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计算机网络
第5次开课
开课时间: 2020年02月17日 ~ 2020年06月30日
学时安排: 3-5学时
当前开课已结束 已有 18419 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
课程详情
课程评价(833)
spContent=是计算机类专业的学位必修课程,是研究生入学统一考试中的计综科目之一。围绕参考模型,用7张思维导图,带你探讨信息从源到目的,穿越中间交换设备所遇到的问题和解决办法;涵盖基本原理和重要协议。不管你是对计算机网络感兴趣,还是考研,亦或是考取相关证书,本课程都是你不错的选择!
是计算机类专业的学位必修课程,是研究生入学统一考试中的计综科目之一。围绕参考模型,用7张思维导图,带你探讨信息从源到目的,穿越中间交换设备所遇到的问题和解决办法;涵盖基本原理和重要协议。不管你是对计算机网络感兴趣,还是考研,亦或是考取相关证书,本课程都是你不错的选择!
—— 课程团队
课程概述

      以层次模型为线索,一层一章(数据链路层两章),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)、网络标准、OSI参考模型、局域网技术(重点以太网)、物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的基本功能和基本原理;重点学习网络层内容,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、网络抓包工具使用、交换机和路由器操作等实际动手能力。

      7张(章)思维导图,既有清晰的脉络,又有技术细节,收放自如,带你深入计算机网络的背后,看清信息的流转,囊括重要的原理、技术和协议。

      除了满满的干货,你还将在课程中了解到网络发展进程中的名人及背后的奇闻轶事,比如:互联网之父温顿瑟夫(Vinton Gray Cerf)、以太网之父罗伯特梅特卡夫(Robert Metcalfe)、万维网之父蒂姆伯纳斯李(Tim Berners Lee)、CDMA之母海蒂拉玛Hedy Lamarr、第一台路由器发明者和思科创始者昂纳德波萨克(Leonard Bosack)和桑德拉勒纳(Sandy Lerner)夫妇、高锟、拉迪雅铂尔曼(Radia perlman)......也许没有他们的发明,网络世界会是另外一个样子,这些名字背后的传奇故事,是网络知识宝塔上闪亮的珠缀,将带给你无限的感叹和畅想。

 附录:第二章物理层的知识导图如下所示。课程团队将给出7张思维导图的XMind源文件,你可以在其上增删修改,构筑自己的知识框架


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;

(3) 学习主要的交换设备的工作原理,掌握主要的交换设备的基本使用方法,并能利用路由器和交换机进行组网;

(4) 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。


课程大纲
课程简介
课时目标:了解本课程的主要内容和组织方式
课程简介
引言
课时目标:了解掌握网络历史和发展、网络类型、对等通信、封装、参考模型。重点:网络分类、参考模型及两种参考模型的比较。难点:封装/解封装、对等通信。
1.1 为什么要学习计算机网络?
1.2 互联网络发展史
1.3 常用的基本概念
1.4 参考模型(重点)
1.5 参考模型相关的概念(重点)
1.6 本课程的组织
物理层
课时目标:掌握奈奎斯特定理、香农定理、传输介质、干线复用技术、调制解调技术、CDMA原理等基本技术和原理;了解PSTN及其中的技术,了解1G/2G/3G移动电话系统;了解网络层设备。重点:干线复用技术、调制解调技术、传输介质的特点。难点:信号星座跟传输速率的关系、信道的传输能力。
2.1 物理层概述
2.2 有导向的传输介质
2.3 复用技术
2.4 调制技术
2.5 公共交换电话网络 PSTN
2.6 物理层设备
数据链路层
课时目标:掌握成帧方法、检错纠错方法(海明码、CRC);理解数据链路层的6个协议并掌握其中的重要技术;了解真实协议HDLC和PPP。重点:可靠传输的保证技术,主要包括肯定确认重传、捎带确认等、回退n帧、选择性重传等、纠错码、检错码。难点:成帧方法、海明码、CRC、滑动窗口协议。
3.1 数据链路层概述
3.2 差错处理概述
3.3 纠1位错的海明码
3.4 检错码
3.5 基本数据链路协议1~3
3.6 滑动窗口协议
3.7 回退n帧
3.8 选择性重传
介质访问子层
课时目标:掌握信道分配方法、多路访问协议(ALOHA、CSMA、WDMA)、以太网技术、数据链路层交换;了解二层交换设备,熟悉交换机的使用;了解VLAN、STP等概念和作用。重点:CSMA/CD、以太网帧、以太网技术、二层交换原理。难点:二层交换原理、CSMA原理、二层安全隐患。技能:(1)获取和分析帧;(2)交换机的基本使用;端口安全配置。
4.1 MAC子层概述
4.2 ALOHA协议
4.3 CSMA协议
4.4 以太网概述
4.5 以太网帧格式
4.6 二层交换的基本原理
4.7 生成树协议
4.8 虚拟局域网
4.9 二层设备
网络层(上)
课时目标:网络层的主要功能、网络互联技术、IP协议;了解IPv6协议,理解IPv6地址和分组。重点:IP地址和编址、IP分组;子网规划。难点:IP寻址、IP分组、根据需求进行子网规划、综合应用。技能:(1)会查看自己设备的IP、网关、子网掩码等信息;(2)会配置设备的IP等信息
.1 网络层引言
5.2 IP地址
5.3 子网规划
5.4 IP寻址
5.5 IP分组
5.6 什么是IPv6?
5.7 IPv6地址
5.8 IPv6分组
5.9 IPv6过渡技术
网络层(中)
课时目标:掌握路由表的来源和含义;理解路由器处理分组的步骤;理解路由选择算法的作用和原理;掌握链路状态路由选择和距离矢量路由选择原理;理解OSPF协议、RIP协议运作原理;了解域间路由BGP协议。重点:路由表、链路状态路由、RIP/OSPF协议。难点:路由表的含义、路由器处理分组的步骤;OSPF报文和毗邻关系建立过程。
5.10 路由从何而来?
5.11 距离矢量路由选择协议
5.12 路由信息协议 RIP
5.13 RIP 为什么会衰落?
5.14 链路状态路由选择
5.15 单区域OSPF
网络层(下)
课时目标:掌握CIDR原理;掌握NAT技术原理;掌握ARP解析原理,了解ARP病毒;理解ICMP的主要功能,掌握Ping、tracert应用;了解DHCP及客户端流程;了解网络层拥塞控制算法,理解流量整形和两种算法。重点:NAT、CIDR、ARP的基本原理;超网及最长地址前缀匹配;漏桶和令牌桶。难点:NAT应用场景及问题;ICMP重要消息和应用;ARP病毒的根源、CIDR汇聚。
5.16 无类域间路由 CIDR
5.17 网络地址翻译 NAT
5.18 互联网控制消息协议 ICMP
5.19 地址解析协议ARP
5.20 拥塞控制
5.21 流量整形
传输层
课时目标:掌握传输层的主要功能;掌握通信五元组模型;理解和掌握TCP协议、主要包括TCP连接建立和释放过程;TCP段格式、拥塞控制技术、慢启动算法等;了解UDP协议。重点:TCP段及可靠保证传输技术、TCP定时器、Socket编程技术难点:TCP段、TCP连接建立、慢启动算法、拥塞控制方法、定时器作用和管理
6.1 传输层概述
6.2 用户数据报协议
6.3 通信模型
6.4 TCP数据段
6.5 TCP三次握手建立连接
6.6 TCP连接释放
6.7 TCP传输策略
6.8 TCP拥塞控制
6.9 TCP定时器等
应用层
课时目标:掌握DNS域名表示方法、域名解析方法、资源记录;理解电子邮件传输系统的构成及主要协议;理解web应用、服务器农场、cookie等概念;了解HTTP协议和高速代理;了解P2P应用;了解多媒体应用。重点:DNS域名解析、电子邮件工作原理、IPv4/IPv6双栈支持。难点:DNS的两种解析方法、权威资源记录、POP3/IMAP比较
7.1 应用层概述
7.2 域名系统DNS概述
7.3 DNS之域名解析
7.4 电子邮件
7.5 万维网 WWW
7.6 其它应用
展开全部
预备知识

具备:二进制、十进制、十六进制的换算关系。

证书要求

课程成绩由三个部分组成,单元测试占45%,单元作业5%,讨论区的课堂交流区内回帖(非水帖)占5%,期末考试45%最后总评成绩60分的同学,可以申请课程证书;总成绩达到85分及以上的同学,可申请优秀证书。证书为认证证书,需付费申请,收费标准:100元/人。


注意事项:

关于单元测试:每章布置一次测试,每次测试提供两次答题机会,每次测验的最后成绩取两个成绩中的高分。

论坛得分说明:发帖个数与得分成正比,累计发帖14个可得满分(5分)。只有教师在教学单元内容发布中发起的讨论(在课堂交流区),系统才会统计。切记:学生在其他论坛中发的帖子不计入成绩。



参考资料

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


参考资料:

[1] (美)Larry L.Peterson,Bruce S.Davie,Computer Networks: A Systems Approach, Fifth Edition,机械工业出版社,2012

[2] (美)Behrouz A. Forouzan,Firouz Mosharraf,Computer Networks: A Top-Down Approach,机械工业出版社,2013

[3]Mark A. Dye,Allan D. Reid著,思科系统公司译, 思科网络技术学院教程:网络简介,人民邮电出版社

[4]Scott Empson, Chery Schmidt 著,思科系统公司译, 思科网络技术学院教程:路由和交换基础,人民邮电出版社 (最新第六版也可以)


常见问题

Q :  课程采用什么教材?

A :  采用经典教材: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。课程视频的根据教材的前7章拆解的知识点,建议您学习的过程中,逐渐构建自己的知识框架,将知识点内化并串起来。


Q :  我是计算机网络相关课程的老师,想参考本课程资料,可以吗?

A :  当然可以,您可以随意参考,也特别欢迎将我们的《计算机网络》MOOC课程引用为您自己的SPOC课程,课程团队愿意提供全力协助。


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课程导出,请认准SPOC课程。)


Q:雨课堂是什么?

A:雨课堂是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案。对于老师来说,雨课堂是一个工具,安装后成为PPT的一个插件,用来备课、上课和推送课件。作为学生来说,如果老师推送了预习课件,需要完成预习课件(在课堂之前);课堂上,用微信扫码签到进老师的课堂、参与发送弹幕、投稿、参加堂测、点击不懂等等。


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,完成老师推送的预习雨课件。雨课堂通常在智慧教室进行。疫情期间,可以采用雨课堂进行线上直播,也可以选用其它直播工具,如ZOOM直播、腾讯课堂、腾讯会议、QQ语音直播等等。



Q :  课程有动手实践内容吗?

A :  有的,主要涉及到报文抓取和分析,以及交换设备(交换机和路由器)的基本操作。


Q :  报文抓取用什么工具?

A :  建议使用WireShark。


Q :  交换设备的基本操作怎么完成?

A :   如果有条件的学员,可以直接在真实设备上进行操作。如果没有真实的设备可用,建议使用仿真软件完成,比如 思科的PacketTracer。


Q:我是一位老师,我想进行教学改革,可以获得什么样的支持?

A:首先非常欢迎老师学员!已经有7个高校老师采用了本课程作为线上学习资源,这个数字还在继续增长。课程团队将全力协助你进行教学改革:(1)你的学生可以直接在MOOC中学习,也可以单独开一个SPOC班;(2)课程团队持续提供论坛响应;(3)联系主讲老师获取线下雨课件。


Q :  我是否可以免费合法地使用PacketTracer(简称PT)呢?

A :  可以。您可以注册成为netacad(https://www.netacad.com/)的学员,即可下载PT并免费使用。不仅如此,您还可以以此账号,进入袁华老师在netacad上开设的PT课程、CCNA1和CCNA2课程,免费学习和使用思科课程的资源。



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