《計算機網絡》教學大綱課程名稱：計算機網絡英文名稱：ComputerNetwork課程編號：2141學分：2.5總學時/課內實踐學時：40/8課程性質：必修課程開課單位：信息與電氣工程學院適應對象：數據科學與大數據技術課程簡介“計算機網絡”是數據科學與大數據技術專業的一門專業必修核心課程，是計算機系統能力培養和對解決計算機領域復雜工程問題能力培養的重要基礎課程。通過本課程的學習，學生能夠具備面向計算機通信、網絡與信息處理的系統思維能力，在掌握計算機網絡基本組成原理、運行機制與應用技術的基礎上，能夠進行復雜網絡活動抽象、分析，并能夠綜合運用所學知識解決計算機網絡領域的實際工程問題，為以后從事計算機網絡領域的科研或大型工程項目的開發與運維打下堅實的基礎。課程過程中將通過導向式教學、案例教學等教學方法和教學手段構建課程思政體系，達到專業課程思政“立德樹人”的目標，實現了“專業傳授與價值引領”同行同向的目的。本課程的教學內容主要分為三部分：計算機網絡的基本理論、基本技能；計算機網絡的工作原理、組成、結構、協議和典型應用；計算機網絡的使用、設計、開發、建設和管理的理論與方法本課程考核由平時考核、實驗考核、期末考試組成。課程目標1．思政目標：以我國推進大數據和計算機網絡技術的快速發展的過程和重大事件為實例，結合辯證分析方法，培養與強化學生技術報國、技術強國的責任感、使命感和家國情懷，培養學生明辨是非和理性思考的辯證思維能力，提升學生持續發奮學習與探索的內驅力。2．具有扎實的數學與自然科學知識和工程基礎，系統掌握計算機網絡的基本理論、基礎知識、組成原理和運行機制，并綜合運用所學知識解決計算機領域的復雜工程問題。3．能夠針對計算機網絡領域的復雜工程問題，應用計算機軟硬件系統和通信系統的基本原理和方法，設計滿足特定需求的計算機網絡系統，并能夠在設計中體現創新意識，考慮健康、安全、法律、文化以及環境等多維度協同發展因素。4．能夠基于科學原理并采用科學方法對計算機網絡領域復雜工程問題進行研究，制定技術路線、設計實驗方案，并通過信息綜合和實驗分析得到合理有效的結論。三、課程目標與畢業要求對應關系本課程的課程目標對軟件工程專業畢業要求指標點的支撐情況如表1所示：表1課程目標與畢業要求對應關系畢業要求指標點課程目標1.工程知識應用能力：具有扎實的數學與自然科學知識和工程基礎，系統地掌握數據科學與大數據技術領域的基本理論、基礎知識，并綜合運用所學知識解決復雜工程問題。1-2能夠針對大數據工程問題建立數學模型并求解；課程目標23.設計/開發解決方案能力：能夠設計出大數據應用領域的復雜工程問題的解決方案，具有數據采集、處理、分析、挖掘的能力，并能夠在設計環節中體現創新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等多維度協同發展因素。3-1掌握大數據工程設計和產品開發全周期、全流程的基本設計/開發方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素；課程目標1，34.工程技術研究能力：能夠基于數據科學與大數據技術原理并采用科學方法對大數據應用領域的復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論。4-1能夠基于數據科學與大數據技術原理，通過文獻研究或相關方法，調研和分析大數據應用領域復雜工程問題的解決方案；課程目,1，4課程教學安排課程共有9項教學內容，具體安排如下。表2：課程教學安排表序號教學內容思政元素課堂教學學時實驗/實踐教學學時學時小計1概述愛國教育442物理層愛國教育223數據鏈路層884網絡層辯證分析方法885運輸層愛國教育辯證分析方法886應用層愛國教育227WireShark數據包抓取實驗228以太網交換機組網實驗339路由器組網實驗33合計32840教學安排1.概述教學要求：了解計算機網絡的發展；理解計算機網絡定義、功能、分類；掌握網絡體系結構與協議等基本內容。教學內容：1.1計算機網絡在信息時代的作用；1.2互聯網概述；1.3互聯網的組成；1.4計算機網絡在我國的發展；1.5計算機網絡的類別；1.6計算機網絡的性能；1.7計算機網絡的體系結構重點難點：計算機網絡的定義，計算機網絡的組成結構，網絡體系結構與協議的定義，網絡層次的功能與劃分，等內容。思政元素：在1.4小節中介紹計算機網絡在中國的快速發展，使學生理解國家推進科技發展進步的政策和決心，培養與強化學生技術報國、技術強國的責任感、使命感和家國情懷。2.物理層教學要求：理解物理層的特性和數據通信基礎的基本原理；了解常用的傳輸媒體，掌握常用的信道復用技術和寬帶接入技術。教學內容：2.1物理層的基本概念；2.2數據通信的基礎知識；2.3物理層下面的傳輸媒體；2.4信道復用技術；2.5數字傳輸系統；2.6寬帶接入技術難點重點：數據通信模型、信號分析、信道復用技術、傳輸技術、傳輸媒體等內容。思政元素：在2.3小節中介紹以光纖為代表的新一代計算機網絡在中國的快速發展為國民經濟和社會生活帶來的重大變革，使學生理解國家支持科技發展進步是我們一切幸福生活的源泉，培養與強化學生技術報國、技術強國的責任感、使命感和家國情懷。3.數據鏈路層教學要求：理解數據鏈路層的主要功能，掌握以太網的概念和數據鏈路層的常用協議等內容。教學內容：3.1使用點對點信道的數據鏈路層；3.2點對點協議PPP；3.3使用廣播信道的數據鏈路層；3.4擴展的以太網；3.5高速以太網難點重點：數據鏈路層的三項主要功能，CSMA/CD協議，以太網交換機的自學習算法等。4.網絡層教學要求：掌握網絡層與網絡互聯的基本概念；掌握虛電路服務數據報服務；掌握IP協議和互聯網路由選擇協議等內容。教學內容：4.1網絡層提供的兩種服務；4.2網際協議IP；4.3劃分子網和構造超網；4.4網際控制報文協議ICMP；4.5互聯網的路由選擇協議難點重點：IP地址的編址方式(分類的IP地址、劃分子網、構造超網)，路由選擇算法思政元素：針對本章中“盡最大努力交付的不可靠的網絡層”的理論，結合我們每天使用到的互聯網，分析工程實踐中“性能”與“成本”之間博弈的辯證關系，使學生理解在龐大而復雜的系統中不存在能夠滿足用戶所有要求的工程技術，需要根據需求制定實際可行的解決方案。5.運輸層教學要求：了解傳輸層的基本功能、TCP的基本內容、UDP的基本內容；理解TCP的可靠傳輸機制、流量控、擁塞控制和連接管理等內容。教學內容：5.1運輸層協議概述；5.2用戶數據報協議UDP；5.3傳輸控制協議TCP概述；5.4可靠傳輸的工作原理；5.5TCP報文段的首部格式；5.6TCP可靠傳輸的實現；5.7TCP的流量控制；5.8TCP的擁塞控制；5.9TCP的運輸連接管理難點重點：應用進程通信，面向字節流機制，滑動窗口機制，擁塞控制，三報文握手/四報文握手機制。思政元素：針對本章中各種可靠網絡傳輸機制，結合分析復雜工程系統中“可靠”與“成本”之間的辯證關系，培養學生面向工程實踐的辯證分析能力，同時結合我國計算機網絡技術的快速發展為我們帶來的可靠的網絡服務，增強學生科技報國的使命感和責任感。6.應用層教學要求：了解互聯網的主要應用，包括文件傳輸與遠程訪問、WWW技術、客戶/服務器概念與技術、Email技術等內容。教學內容：6.1域名系統DNS；6.2文件傳送協議；6.3萬維網WWW；6.4電子郵件難點重點：域名的定義與使用、文件傳輸與遠程訪問、WWW技術、客戶/服務器概念與技術等。思政元素：結合各種網絡應用在中國的蓬勃發展，對學生進行愛國教育，培養學生的家國情懷。課內實踐教學內容及要求表3：課內實踐教學內容及要求序號教學類型教學內容教學要求1實驗WireShark數據包抓取實驗了解各種協議數據單元的格式，理解各種網絡協議的運行機制，掌握WireShark抓包軟件的使用方法。2實驗以太網交換機組網實驗了解以太網的拓撲結構，理解基于以太網交換機的組網方法，掌握eNSP網絡仿真軟件的使用方法。3實驗路由器組網實驗了解實現異構網絡互聯需要解決的各種問題，理解基于路由器的異構網絡互聯的組網方法，掌握eNSP網絡仿真軟件的使用方法。課程考核與評價1.課程考核方式本課程的總成績為100分，由平時考核、實驗考核和期末考核3部分組成，平時考核占總成績的20%，實驗考核占總成績的20%，期末考核占總成績的60%。表4：考核方式在課程目標中的比例序號課程目標（支撐畢業要求指標點）考核方式（占比）總成績(占比)平時考核閉卷考試實驗考核1目標1：能夠運用相關軟件工程知識和數學模型方法對復雜軟件工程問題進行評價、分析與綜合（支撐畢業要求指標點1-3）103010502目標2：掌握軟件生命周期要素、程序設計語言和工程設計概念、原理和方法，了解各種軟件開發過程管理模型和影響設計目標和技術方案的各種因素（支撐畢業要求指標點3-1）5205303目標3：能夠安全地開展實驗，科學地采集實驗數據，能對實驗結果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論（支撐畢業要求指標點4-3）510520按占比合計206020100(2)實驗考核評分標準教學目標要求權重（20%）評分標準90-10080-8960-790-59目標1：能夠運用相關軟件工程知識和數學模型方法對復雜軟件工程問題進行評價、分析與綜合（支撐畢業要求指標點1-3）10對速率、帶寬、時延帶寬積等網絡性能參數，分層的網絡體系結構、異構網絡互聯原理等知識充分理解，并深入分析網絡及協議的性能。對速率、帶寬、時延帶寬積等網絡性能參數，分層的網絡體系結構、異構網絡互聯原理等知識較好理解，并分析網絡及協議的性能。對速率、帶寬、時延帶寬積等網絡性能參數，分層的網絡體系結構、異構網絡互聯原理等知識基本理解，及分析網絡及協議的性能。對速率、帶寬、時延帶寬積等網絡性能參數，分層的網絡體系結構、異構網絡互聯原理等知識不能正確理解，及分析網絡及協議的性能。目標2：掌握軟件生命周期要素、程序設計語言和工程設計概念、原理和方法，了解各種軟件開發過程管理模型和影響設計目標和技術方案的各種因素（支撐畢業要求指標點3-1）5對物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、應用層，及以太網等主要網絡協議及相關網絡設備的基本運行原理等知識充分理解，能夠進行網絡協議和架構的設計，并深入分析網絡協議的性能。對物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、應用層，及以太網等主要網絡協議及相關網絡設備的基本運行原理等知識較好理解，能夠進行網絡協議和架構的設計，并分析網絡協議的性能。對物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、應用層，及以太網等主要網絡協議及相關網絡設備的基本運行原理等知識基本理解，能夠進行網絡協議和架構的設計，及分析網絡協議的性能。對物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、應用層，及以太網等主要網絡協議及相關網絡設備的基本運行原理等知識不能正確理解，及進行網絡協議和架構的設計，分析網絡協議的性能。目標3：能夠安全地開展實驗，科學地采集實驗數據，能對實驗結果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論（支撐畢業要求指標點4-3）5對交換機配置、靜態/動態路由配置、綜合組網、網絡規劃與設計等網絡技術與設備的基本運行原理、配置使用方法等知識充分理解，通過布置的項目能夠進行準確的設計，并深入分析差異以及各種操作的實現。對交換機配置、、靜態/動態路由配置、綜合組網、網絡規劃與設計等網絡技術與設備的基本運行原理、配置使用方法等知識進行理解，并能夠通過布置的項目進行準確的設計，分析差異以及各種操作的實現。對交換機配置、靜態/動態路由配置、綜合組網、網絡規劃與設計等網絡技術與設備的基本運行原理、配置使用方法等知識基本理解，并能夠通過項目進行基本的設計、分析差異以及各種操作的實現。對交換機配置、靜態/動態路由配置、綜合組網、網絡規劃與設計等網絡技術與設備的基本運行原理、配置使用方法等知識不能正