类别；1.6计算机网络的性能；1.7计算机网络的体系结构重点难点：计算机网络的定义，计算机网络的组成结构，网络体系结构与协议的定义，网络层次的功能与划分，等内容。思政元素：在1.4小节中介绍计算机网络在中国的快速发展，使学生理解国家推进科技发展进步的政策和决心，培养与强化学生技术报国、技术强国的责任感、使命感和家国情怀。2.物理层教学要求：理解物理层的特性和数据通信基础的基本原理；了解常用的传输媒体，掌握常用的信道复用技术和宽带接入技术。教学内容：2.1物理层的基本概念；2.2数据通信的基础知识；2.3物理层下面的传输媒体；2.4信道复用技术；2.5数字传输系统；2.6宽带接入技术难点重点：数据通信模型、信号分析、信道复用技术、传输技术、传输媒体等内容。思政元素：在2.3小节中介绍以光纤为代表的新一代计算机网络在中国的快速发展为国民经济和社会生活带来的重大变革，使学生理解国家支持科技发展进步是我们一切幸福生活的源泉，培养与强化学生技术报国、技术强国的责任感、使命感和家国情怀。3.数据链路层教学要求：理解数据链路层的主要功能，掌握以太网的概念和数据链路层的常用协议等内容。教学内容：3.1使用点对点信道的数据链路层；3.2点对点协议PPP；3.3使用广播信道的数据链路层；3.4扩展的以太网；3.5高速以太网难点重点：数据链路层的三项主要功能，CSMA/CD协议，以太网交换机的自学习算法等。4.网络层教学要求：掌握网络层与网络互联的基本概念；掌握虚电路服务数据报服务；掌握IP协议和互联网路由选择协议等内容。教学内容：4.1网络层提供的两种服务；4.2网际协议IP；4.3划分子网和构造超网；4.4网际控制报文协议ICMP；4.5互联网的路由选择协议难点重点：IP地址的编址方式(分类的IP地址、划分子网、构造超网)，路由选择算法思政元素：针对本章中“尽最大努力交付的不可靠的网络层”的理论，结合我们每天使用到的互联网，分析工程实践中“性能”与“成本”之间博弈的辩证关系，使学生理解在庞大而复杂的系统中不存在能够满足用户所有要求的工程技术，需要根据需求制定实际可行的解决方案。5.运输层教学要求：了解传输层的基本功能、TCP的基本内容、UDP的基本内容；理解TCP的可靠传输机制、流量控、拥塞控制和连接管理等内容。教学内容：5.1运输层协议概述；5.2用户数据报协议UDP；5.3传输控制协议TCP概述；5.4可靠传输的工作原理；5.5TCP报文段的首部格式；5.6TCP可靠传输的实现；5.7TCP的流量控制；5.8TCP的拥塞控制；5.9TCP的运输连接管理难点重点：应用进程通信，面向字节流机制，滑动窗口机制，拥塞控制，三报文握手/四报文握手机制。思政元素：针对本章中各种可靠网络传输机制，结合分析复杂工程系统中“可靠”与“成本”之间的辩证关系，培养学生面向工程实践的辩证分析能力，同时结合我国计算机网络技术的快速发展为我们带来的可靠的网络服务，增强学生科技报国的使命感和责任感。6.应用层教学要求：了解互联网的主要应用，包括文件传输与远程访问、WWW技术、客户/服务器概念与技术、Email技术等内容。教学内容：6.1域名系统DNS；6.2文件传送协议；6.3万维网WWW；6.4电子邮件难点重点：域名的定义与使用、文件传输与远程访问、WWW技术、客户/服务器概念与技术等。思政元素：结合各种网络应用在中国的蓬勃发展，对学生进行爱国教育，培养学生的家国情怀。五、课内实践教学内容及要求表3：课内实践教学内容及要求序号教学类型教学内容教学要求1实验WireShark数据包抓取实验了解各种协议数据单元的格式，理解各种网络协议的运行机制，掌握WireShark抓包软件的使用方法。2实验以太网交换机组网实验了解以太网的拓扑结构，理解基于以太网交换机的组网方法，掌握eNSP网络仿真软件的使用方法。3实验路由器组网实验了