spContent= 是软件工程专业的学位必修课,是研究生入学统考中综合科目之一。
围绕网络参考模型,从应用层开始沿协议栈讲授计算机网络的基本原理和重要协议,探讨信息从源端到目的端,穿越中间交换设备所遇到的各种问题和解决办法。
是软件工程专业的学位必修课,是研究生入学统考中综合科目之一。
围绕网络参考模型,从应用层开始沿协议栈讲授计算机网络的基本原理和重要协议,探讨信息从源端到目的端,穿越中间交换设备所遇到的各种问题和解决办法。
—— 课程团队
课程概述
以层次模型为线索,一层一章,将内容有机地串在一起。 §主要包括网络相关术语和协议(TCP/IP协议栈)、网络标准、OSI参考模型、应用层、传输层、网络层、数据链路层的基本功能和基本原理,包括各种路由协议的工作原理及其特点。
在学习理论的基础上,初步培养网络编程和应用开发的能力。
建议在学习过程参考课程提供的思维导图,由粗而细,再由细到抽象,思考,并构建、修缮自己的知识框架,融会贯通。
授课目标
(1) 理解计算机网络从无到有的进程,理解网络中的问题以及解决问题的方法,培养学生发现问题解决问题的能力;
(2) 理解网络通信的基本原理,理解一个信息是如何从源穿越到目的的全过程,学习套接字编程基础,并进行实践,掌握基本的套接字编程方法,培养学生计算机网络程序设计和开发的能力。
(3) 理解各层报文的封装格式,掌握重点字段的含义,并能通过分析报文,理解协议和简单故障分析。培养学生对实际问题进行分析和解决的能力。
成绩 要求
总评成绩
线上SPOC视频学习和作业完成情况+线下课堂表现(30%)+ 实验(20%)+期末考试(50%)。
(1)线上SPOC视频学习和作业等情况,由SPOC系统导出,包括视频学习情况、各个章节的作业、讨论题。
(2)线下课堂表现为课堂出勤、问题回答和参与讨论情况。
(3)实验的考核内容为线下实验课出勤实验报告完成情况。
(4)期末考试为线下闭卷考试。
课程大纲
课程目标及课程内容
课时目标:一、课程目标 本课程是软件工程专业的专业基础课程。课程总目标在于培养学生以数学与工程思维,理解计算机网络分层结构、每层核心问题、解决方案基本原理及具体方案和协议;剖析核心网络协议(包括HTTP、TCP、IP、ARP等)关键环节及参数;掌握Socket网络编程原理及技术,构建简单网络应用原型(如文件传输),为网络软件开发奠定网络技术基础。课程目标1.通过计算机网络及网络编程技术等相关方面教材,文献和案例剖析学习,对计算机网络分层模型及每层核心问题,主要解决方案等有较深入了解,可对包括TCP可靠传输、TCP Flow控制、TCP拥塞控制、路由机制及协议等核心算法与模型进行定性与定量分析。课程目标2.通过对现实生活中存在典型网络系统进行学习,可依据经典网络分层模型进行系统分析其设计原理与建设方案,以及基于Socket网络编程的原理及应用。课程目标3.通过对典型及生活中常见网络应用进行学习,可根据用户需求,基于某种网络通信条件和协议进行基本网络应用程序的设计,编程实现与测试等。
二、课程内容
(一)课程思政
通过介绍中国教育科研网的发展历史和华工,增强学生爱校情怀,引导学生适应时代发展,勇于承担国家建设任务。(思政教育内容)
(二)计算机网络和因特网
教学内容:
(1) 网络基本概念
(2) 电路交换与分组交换基本原理
(3) 网络分层体系结构
教学要求:了解因特网的具体构成,服务和协议的概念,网络边缘系统的组成和接入方式;掌握电路交换和分组交换的概念和区别,分组交换网中的时延、丢包和吞吐量,协议分层模型OSI/ISO和TCP/IP模型。
(三)应用层
教学内容:
(1) 应用层原理
(2) HTTP协议及Web应用
(3) FTP协议及其应用
(4) SMTP协议及电子邮件应用
(5) DNS域名服务
(6) 通信模型(C/S与P2P)
(7) 网络编程技术(UDP与TCP套接字编程)
重点:Web技术、DNS
难点:网络编程技术
教学要求:了解应用层协议的原理,包括网络应用程序体系架构、进程通信、可使用的传输层服务等;掌握Web应用和HTTP协议、文件传输协议FTP、电子邮件、目录服务DNS、P2P应用的原理,掌握TCP和UDP套接字编程。
(四)传输层
教学内容:
(1) 数据传输服务原理
(2) 可靠数据传输基本原理
(3) 因特网中UDP与TCP协议
(4) TCP可靠数据传输,Flow控制与拥塞控制机制
(5) TCP连接管理
重点:TCP协议
难点:TCP可靠数据传输机制、Flow控制与拥塞控制机制
教学要求:了解运输层提供的服务、掌握多路复用和多路分解的概念,可靠数据传输的特点,回退N步和选择重传协议,TCP协议的报文结构、可靠传输机制、流量控制和连接管理,以及拥塞控制原理和TCP拥塞控制机制。
(五)网络层
(1) 网络层原理
(2) 网络编址与IP协议
(3) 路由器及路由协议
(4) 因特网的路由协议与管理
重点:IP协议与路由协议
难点:组网与IP规划、路由协议
教学要求:了解网络层的两个主要服务和网络服务模型,路由器工作原理,掌握虚电路和数据报网络的特点和区别,IPv4协议报文格式和编址方式,ICMP协议,链路状态和距离矢量路由算法,自治系统内和自治系统间的选路算法以及网络层的广播和多播选路算法。
(六)链路层和局域网
(1)链路层原理及网络拓扑形态
(2)信道共享与多路访问协议
(3)以太网原理与技术
重点:交换机原理及应用
要求:了解数据链路层提供的服务,差错检测和纠错技术,掌握三种多路访问协议:包括信道划分、随机接入和轮流协议,链路层编址方法,以太网的帧结构、CSMA/CD协议和其他以太网技术,掌握交换机工作原理,包括转发和过滤、自学习机制等,PPP协议和链路虚拟化方法。
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预备知识
参考资料
教材:
【1】James F. Kurose, Keith W. Ross. Computer Networking: A Top Down Approach (7th edition), Addison-Wesley, 2018
参考资料:
【1】《Computer Networks》Andrew S. Tanenbaum,David J. Wetherall;严伟等译,清华大学出版社, 2012
【2】《深入理解计算机网络》-教育部101计划核心教材,
袁华,王昊翔,黄敏,清华大学出版社,2024.4
【3】《计算机网络》(第8版),谢希仁,电子工业出版社
常见问题
Q : 课程采用什么教材?
A : 本课程采用经典教材:James F. Kurose, Keith W. Ross. Computer Networking: A Top Down Approach. (中文版) 计算机网络:自顶向下方法(第六版),机械工业出版社,2011。课程视频主要来源于华南理工大学计算机学院袁华老师团队录制的《计算机网络》MOOC课程,该课程选用教材:Andrew S. Tanenbaum,David J. Wetherall;严伟等译,计算机网络(第五版),清华大学出版社,2012,的前7章拆解的知识点。建议大家在学习的过程中,逐渐构建自己的知识框架,将知识点内化并串起来。
Q : SPOC跟MOOC有什么区别?
A : MOOC是Massive Open Online Course,大规模在线开放课程,面向所有学员,译为“慕课”、“魔课”等;SPOC是Small Private Oline Course,小规模限制性在线课程,译为“私播课” 。(注意:同学们所有的学习数据,包括测试成绩,都从SPOC平台导出。)
Q:翻转课堂是什么?
A:翻转课堂有别于传统的一讲到底的课堂,而是在课堂上进行重难点深化、讨论、堂测、学生演示等等学习活动。学生须在翻转课堂前已经完成了基本知识点的学习任务,在线下面授时实施。