《計算機網(wǎng)絡與編程1》課程教學大綱

《計算機網(wǎng)絡與編程1》教學大綱一、課程基本信息課程名稱計算機網(wǎng)絡與編程ComputerNetworkandProgramming課程編碼SCC251621030開課院部理學院課程團隊（未設置）學分3.0課內(nèi)學時52講授40實驗0上機12實踐0課外學時52適用專業(yè)信息與計算科學授課語言中文先修課程程序設計（C）課程簡介（限選）《計算機網(wǎng)絡與編程》是信息與計算科學專業(yè)的一門選修課，課程分為兩個部分。第一部分為基礎理論部分，通過該部分的學習，使學生掌握計算機網(wǎng)絡的基本知識，了解計算機網(wǎng)絡的各種類型、體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議，領會并掌握TCP/IP協(xié)議中的網(wǎng)絡層協(xié)議（IP協(xié)議）和傳輸層協(xié)議（TCP和UDP協(xié)議）。第二部分為計算機網(wǎng)絡編程，通過本部分的學習，學生能夠編寫網(wǎng)絡通信程序，培養(yǎng)網(wǎng)絡編程的基本能力。在教學中，采用講授、自學、上機編程相結(jié)合的方法。"Computernetworkandprogramming"isanelectivecourseforinformationandcomputingsciencemajors.Thecourseisdividedintotwoparts.Thefirstpartisthebasictheorypart.Throughthestudyofthispart,studentscanmasterthebasicknowledgeofcomputernetworkandunderstandvarioustypes,architecturesandprotocolsofcomputernetwork,understandandmastertheNetworkLayerProtocol(IPprotocol)andTransportLayerProtocol(TCPandUDPprotocol)inTCP/IPprotocol.Thesecondpartiscomputernetworkprogramming.Throughthestudyofthispart,studentscanwritenetworkcommunicationprogramsandcultivatethebasicabilityofnetworkprogramming.Inteaching,themethodofcombiningteaching,self-studyandcomputerprogrammingisadopted.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：理解計算機網(wǎng)絡的概念，掌握計算機網(wǎng)絡的功能，了解計算機網(wǎng)絡的分類，了解計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)，了解網(wǎng)絡安全與相關法律法規(guī)。是1.11.12M2目標2：掌握局域網(wǎng)技術，理解Internet基本概念，掌握網(wǎng)絡分層模式和TCP/IP協(xié)議，掌握網(wǎng)絡進程通信原理。是3.23M3目標3：利用WinPcap、socket等API進行網(wǎng)絡協(xié)議編程，進一步加深和鞏固對網(wǎng)絡協(xié)議的理解。是5.35.34M4目標4：能保障課程正常秩序（政治層面、課堂保障層面，非學生能力層面）否三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章算機網(wǎng)絡概述本章重點和難點：計算機網(wǎng)絡的定義及其不同分類，計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。////21.11.1概述計算機網(wǎng)絡的發(fā)展過程，計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展。M10.5講授//31.21.2定義與分類計算機網(wǎng)絡的定義，計算機網(wǎng)絡的分類。M10.5講授//41.31.3計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)星型，總線型，環(huán)型，樹型，網(wǎng)狀型等拓撲結(jié)構(gòu)。M10.5講授//51.41.4網(wǎng)絡應用討論身邊網(wǎng)絡應用，網(wǎng)絡的利弊，世界互聯(lián)網(wǎng)大會，網(wǎng)絡安全案例M10.5講授2自學6第二章第二章網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)本章重點難點：計算機網(wǎng)絡協(xié)議的定義，OSI七層參考模型中各層的主要功能，網(wǎng)絡協(xié)議分層次結(jié)構(gòu)的好處，計算機網(wǎng)絡的主要性能指標。////72.12.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)概述計算機網(wǎng)絡協(xié)議的定義，網(wǎng)絡協(xié)議分層次結(jié)構(gòu)的好處。M12講授//82.22.2兩種體系結(jié)構(gòu)OSI七層參考模型，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。M11講授//92.32.3計算機網(wǎng)絡的主要性能指標速率，帶寬，吞吐量，時延，時延帶寬積，利用率等。M11講授2作業(yè)10第三章第三章物理層本章重點難點：物理層協(xié)議的主要作用及其任務，網(wǎng)絡中信號常用的編碼方式和調(diào)制方式。////113.13.1物理層概述物理層協(xié)議的主要作用及其任務，數(shù)據(jù)通信的基本概念，信道的最高碼元傳輸速率。M21講授//123.23.2傳輸媒介常用傳輸媒介及其特性。M21講授2自學133.33.3信號編碼及其傳輸幾種最基本的調(diào)制方法，模擬信號數(shù)字傳輸，曼切斯特編碼。M21講授2作業(yè)143.43.4多路復用技術頻分多路復用，時分多路復用，波分多路復用，碼分多路復用。M21講授//15第四章第四章數(shù)據(jù)鏈路層本章重點難點：數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務及其功能，三個基本問題，HDLC幀結(jié)構(gòu)和幀類型，PPP協(xié)議，CRC編碼。////164.14.1使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路和幀，三個基本問題（封裝成幀、透明傳輸和差錯檢測）。M22講授//174.24.2面向比特的鏈路控制規(guī)程—HDLC概述，HDLC幀結(jié)構(gòu)，HDLC幀類型，HDLC工作過程。M21講授2自學184.34.3因特網(wǎng)的點對點協(xié)議PPP概述，PPP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)，PPP協(xié)議的工作狀態(tài)M21講授2作業(yè)194.44.4上機CRC碼生成與校驗算法的實現(xiàn)。M32上機2完善上機作業(yè)20第五章第五章局域網(wǎng)本章重點難點：LLC子層的主要功能，MAC子層的主要功能，網(wǎng)卡的主要功能，CSMA/CD，以太網(wǎng)的MAC幀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)橋的工作原理。////215.15.1局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，邏輯鏈路控制LLC子層，媒體接入控制MAC子層，網(wǎng)卡的主要功能。M20.5講授//225.25.2CSMA/CDIEEE802系列標準，CSMA/CD，二進制指數(shù)退避算法。M21.5講授2作業(yè)235.35.3以太網(wǎng)的MAC層MAC地址，以太網(wǎng)V2的MAC幀結(jié)構(gòu)。M21///245.45.4LAN的擴展在物理層擴展LAN，集線器，在數(shù)據(jù)鏈路層擴展LAN，網(wǎng)橋。M20.5講授//255.55.5高速以太網(wǎng)100BASE-T以太網(wǎng)，吉比特以太網(wǎng)，10吉比特以太網(wǎng)。M20.5講授2自學265.65.6上機以太網(wǎng)MAC幀的封裝與解封模擬。M32上機2完善上機作業(yè)27第六章第六章通信子網(wǎng)的網(wǎng)絡層本章重點難點：通信子網(wǎng)的網(wǎng)絡層的作用，虛電路和數(shù)據(jù)報兩種服務并區(qū)別對比，Dijkstra最短路徑算法。////286.16.1通信子網(wǎng)網(wǎng)絡層的作用，網(wǎng)絡層所提供的服務，科學家Dijkstra及最短路徑算法。M21講授2作業(yè)296.26.2路由與流量路由選擇，流量控制，擁塞控制。M21講授//30第七章第七章網(wǎng)絡互連本章重點難點：IP地址的表示方法，ARP協(xié)議，IP數(shù)據(jù)報首部各字段的意義，IP地址和MAC地址在選路過程中的作用，子網(wǎng)掩碼的意義和子網(wǎng)劃分方法，分組轉(zhuǎn)發(fā)過程，IP的無分類編址CIDR，ICMP的作用，VPN與NAT的原理。////317.17.1網(wǎng)際協(xié)議IP網(wǎng)絡互連概述，Internet的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP，IP地址，IP地址和MAC地址在選路過程中的作，IP地址與MAC地址的轉(zhuǎn)換，ARP協(xié)議M21講授2作業(yè)327.27.2IP數(shù)據(jù)報IP數(shù)據(jù)報格式，分組轉(zhuǎn)發(fā)過程。M21講授//337.37.3劃分子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)的意義和基本思路，子網(wǎng)掩碼，使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過程。M22講授2作業(yè)347.47.4無分類編址CIDRIP編址問題的演進，無分類編址CIDR，CIDR地址塊，路由聚合，最長前綴匹配。M21講授2作業(yè)357.57.5因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMPICMP的作用，ICMP報文格式，ICMP報文分類。M21講授//367.67.6因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議，外部網(wǎng)關協(xié)議。M21講授2自學377.77.7IP多播IP多播的基本概念，IP多播的特點，在局域網(wǎng)上進行硬件多播，多播協(xié)議。M21講授2自學387.87.8虛擬專用網(wǎng)VPN與網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換NATVPN，隧道技術，NAT，網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換的過程。M21講授//397.97.9IPV6解決IP地址耗盡的根本措施，IPV6協(xié)議格式，從IPV4向IPV6過渡。M21講授2自學407.107.10上機使用Wireshark軟件捕獲網(wǎng)絡ARP、IP、ICMP等分組并解析分組個字段含義；使用自定義的UDP聊天程序，學習如何正確使用IP地址實現(xiàn)單播、廣播、軟件環(huán)回測試等功能。M32上機2完善上機作業(yè)417.117.11上機使用WinPcapAPI發(fā)送ARP請求和響應分組，發(fā)送IP數(shù)據(jù)報。M32上機2完善上機作業(yè)42第八章第八章傳輸層本章重點難點：傳輸層的作用和服務，端口，UDP協(xié)議，TCP協(xié)議，TCP的主要機制。////438.18.1傳輸層協(xié)議概述作用和服務，TCP/IP體系中的傳輸層，端口。M21講授//448.28.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP概述，UDP主要特點，UDP用戶數(shù)據(jù)報的格式。M21講授2作業(yè)458.38.3傳輸控制協(xié)議TCPTCP最主要的特點，TCP面向流的概念，TCP的連接，套接字，TCP可靠通信的具體實現(xiàn)，TCP報文段的首部格式，TCP的數(shù)據(jù)編號與確認，以字節(jié)為單位的滑動窗口。M22講授2作業(yè)468.48.4TCP的流量控制與擁塞控制利用滑動窗口實現(xiàn)流量控制，慢開始和擁塞避免，快重傳和快恢復。M21講授//478.58.5TCP的運輸連接管理運輸連接管理的三個階段，用三次握手建立TCP連接，TCP的連接釋放。M21講授2自學48第九章第九章Socket網(wǎng)絡編程本章重點難點：利用Winsock編程。////499.19.1Winsock簡介Winsock簡介，使用Winsock開發(fā)典型的服務器/客戶端程序。M31講授//509.29.2典型應用TCP客戶端/服務器程序，UDP通信程序，通過Internet傳輸文件，網(wǎng)絡對時程序。M31講授2自學519.39.3上機熟悉Winsock編程的基本過程，編寫一個簡單的Winsock應用程序。M32上機2完善上機作業(yè)52第十章第十章計算機嗅探技術本章重點難點：ICMP等協(xié)議在計算機嗅探技術的作用與使用。////5310.110.1計算機嗅探技術ICMP、IP、TCP、UDP等協(xié)議在計算機嗅探技術的使用。M31講授//5410.210.2典型應用Ping，路由跟蹤，網(wǎng)絡嗅探。M31講授2自學5510.310.3上機熟悉ICMP等協(xié)議在計算機嗅探技術的作用與使用，編寫一個有Ping功能或路由跟蹤功能或網(wǎng)絡嗅探功能的程序。M32上機2完善上機作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。2.考核學生對計算機網(wǎng)絡基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有作圖、分析和計算題。20%2上機1.本課程有12個學時上機。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.考核學生對計算機網(wǎng)絡基本協(xié)議知識的應用編程能力，能利用WinPcap收發(fā)數(shù)據(jù)包，能利用socket進行數(shù)據(jù)通信。20%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對計算機網(wǎng)絡基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、作圖題、分析題、計算題等。40%4考勤隨機點名、刷卡點名等5%5課堂表現(xiàn)隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，計算機網(wǎng)絡的定義、功能、分類、拓撲結(jié)構(gòu)、性能指標、網(wǎng)絡協(xié)議定義、體系結(jié)構(gòu)等基本知識點的理解無誤。B-對上述知識點的理解與應用存在少量錯誤。C-對上述知識點的理解與應用存在一定量錯誤。D-或?qū)ι鲜鲋R點的理解與應用存在大量錯誤。2M1期末考試70%（見試卷評分標準）3M2平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，物理層協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、網(wǎng)絡層協(xié)議、傳輸層協(xié)議等基本知識點的理解無誤。B-對上述知識點的理解與應用存在少量錯誤。C-對上述知識點的理解與應用存在一定量錯誤。D-或?qū)ι鲜鲋R點的理解與應用存在大量錯誤。4M2期末考試70%（見試卷評分標準）5M3上機100%M-按時提交作業(yè)，利用WinPcap、socket等API進行網(wǎng)絡協(xié)議編程正確無誤。N-按時提交作業(yè)，利用WinPcap、socket等API進行網(wǎng)絡協(xié)議編程存