课程名称: 计算机网络
一、课程概况
所属专业 |
计算机科学与技术 |
开课单位 |
计算机与信息学院 |
课程类型 |
专业必修课程 |
课程代码 |
07515330 |
开课学期 |
5 |
学分 |
4 |
学时 |
总学时 |
课堂讲授 |
实验 |
核心课程 |
是 |
68 |
68 |
|
先修课程 |
数据结构、操作系统、计算机组成原理 |
后续课程 |
网络编程技术 |
撰写人员 |
高丽 |
课程负责人 |
王杨 |
审核人 |
张广海 |
教学院长 |
吴彬 |
撰写时间 |
2018年6月 |
修订时间 |
2019年6月 |
拟使用教材
谢希仁. 计算机网络 (第7版). 电子工业出版社. 2017.
学习参考资料
1.专著教材类
[1] [美]J.F. Kuros等著. 计算机网络－自顶向下方法与Internet特色 （第7版）.机械工业出版社. 2018.
[2] [美]Andrew S. Tanenbaum. COMPUTER NETWORKS (5th EDITON). PRENTICE HALL . 2011.（中译本：[美]Andrew S. Tanenbaum 著. 计算机网络(第5版). 清华大学出版社.2012.）
[3] [美] Douglas E. Comer .计算机网络与因特网（第6版）.机械工业出版社.2009.(原版:COMPUTER NETWORKS AND INTERNETS , Douglas E. Comer. PRENTICE HALL).
2.期刊类
[1] 互联网周刊, CN：11-3925/TP；ISSN：1007-9769
[2] 计算机与网络, CN: 13-1223/TN；ISSN: 1008-1739
[3] 网络与信息安全学报, CN: 10-1366/TP ；ISSN 2096-109X
[4] Computer Networks, ISSN: 1389-1286
[5] IEEE NETWORK, ISSN: 0890-8044
3.网络资源类
[1] 中国大学MOOC(慕课)平台：https://www.icourse163.org/
[2] 网易公开课平台：https://open.163.com/
[3] 安徽师范大学赭麓学堂：http://ahnu.gj.chaoxing.com/portal/
二、课程描述
《计算机网络》是计算机科学与技术专业的一门专业必修课程和核心课程，计算机网络经过几十年的发展，已形成独特的理论体系，有较强的理论性，同时又是一门非常实用的课程。本课程以TCP/IP网络体系结构为主线，系统地讲授计算机网络的基本概念和工作原理，包括计算机网络的产生与发展、计算机网络的组成与分类、计算机网络体系结构和网络协议、数据通信基础、网络各层的功能与服务、协议和实现技术；同时也介绍局域网、介质访问控制、网络互联技术、Internet技术以及网络安全与网络管理等技术。
通过本课程的学习，力求使学生理解计算机网络相关概念和原理，比较系统地掌握计算机网络的相关技术，具备一定的网络协议分析和设计能力，初步具备计算机网络管理和应用开发能力。
三、课程目标
本课程的教学目标是使学生掌握计算机网络的基本概念、基本原理、网络协议的设计原理和实现机制，帮助学生建立计算机网络通信的较为完整的概念，提升理解网络通信机理能力，增强工程能力，培养具有创新和实际动手能力、理解和掌握计算机网络协议工作原理与实现机制、掌握计算机网络运用与初步网络管理、设计技术的应用型人才。具体目标如下：
表1 课程目标
课程目标 |
对应的专业毕业要求二级指标 |
毕业要求 |
CO1：理解TCP/IP协议族的设计思想与主要协议设计原理，运用各层核心协议的工作机制、主要算法、专用网络分析设计工具，选择合适的组件，完成应用系统所需的网络通信模块设计。 |
GR3.2能够根据计算机领域复杂工程问题的特定需求、可复用模块或组件，完成单元（部件）设计。 |
GR3设计/开发解决方案 |
CO2：运用TCP/IP协议模型，通过网络节点协同计算实现现有网络技术功能的思想与方法，并对不同的解决方案进行分析与评价。 |
GR4.1能够基于计算机科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析计算机领域复杂工程问题的解决方案。 |
GR4研究 |
CO3：掌握网络工程的一般规范，结合所学网络理论知识，了解小规模网络的建设需求，从经济性、适用性和先进性等角度，设计网络拓扑结构，进行设备选型、配置与安装部署，解决运营中存在的问题。 |
GR11.1能够理解和掌握计算机领域工程项目的管理与经济决策方法，了解计算机领域工程及产品全周期、全流程的成本构成，理解其中涉及的工程管理与经济决策问题。 |
GR11项目管理 |
四、教学要求和方法
课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化、多媒体、互联网等工具直观展示各知识点，用形象的方式描述知识原理，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用案例教学，理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和实验相结合。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。
表2 教学要求和方法
序号 |
教学内容 |
教学要求 |
教学方法 |
推荐学时 |
对应的课程目标 |
1 |
概述 |
(1) 了解计算机网络发展历程和基本概念，形成网络的整体认识，掌握网络分类、网络性能评价、网络协议体系结构等。 (2) 通过日常生活中网络的应用建立兴趣，在课外查找相关资料，补充知识。 (3) 作业及课外学习要求：完成分组交换与电路交换对比的应用题目，上网查找计算机网络最新发展的介绍。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
8 |
CO1 CO2 CO3 |
2 |
物理层 |
(1) 了解网络通信的基础，理解计算机产生的数据如何变成适当的信号由信道传输到通信实体的另一端。 (2) 通过介绍多种接入方法，让学生实际了解计算机联网的一般方法。 (3) 阅读数据通信方面的资料。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
6 |
CO1 CO2 CO3 |
3 |
数据链路层 |
(1) 主要讲述数据链路协议设计原理，掌握数据链路层的三大基本功能。 (2) 从链路层解决的基本问题出发，分析并给出数据帧字段的功能与设计中的注意事项，并评估不同方法的优缺点。 (3) 在分析以太网设计的基础上，总结以太网协议设计中应该考虑的问题，并得出结论。 (4) 安装wireshark做抓包实验并分析数据。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
8 |
CO1 CO2 CO3 |
4 |
网络层 |
(1) 强调网络层工作在通信子网的最高层次和向上提供的两种不同服务。让学生理解IP地址的设计，并能熟练进行IP子网划分。 (2) 从路由器的功能出发，掌握路由设计的一般原则，学习分析解决复杂工程问题的方法。 (3) 完成子网划分、路由表计算等方面的习题，阅读IPv6，OSPF工作原理方面的英文资料。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
14 |
CO1 CO2 CO3 |
5 |
运输层 |
(1) 掌握端到端通信的概念。 (2) 通过TCP和UDP的实现，掌握可靠传输原理及实现方法，学习复杂工程问题的几种解决方法。 (3) 完成TCP和UDP协议设计方面的习题，阅读TCP和UDP协议标准。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
12 |
CO1 CO2 CO3 |
6 |
应用层 |
(1) 借助网络应用引出相应的应用层协议。 (2) 掌握应用层协议设计的一般原理。这也能培养学生综合运用各种知识的能力，并能实际检验结果的正确性。 (3) 完成简单网络程序设计训练，阅读SMTP、HTTP等协议文本。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
10 |
CO1 CO2 CO3 |
7 |
网络安全 |
(1) 了解网络安全的基本概念，掌握实现网络安全的基本方法和技术手段。 (2) 查阅网络安全方面的资料，掌握常用安全防范技术。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
6 |
CO1 CO2 CO3 |
8 |
无线网络和移动网络 |
(1) 介绍无线局域网、无线广域网的基本概念、协议、原理等内容。 (2) 查阅无线网络和移动网络最新发展资料。 |
线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（ ） 研讨（√） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（ ） 其它（ ） |
4 |
CO1 CO2 CO3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果达成度，本课程考核环节包括：平时过程性考核和期终终结性考核两种，过程性考核环节包括：课堂测验、课程作业、课程报告，期终终结性考核为期末考试。课程总成绩以百分计，满分100分，各考核环节所占分值、主要考核内容和考核细则如下表所示。
表3 课程考核方式
考核方式 |
考核环节 |
考核/评价细则 |
过程性考核 |
课堂测试 |
根据学生学习态度、课堂回答问题表现情况进行评分。 |
课程作业 |
(1) 引导学生复习讲授的内容（基础理论、基本方法），深入理解相关内容，锻炼运用所学知识解决相关问题的能力。 (2) 布置作业不少于5次，根据作业完成质量进行评价，每次作业按20分制评分，取各次成绩的平均值作为课程作业成绩。 |
课程测验 |
(1) 主要考核学生对阶段性知识点的理解和掌握程度。 (2) 测验以随堂或统一方式进行，测验题型为简答题、应用题、设计题等。 (3) 每次测验按照100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
课程报告 |
(1) 在网络及相关领域选择一前沿技术，撰写一篇选题有新意、观点明确、格式规范的技术报告，字数在3000~5000字左右。 (2) 要求提供查重报告。 |
终结性考核 |
期末考试 |
(1) 考核学生对课程主要内容的掌握情况，特别是具体问题的求解能力。 (2)卷面成绩100分，卷面成绩按比例计入课程总成绩。 (3)题型：以主观题型为主，包括简答题、计算题、论述题、综合设计题等。 |
注：各考核环节对课程目标的支撑细则见《计算机网络》课程考核审批表
表4 课程目标达成情况评价依据
课程目标 |
课程目 标权重 |
评价依据（百分制） |
平时表现 |
课程作业 |
课程测试 |
课程报告 |
期末考试 |
CO1 |
52% |
8% |
12% |
12% |
|
20% |
CO2 |
38% |
|
|
5% |
5% |
28% |
CO3 |
10% |
|
|
5% |
|
5% |
合计 |
100% |
8% |
12% |
22% |
5% |
53% |
注：各考核环节对课程目标的支撑细则见课程考核审批表，其所占比例可根据实际教学情况进行微调。
六、课程内容
第一章 概述
教学重点：计算机网络的产生和发展、特点、定义、分类、组成及功能，计算机网络性能指标，网络协议及网络体系结构，使学生对计算机网络有一个初步的认识。
教学难点：网络性能指标、网络体系结构、协议与服务的关系。
主要内容：
(1) 计算机网络的产生和发展，计算机网络的相关概念，计算机网络的基本组成及网络功能
(2) 计算机网络性能及相关计算
(3) 计算机网络体系结构
(4) OSI参考模型和TCP/IP协议集及其各层所完成的主要功能
学习方法：预习、听讲记笔记，复习、做作业，网络调研。
课后作业：完成三种交换方式比较、网络时延计算等知识点习题。课外阅读参考资料中教材[1]第1章；学习MOOC资源。
第二章 物理层
教学重点：主要介绍与网络物理层相关的数据通信领域的背景知识，包括数据通信的基本概念、模拟通信与数字通信、信号带宽与信道容量、传输介质、数据编码、调制技术、多路复用技术等；在此基础上，介绍物理层的主要功能、宽带接入技术。
教学难点：信号带宽与信道容量。
主要内容：
(1) 理解物理层是其他各层的基础，掌握数据通信的基本概念和相关技术
(2) 了解物理层的主要功能和常用的几种物理层接口标准（协议）
学习方法：预习、听讲记笔记，复习、做作业。
课后作业：完成信道容量计算、CDMA编码等知识点习题。课外阅读参考资料中教材[1]第2章。
第三章 数据链路层
教学重点：主要介绍数据链路层功能，数据链路层协议以及相关技术，差错控制基本原理，透明传输原理，PPP的工作原理，数据帧结构及各字段的含义，传统以太网工作原理（CSMA/CD），局域网互联，虚拟局域网，高速以太网等。
教学难点：CSMA/CD，虚拟局域网。
主要内容：
(1) 数据链路层功能，掌握数据链路层协议机制和原理，理解物理层与数据链路层之间的关系
(2) PPP协议的工作原理。
(3) 局域网的特点与分类、组成，IEEE 802标准（体系结构）
(4) 介质访问控制（MAC）的机制和原理，CSMA/CD协议及其物理层规范
(5) 虚拟局域网
(6) 高速以太网
学习方法：预习、听讲记笔记，复习、做作业，网络调研。
课后作业：完成差错控制、透明传输、CSMA/CD等知识点习题。课外学习安装Wireshark抓包软件，并进行抓包试验。课外阅读参考资料中教材[1]第3、4章。
第四章 网络层
教学重点：主要介绍报文分组在网络源/目的结点之间的传输过程中所涉及的相关技术，包括分组交换技术、路由选择、拥塞控制，数据报服务和虚电路服务；介绍Internet互连网层协议实例IP协议、ICMP协议、ARP协议等。在此基础上，介绍IP子网概念以及子网划分技术、Internet层次路由、Internet网络互连原理。
教学难点：IP子网划分、Internet层次路由。
主要内容：
(1) 网络层功能，掌握网络层协议机制和原理，理解分组交换技术的工作原理，理解数据报和虚电路的区别
(2) IP协议及其应用
(3) ICMP协议及其应用
(4) 内部路由选择协议：RIP、OSPF
(5) 外部路由选择协议：BGP
(6) IPv6
(7) IP多播
学习方法：预习、听讲记笔记，复习、做作业，网络调研。
课后作业：完成IP子网划分、RIP路由更新等知识点习题。课外阅读参考资料中教材[1]第5章。学习MOOC资源。
第五章 传输层
教学重点：主要介绍传输层协议及其相关技术，传输层在网络体系结构中的地位，传输服务质量（QoS），传输地址，传输连接的建立和拆除，差错控制，流量控制，拥塞控制；在此基础上介绍Internet的主要传输层协议实例TCP和UDP。
教学难点：传输连接的建立和拆除（三次握手）、TCP拥塞控制。
主要内容：
(1) 传输层功能，理解传输层在网络体系结构中的地位和重要性，理解面向连接与非面向连接传输协议、传输地址与网络地址的区别
(2) 熟练掌握TCP、UDP协议机制及其应用。
(3) 掌握可靠传输概念
(4) 掌握流量控制实现方法
(5) 掌握拥塞控制的基本方法
学习方法：预习、听讲记笔记，复习、做作业，网络调研。
课后作业：完成端到端传输、流量控制、滑动窗口机制、拥塞控制、UDP和TCP报文结构等知识点习题。课外阅读参考资料中教材[1]第6章。学习MOOC资源。
第六章 应用层
教学重点：主要介绍应用层功能（服务）、协议和实现原理，并以Internet应用为例，介绍典型的应用层服务和协议，包括WWW（HTTP）、域名服务（DNS）、远程登录（TELNET）、电子邮件（SMTP、POP）、文件传输（FTP）、动态主机配置协议（DHCP）、简单网络管理协议SNMP等。
教学难点：服务和协议的联系与区别。
主要内容：
(1) 了解应用层功能，理解应用层由若干个彼此独立的应用层协议组成并在传输层支持下实现
(2) 掌握Internet主要应用层协议的报文格式和实现原理。
学习方法：预习、听讲记笔记，复习，网络实践。
课后作业：在网络上验证上述协议。课外阅读参考资料中教材[1]第7章。
第七章 网络安全
教学重点：网络安全概述、数据加密体制（包括对称密钥体制和非对称密钥体制）、RSA加密算法、数字签名、身份认证、防火墙技术等。
教学难点：非对称密钥体制。
教学内容：
(1) 对称密钥体制和非对称密钥体制原理和区别
(2) 初步掌握数据加密、数字签名和防火墙技术。
学习方法：预习、听讲记笔记，复习，网络调研。
课后作业：网络调研计算机网络安全现状、重大安全事件、网络安全的最新发展。
第八章 无线网络与移动网络
教学重点：无线局域网（WLAN）组成，802.11协议，无线个人网，无线城域网，蜂窝移动通信网。
教学难点：802.11协议原理及其实现。
教学内容：
(1) 无线局域网及其技术特征，802.11帧格式。
(2) 无线个人网
(3) 无线城域网
(4) 蜂窝移动通信网
学习方法：预习、听讲记笔记，复习，网络实践。
课后作业：完成802.11帧格式的习题。
七、持续改进
1. 通过课堂提问、课后交流、课后作业、课程测试、期末考试中的学生表现情况和存在较为突出的问题，同时听取督导组专家意见，及时调整授课形式、方法和进度。同时通过与同行交流、关注行业发展前沿，及时更新课程内容。
2. 课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
3. 课程思政
表5 课程思政结合点
教学内容 |
相关课程思政目标 |
相关的思政原理 |
教学方法 |
网络的基本思想 |
计算机网络的认识论 |
普遍联系原理 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
网络体系结构 |
计算机网络的结构论 |
事物之间的关系 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
网络性能指标 |
计算机网络的测度论 |
世界是可知的 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
网络协议 |
计算机网络的标准化 |
自然规律及作用 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
网络服务 |
计算机网络的功能性 |
事物之间的相互作用 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
网络互联 |
计算机网络的运动性 |
普遍联系原理 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
网络安全 |
计算机网络的安全性 |
国家安全的重要基础 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
物理层 |
计算机网络的基础 |
世界的物质属性 |
课堂讲授+讨论，问答交流，思考 |
课程大纲审核表
所属专业 |
计算机科学与技术 |
开课单位 |
大数据与人工智能系 |
课程类型 |
专业必修课程 |
课程名称 |
计算机网络 |
开课学期 |
5 |
学分 |
4 |
学时 |
总学时 |
课堂讲授 |
实验 |
核心课程 |
是 |
68 |
68 |
|
撰写人员 |
高丽 |
课程负责人 |
王杨 |
课程负责人检查意见： (1) 课程描述是否合理？ A.合理（√ ） B.较为合理（ ） C.不合理（ ） (2) 课程目标设置是否符合学校办学定位和人才培养目标，坚持立德树人？ A.符合（√ ） B.基本符合（ ） C.不符合（ ） (3) 课程目标是否能支撑对应的专业毕业要求二级指标？ A.能支撑（√ ） B.基本能支撑（ ） C.不能支撑（ ） (4) 教学内容及要求是否能支撑课程目标达成? A.能支撑（√ ） B.基本能支撑（ ） C.不能支撑（ ） (5) 课程考核方式是否能评价课程目标达成? A.能评价（√ ） B.基本能评价（ ） C.不能评价（ ） (6) 课程内容安排是否合理? A.合理（√ ） B.较为合理（ ） C.不合理（ ） (7) 持续改进是否符合要求？ A.符合（√ ） B.基本符合（ ） C.不符合（ ） 课程负责人总体意见： 课程目标与所支撑的毕业要求指标点的对应关系合理，课程内容、教学方法能够有效支持课程目标实现，课程考核方式能够反映课程目标的实现情况，针对“解决复杂工程问题”的能力培养，本大纲明确了课程所承担的任务。 课程负责人（签名）： 日 期： 2019.7.10 |
专业负责人检查意见：同意。 专业负责人（签名）： 日 期：2019.8.25 |
