课程教学大纲《计算机网络》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：计算机网络英文名称：Computer Networks二、课程代码及性质0811161专业核心课程必修三、学时与学分总学时：32（理论学时：32学时）学分：2四、先修课程先修课程：《概率论》五、授课对象本课程面向通信工程、电子信息工程专业、启明学院信息类数理提高班学生、电信卓越计划实验班、基于项目信息类专业教育实验班、全英文授课留学生通信工程专业开设。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合而形成的技术领域，是当今通信与信息系统学科的重要技术之一，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。
计算机网络课程是高校通信工程、电子信息工程专业本科必修的专业核心课程。
本课程的教学目的与任务是：1. 从系统观点理解不同类型的网络面临的问题和挑战，包括直连网络、交换网络、互联网络等；2. 掌握计算机网络的分层架构与原理，掌握计算机网络数据链路层、网络层、传输层的主要概念、功能与实现机制等；3. 理解和掌握关键的网络算法与协议，包括可靠传输、媒体接入控制、交换与转发、IP路由、TCP拥塞控制等；4. 结合实验实践理解和掌握基本的网络操作方法；5. 了解计算机网络技术的新发展和趋势。
七、教学重点与难点：课程重点：电路交换、分组交换、计算机网络体系结构、网络性能分析、地址管理、可靠传输、以太网、无线局域网、路由算法、网络协议设计和性能分析课程难点：网络性能分析、端到端协议设计、滑动窗口算法、媒介接入控制、载波监听机制、冲突检测机制、冲突避免机制、基于距离向量和基于链路状态的路由算法、TCP拥塞控制机制八、教学方法与手段：教学方法：讲授法，提问法，课堂讨论法，演示法，实验法教学手段：采用电子教案，基于在线学习平台，实施过程性评价九、教学内容与学时安排理论部分：32学时，具体内容如下（一）网络基础（教师课堂教学学时（6小时）+ 学生课后学习学时（6小时））教学内容：了解计算机网络的定义、发展历史；理解设计计算机网络的技术需求；掌握电路交换与分组交换的概念与区别；理解客户端服务器的通信模式；掌握层次化计算机网络体系结构的原理，理解网络体系结构中的实体、协议、服务、接口等概念；掌握层次化计算机网络体系结构的实现机制，理解报文的封装、层次间的多路复用与多路分解等概念；掌握七层OSI/RM开放系统互联参考模型、各层功能；掌握TCP/IP的四层体系结构，各层功能，与OSI七层结构对比；掌握主要的网络性能指标，包括带宽、吞吐量、时延、RTT、带宽时延积等，具备计算的能力。
课后文献阅读：J. H. Saltzer, D. P. Reed, and D. D. Clark, "End-to-end arguments in system design," ACM Trans. Comput. Syst., vol. 2, no. 4, pp. 277–288, 1984.M. S. Blumenthal and D. D. Clark, " Rethinking the design of the Internet: the end-to-end arguments vs. the brave new world," ACM Trans. Inter.Tech., vol. 1, no. 1, pp. 70–109, 2001.课后作业和讨论：课后作业参考《计算机网络习题集》第一章；讨论网络架构设计端到端原则和互联网尽力服务的服务模型。
（二）直连网络（教师课堂教学学时（6小时）+ 学生课后学习学时（6小时））教学内容：理解直连网络的概念，区分节点、网络适配器、链路的特征；了解网络通信编码，包括NRZ、NRZI、Manchester、4B/5B 等；理解不同的组帧方法，包括面向字节、面向比特的组帧协议案例；理解差错控制的概念，包括二维奇偶校验、循环冗余校验等；掌握可靠传输的概念和基本实现机制，掌握停止等待、滑动窗口的ARQ算法；理解以太网的设计要点，掌握CSMA/CD冲突检测的原理；了解无线局域网的设计要点，理解CSMA/CA冲突避免的原理；课后文献阅读：R. M. Metcalfe and D. R. Boggs, “Ethernet: Distributed packet switching for local computer networks,” Commun.ACM, vol. 19, no. 7, pp. 395–404, Jul. 1976.N. Abramson, "The Aloha System - Another Alternative for Computer Communications," Fall Joint Computer Conference, AFIPS Conference Proceedings, Vol. 37, pp. 281-285, 1970.Hang Liu, Hairuo Ma, Magda El Zarki and Sanjay Gupta, "Error controlschemes for networks: An overview", Mobile Networks and Applications, MONET (Mobile Networks and Applications), 2 (1997), pp. 167-182.P. Karn, “MAC A – A New Channel Access Method for Packet Radio”, 9th ARRL Computer Networking Conference, London, ON, Canada, September 1990.G. Bianchi, “Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 18, no. 3, pp. 535–547, Mar. 2000.课后作业和讨论：课后作业参考《计算机网络习题集》第二章；讨论滑动窗口控制算法，发送端和接收端窗口的大小与数据帧序号之间的关系；如果所有的节点均执行载波监听, 仍然会发生冲突的原因；IEEE 802.11协议采用冲突避免机制, 而非冲突检测的原因。
（三）网络互联（教师课堂教学学时（10小时）+ 学生课后学习学时（10小时））教学内容：理解分组交换网络的概念；掌握数据报交换、虚电路交换的原理，了解源路由选择的交换方法；掌握局域网扩展的概念，理解网桥、学习型网桥的概念，了解生成树算法；掌握以太网集线器、网桥、交换机设备的功能与区别；理解网络互联的需求和概念；理解IP服务模型，包括地址设计、分段与重组、数据报转发等；理解IP 地址管理相关协议，包括地址转换ARP、动态地址分配DHCP等；掌握子网的概念，以及相应的IP地址分配方式；掌握路由与转发的概念，理解路由表与转发表的区别；掌握基于距离向量和基于链路状态的路由算法的原理，理解RIP和OSPF的实现要点，具备进行简单路由计算的能力；理解路由权值代价设置的问题，了解互联网链路权值设计的演变；理解路由器的执行机制，理解路由器与交换机的区别；课后文献阅读：A. Khanna and J. Zinky, “The Revised ARPANET Routing Metric”, ACM SIGCOMM 1989, Austin, TX, USA, September 1989.R. Ahlswede, N. Cai, S. Li, and R. Yeung, “Network Information Flow”, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 46, No. 4, July 2000.课后作业和讨论：课后作业参考《计算机网络习题集》第三章；讨论数据报交换和虚电路交换的区别；讨论路由器与交换机的区别；讨论路由算法的复杂度。
（四）高级网络互联（教师课堂教学学时（2小时）+ 学生课后学习学时（2小时））教学内容：理解无类别域间路由的路由转发实现机制；掌握互联网域内路由和域间路由的概念，理解BGP协议的实现机制；理解IPv6的设计目标，了解IPv6的主要技术特征；了解移动主机的路由实现机制。
课后文献阅读：课后作业和讨论：课后作业参考《计算机网络习题集》第四章；讨论BGP协议的收敛性；讨论IPv6部署的现状与困难。
（五）端到端协议（教师课堂教学学时（2小时）+ 学生课后学习学时（2小时））教学内容：理解进程间通信的协议设计需求；理解实现简单多路分解功能的传输协议UDP的原理；掌握实现可靠字节流服务的传输协议TCP的设计原理，理解互联网架构设计的端到端设计原则；掌握TCP建立连接的三次握手机制；理解在互联网上实现传输层可靠传输的技术挑战，理解TCP滑动窗口协议和数据链路层滑动窗口协议设计的区别。
课后文献阅读：V. Cerf and R. Kahn, "A Protocol for Packet Network Intercommunication," IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-22, pp. 637-648, May 1974.课后作业和讨论：课后作业参考《计算机网络习题集》第五章；讨论TCP建立连接的三次握手机制；讨论TCP滑动窗口协议和数据链路层滑动窗口协议设计的区别。
（六）拥塞控制与资源分配（教师课堂教学学时（4小时）+ 学生课后学习学时（4小时））教学内容：掌握流量控制的概念，TCP流量控制的基本机制；掌握拥塞控制的概念，不同拥塞控制机制的分类；掌握基于窗口的TCP拥塞控制机制，理解其与TCP流量控制的区别与联系；理解加性增加乘性减少、慢启动、快速重传等TCP拥塞控制机制。
课后文献阅读：Van Jacobson, "Congestion avoidance and control," ACM Computer Communication Review, vol. 18, pp. 314-329, Aug. 1988. Proceedings of the Sigcomm'88 Symposium in Stanford, CA, August, 1988.D. Chiu and R. Jain, “Analysis of the Increase and Decrease Algorithms for Congestion Avoidance in Com puter Networks”, Computer Networks and ISDN Systems, Vol. 17, No. 1, June 1989, pp. 1-14S. H. Low, “A duality model of TCP and queue management algorithm s,” IEEE/ACM Trans. Netw., vol. 11, no. 4, pp. 525–536, 2003.课后作业和讨论：课后作业参考《计算机网络习题集》第六章；讨论拥塞控制和流量控制的区别；讨论加性增加乘性减少、慢启动、快速重传等TCP拥塞控制机制的设计思路。
